CN112727995A - 一种复合弹簧支撑振动系统 - Google Patents

一种复合弹簧支撑振动系统 Download PDF

Info

Publication number
CN112727995A
CN112727995A CN202011521382.4A CN202011521382A CN112727995A CN 112727995 A CN112727995 A CN 112727995A CN 202011521382 A CN202011521382 A CN 202011521382A CN 112727995 A CN112727995 A CN 112727995A
Authority
CN
China
Prior art keywords
spring
rotor
vibration system
mechanical
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011521382.4A
Other languages
English (en)
Inventor
水龙
李昊璘
王雪松
许发铎
孙述泽
李生华
罗新奎
田集斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lanzhou Institute of Physics of Chinese Academy of Space Technology
Original Assignee
Lanzhou Institute of Physics of Chinese Academy of Space Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lanzhou Institute of Physics of Chinese Academy of Space Technology filed Critical Lanzhou Institute of Physics of Chinese Academy of Space Technology
Priority to CN202011521382.4A priority Critical patent/CN112727995A/zh
Publication of CN112727995A publication Critical patent/CN112727995A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/023—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using fluid means
    • F16F15/027—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using fluid means comprising control arrangements
    • F16F15/0275—Control of stiffness
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/022—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using dampers and springs in combination
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/023—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using fluid means
    • F16F15/0232—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using fluid means with at least one gas spring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/04—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means
    • F16F15/06—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means with metal springs
    • F16F15/073—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means with metal springs using only leaf springs

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

本发明提供了一种复合弹簧支撑振动系统，复合弹簧支撑包括左气体弹簧、左机械弹簧、动子、缸体、右机械弹簧及右气体弹簧；左机械弹簧与右机械弹簧的中心和边缘分别与动子和缸体固连，为动子提供径向支撑及部分轴向支撑；左气体弹簧的右端与右气体弹簧的左端均与动子固连，为动子提供轴向支撑。复合弹簧支撑动子在初始状态下位于平衡位置，动子受到简谐激励作用后，气体弹簧与机械弹簧共同为动子提供轴向恢复力，动子相对缸体作简谐振动。该复合弹簧支撑振动系统，同时具有仅有机械弹簧或气体弹簧支撑振动系统的优点。

Description

一种复合弹簧支撑振动系统
技术领域
本发明属于机械领域，具体涉及一种复合弹簧支撑振动系统。
背景技术
往复式机械广泛应用于工程领域及日常生活中，如内燃机、斯特林机器等，其通常可简化为单自由度振动系统，为实现动子的高频稳定往复运动，动子的径向与轴向支撑十分关键。
机械弹簧能够为动子提供径向刚度与轴向刚度，同时实现动子的径向与轴向支撑。对于仅由机械弹簧支撑的振动系统，单片机械弹簧的轴向刚度与机械弹簧的安装数量决定了振动系统的总刚度，由于机械弹簧质量增加会增大振动系统动子的等效质量(需将机械弹簧质量的三分之一计入动子总质量)，从而对提高振动系统运动频率效果有限，导致振动系统质量增大、功率密度降低。
气体弹簧依靠封闭空间内气体的压缩与膨胀提供恢复力，相对于机械弹簧，具有功率密度高、刚度大等特点，高频振动系统中通常采用气体弹簧实现动子的轴向支撑。对于仅由气体弹簧支撑的振动系统，动子与缸体的相对运动无直接约束，在初始状态时，动子会受到外界干扰力作用使得平衡位置难以固定，在运动过程中，动子会受到内部气体的扰动力作用而发生偏转或沿中心轴线的旋转，从而影响到振动系统的稳定运行。
发明内容
本发明的主要目的是针对振动系统高频稳定运行需求，提供一种复合弹簧支撑振动系统，用于对振动系统的径向与轴向提供支撑，具有简单可靠、鲁棒性强的特点。
为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为：一种复合弹簧支撑包括左气体弹簧、左机械弹簧、动子、缸体、右机械弹簧及右气体弹簧；动子与缸体之间为间隙配合；左机械弹簧与右机械弹簧的中心和边缘分别与动子和缸体固连，为动子提供径向支撑及部分轴向支撑；左气体弹簧的右端与右气体弹簧的左端均与动子固连，为动子提供轴向支撑。
进一步的，通过气体弹簧腔室充气压力或容积调节振动系统的刚度。
进一步的，机械弹簧的强度或数量可调节，离散调节振动系统的刚度。
进一步的，气体弹簧与机械弹簧组合调节振动系统的固有频率。
进一步的，气体弹簧具有超限保护功能，防止动子振幅过大而与缸体发生碰撞，并防止机械弹簧变形过大而损坏。
进一步的，气体弹簧与机械弹簧组合可选择单侧安装，实现振动系统动子的轴向与径向支撑。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：相比现有技术，该复合弹簧支撑振动系统，同时具有仅有机械弹簧或气体弹簧支撑振动系统的优点，能够实现振动系统的高频稳定运行。
附图说明
图1是该复合弹簧支撑的振动系统动子处于平衡位置的正视图；
图2是该复合弹簧支撑的振动系统动子处于左极点的正视图；
图3是该复合弹簧支撑的振动系统动子处于右极点的正视图。
图中：1左气体弹簧、2左机械弹簧、3动子、4缸体、5右机械弹簧、6右气体弹簧。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
具体实施方式一：复合弹簧支撑由位于动子3两侧的气体弹簧1、6与机械弹簧2、5共同组成，其中机械弹簧2、5的中心和边缘分别与动子3和缸体4固连，为动子3提供径向支撑及部分轴向支撑；气体弹簧1、6与动子3固连，为动子3提供轴向支撑。
可以根据刚度需求，调节气体弹簧1、6腔室充气压力或容积，进而调节振动系统的刚度。也可以根据需要调整机械弹簧2、5的强度或机械弹簧2、5的数量，进而离散调节振动系统的刚度。通过两种方式的调节调节振动系统的固有频率。
气体弹簧1、6具有超限保护功能，防止动子3振幅过大而与缸体4发生碰撞，并防止机械弹簧2、5变形过大而损坏。
另外，如果安装空间受限，也可以选择单侧安装气体弹簧与机械弹簧组合，实现振动系统动子的轴向与径向支撑。
图1中的复合弹簧支撑的高频稳定运行振动系统处于初始状态，复合弹簧支撑振动系统由左气体弹簧1、左机械弹簧2、动子3、缸体4、右机械弹簧5及右气体弹簧6组成，动子3受到左机械弹簧2与右机械弹簧5约束而处于平衡位置，因而初始状态下动子3与缸体4之间无相对运动。
结合图2和图3的复合弹簧支撑的高频稳定运行振动系统处于稳定运行状态，动子3相对缸体4作一定频率和振幅的往复直线运动，左气体弹簧1和右气体弹簧6主要提供动子轴向弹性恢复力，左机械弹簧2与右机械弹簧5随着动子3的振动而发生同频弹性形变，能够防止动子3平衡位置漂移并抑制动子3的旋转运动，避免产生额外功耗，保证振动系统的高效稳定运行。
在初始状态，振动系统的动子3受到机械弹簧约束能够避免外界干扰力作用而保持处于平衡位置，振动系统的动子3在往复运动过程中，气体弹簧提供主要轴向恢复力作用，机械弹簧约束动子平衡位置不发生漂移，且能够抑制在外界扰动下动子3沿中心轴线的旋转运动，最终实现振动系统的高频稳定运行。
通过改变气体弹簧腔室充气压力或容积能够连续调节振动系统的刚度，通过更换机械弹簧或改变机械弹簧数量，能够离散调节振动系统的刚度，最终实现振动系统固有频率的调节。当简谐激励频率与复合弹簧支撑振动系统的固有振动频率一致时，动子振幅达到最大。复合弹簧支撑振动系统，同时具有仅有机械弹簧或气体弹簧支撑振动系统的优点，能够实现振动系统的高频稳定运行。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种复合弹簧支撑振动系统，其特征在于：复合弹簧支撑包括左气体弹簧、左机械弹簧、动子、缸体、右机械弹簧及右气体弹簧；动子与缸体之间为间隙配合；左机械弹簧与右机械弹簧的中心和边缘分别与动子和缸体固连，为动子提供径向支撑及部分轴向支撑；左气体弹簧的右端与右气体弹簧的左端均与动子固连，为动子提供轴向支撑。
2.根据权利要求1复合弹簧支撑振动系统，其特征在于：左气体弹簧与右气体弹簧的腔室充气压力或容积可调，用于调节振动系统的刚度。
3.根据权利要求1复合弹簧支撑振动系统，其特征在于：左机械弹簧与右机械弹簧的弹簧强度与数量可调节，用于离散调节振动系统的刚度。
4.根据权利要求1复合弹簧支撑振动系统，其特征在于：左、右气体弹簧与左、右机械弹簧组合调节振动系统的固有频率。
5.根据权利要求1复合弹簧支撑振动系统，其特征在于：左、右气体弹簧具有超限保护功能，防止动子振幅过大而与缸体发生碰撞，并防止左、右机械弹簧变形过大而损坏。
6.根据权利要求1复合弹簧支撑振动系统，其特征在于：左、右气体弹簧与左、右机械弹簧组合可选择单侧安装，实现振动系统动子的轴向与径向支撑。
CN202011521382.4A 2020-12-21 2020-12-21 一种复合弹簧支撑振动系统 Pending CN112727995A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011521382.4A CN112727995A (zh) 2020-12-21 2020-12-21 一种复合弹簧支撑振动系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011521382.4A CN112727995A (zh) 2020-12-21 2020-12-21 一种复合弹簧支撑振动系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112727995A true CN112727995A (zh) 2021-04-30

Family

ID=75604362

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011521382.4A Pending CN112727995A (zh) 2020-12-21 2020-12-21 一种复合弹簧支撑振动系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112727995A (zh)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1138889A (zh) * 1994-11-14 1996-12-25 安东·施泰格尔 一种机件的导向和定心装置
JP2001317825A (ja) * 2000-05-09 2001-11-16 Daikin Ind Ltd 膨張機及びそれを備えたスターリング冷凍機
CN101387240A (zh) * 2007-08-09 2009-03-18 环球冷却有限公司 与线性马达或交流发电机连接的自由活塞机械的定子振动平衡
CN102900561A (zh) * 2012-11-02 2013-01-30 中国航天科技集团公司第五研究院第五一0研究所 采用支撑柔性板弹簧支撑的间隙式密封斯特林热电转换器
CN103225570A (zh) * 2013-04-24 2013-07-31 兰州空间技术物理研究所 一种发电机与制冷机耦合的双斯特林机
US20150052887A1 (en) * 2012-01-12 2015-02-26 Isis Innovation Limited Stirling cycle machines
CN106164457A (zh) * 2014-01-31 2016-11-23 诺沃皮尼奥内股份有限公司 具有整合的斯特林发动机的往复式电动压缩机
EP3260732A1 (de) * 2016-06-23 2017-12-27 Integrated Dynamics Engineering GmbH Pneumatischer aktor sowie verfahren zum betrieb eines aktiven schwingungsisolationssystem
CN109974338A (zh) * 2019-03-06 2019-07-05 中国科学院理化技术研究所 一种调相器及热声系统
CN110494642A (zh) * 2018-02-11 2019-11-22 日照华斯特林科技有限公司 一种往复式直线电机用动子支撑弹簧以及往复式直线电机
CN110878722A (zh) * 2018-09-06 2020-03-13 中国科学院理化技术研究所 一种采用环形燃烧器提供热量的对置式自由活塞斯特林发电机系统

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1138889A (zh) * 1994-11-14 1996-12-25 安东·施泰格尔 一种机件的导向和定心装置
JP2001317825A (ja) * 2000-05-09 2001-11-16 Daikin Ind Ltd 膨張機及びそれを備えたスターリング冷凍機
CN101387240A (zh) * 2007-08-09 2009-03-18 环球冷却有限公司 与线性马达或交流发电机连接的自由活塞机械的定子振动平衡
US20150052887A1 (en) * 2012-01-12 2015-02-26 Isis Innovation Limited Stirling cycle machines
CN102900561A (zh) * 2012-11-02 2013-01-30 中国航天科技集团公司第五研究院第五一0研究所 采用支撑柔性板弹簧支撑的间隙式密封斯特林热电转换器
CN103225570A (zh) * 2013-04-24 2013-07-31 兰州空间技术物理研究所 一种发电机与制冷机耦合的双斯特林机
CN106164457A (zh) * 2014-01-31 2016-11-23 诺沃皮尼奥内股份有限公司 具有整合的斯特林发动机的往复式电动压缩机
EP3260732A1 (de) * 2016-06-23 2017-12-27 Integrated Dynamics Engineering GmbH Pneumatischer aktor sowie verfahren zum betrieb eines aktiven schwingungsisolationssystem
CN110494642A (zh) * 2018-02-11 2019-11-22 日照华斯特林科技有限公司 一种往复式直线电机用动子支撑弹簧以及往复式直线电机
CN110878722A (zh) * 2018-09-06 2020-03-13 中国科学院理化技术研究所 一种采用环形燃烧器提供热量的对置式自由活塞斯特林发电机系统
CN109974338A (zh) * 2019-03-06 2019-07-05 中国科学院理化技术研究所 一种调相器及热声系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李勇: "双温区双冷指斯特林制冷机的实验研究", 《真空与低温》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9033124B2 (en) Damper device for rotating machine
US10753350B2 (en) Linear compressor
US6854736B2 (en) Seal assembly for a rotary machine
KR102238346B1 (ko) 리니어 압축기
CN102797680B (zh) 一种偏心量可变曲轴及其使用该曲轴的旋转式压缩机
CN112727995A (zh) 一种复合弹簧支撑振动系统
CN210531507U (zh) 一种空调压缩机减振装置
KR101149641B1 (ko) 리니어 압축기의 피스톤 충돌 방지구조
CN204827871U (zh) 气缸组件、压缩机及空调器
KR20060091644A (ko) 리니어 압축기의 지지용 스프링 설치구조
KR102349748B1 (ko) 밀폐형 압축기
CN106812723B (zh) 叶片、涡轮及压气机
CN101571056B (zh) 一种微小型转子动力机械减振结构
KR102257658B1 (ko) 압축기
CN212643004U (zh) 线性压缩机
CN207213112U (zh) 用于风力发电机组的齿轮箱的减振支撑装置
CN206111557U (zh) 一种具有新型泵浦组件的回转式压缩机
CN201318259Y (zh) 一种双向斜盘式压缩机
CN110224539A (zh) 一种用于电子执行器的电机减震结构
CN109707787A (zh) 一种挤压油膜阻尼器
KR102229541B1 (ko) 압축기
CN218913245U (zh) 轴系结构、压缩机及热泵系统
CN210122924U (zh) 具有阻尼减振功能的自同心两级刷式密封结构
CN210718235U (zh) 一种储液器支架结构及压缩机
CN210688829U (zh) 一种储液器支架结构及压缩机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20210430

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication