CN112855822A - 一种具有势井刚度的金属隔振器 - Google Patents

一种具有势井刚度的金属隔振器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有势井刚度的金属隔振器，属于金属隔振器领域。它包括设备底盖、设备顶盖、设备筒体、井底刚度模块、以及两个井壁刚度模块B和两个井壁刚度模块A；井底刚度模块包括主导向柱、井底刚度弹簧、直线轴承C、限位板、升降套筒和设备平台；井壁刚度模块A包括井壁导向柱A、井壁刚度弹簧A、直线轴承A、井壁升降板A、导向柱A限位板；井壁刚度模块B包括井壁导向柱B、井壁刚度弹簧B、直线轴承B、井壁升降板B和导向柱B限位板。本发明是一种结构简单合理、隔振性能稳定、在平衡位置处呈现低刚度、远离偏离平衡位置处呈现高刚度特性的具有势井刚度的金属隔振器。

Description

一种具有势井刚度的金属隔振器
技术领域
本发明涉及金属隔振技术领域，主要涉及一种具有势井刚度的金属隔振器。
背景技术
金属隔振器因具有良好的可控刚度而被广泛应用于工程中。现有的金属隔振器通常具有单调的刚度曲线，即刚度逐渐增加或者逐渐减小，或者恒定不变；虽然现有的金属隔振器实现了隔振效果，但由于其刚度曲线是单调的，因而在隔振时难以实现对称稳定隔振的技术效果。
发明内容
针对现有金属隔振器存在的隔振时难以实现对称稳定隔振效果的技术问题，本发明提供一种结构简单合理、隔振性能稳定、在平衡位置处呈现低刚度、远离偏离平衡位置处呈现高刚度特性的具有势井刚度的金属隔振器。
本发明采用的技术方案为：一种具有势井刚度的金属隔振器，包括设备底盖、设备顶盖、装设于所述设备底盖与所述设备顶盖之间的空心设备筒体、装设于所述设备筒体内中心位置处的井底刚度模块、装设于所述设备底盖上的两个结构完全相同且关于所述井底刚度模块对称的井壁刚度模块B、以及装设于所述设备顶盖上的两个结构完全相同且关于所述井底刚度模块对称的井壁刚度模块A。
所述井底刚度模块包括下端固定装设于所述设备底盖上的主导向柱，自下而上依次装设于所述主导向柱上的井底刚度弹簧、直线轴承C、限位板和升降套筒，装设于所述升降套筒上用于安装被隔振设备的设备平台，可相对于所述主导向柱升降运动的升降盘，以及对称装设于所述升降盘左右两端的刚度切换套筒A和刚度切换套筒B；所述井底刚度弹簧为抗拉压金属螺旋弹簧，其上下两端分别与所述升降盘的底面、所述设备底盖的顶面固定相连；所述升降盘固定装设于所述直线轴承C上；所述限位板固定装设于所述主导向柱的顶端，其外径尺寸介于所述升降套筒的内径尺寸与所述直线轴承C的外径尺寸之间。
所述井壁刚度模块A包括上端固定装设于所述设备顶盖底面上的井壁导向柱A，自上而下依次装设于所述井壁导向柱A上的井壁刚度弹簧A和直线轴承A，固定装设于所述直线轴承A上可自由升降运动的井壁升降板A，以及固定装设于所述井壁导向柱A下端上的导向柱A限位板；所述井壁刚度弹簧A为金属抗压线刚度弹簧，其上端与所述设备顶盖相连，其下端自由接触所述井壁升降板A；所述井壁升降板A的下端自由接触导向柱A限位板。
所述井壁刚度模块B包括下端固定装设于所述设备底盖上的井壁导向柱B，自下而上依次装设于所述井壁导向柱B上的井壁刚度弹簧B和直线轴承B，固定装设于所述直线轴承B上可自由升降运动的井壁升降板B，以及固定装设于所述井壁导向柱B上端上的导向柱B限位板；所述井壁刚度弹簧B为金属抗压线刚度弹簧，其下端与所述设备底盖相连，其上端自由接触所述井壁升降板B；所述井壁升降板B的上端自由接触导向柱B限位板。
所述井壁刚度模块A中的两个所述井壁导向柱A的轴线分别与所述井壁刚度模块B中的两个所述井壁导向柱B的轴线共线；所述刚度切换套筒A和刚度切换套筒B结构相同，均为空心圆筒；所述刚度切换套筒A与刚度切换套筒B的轴线分别与两个所述井壁导向柱A的轴线共线；所述刚度切换套筒A和刚度切换套筒B的内径均大于所述导向柱A限位板和所述导向柱B限位板的外径，且小于所述井壁升降板A和所述井壁升降板B的外径。
所述设备平台安装被隔振设备后，系统的刚度位移曲线由三段水平直线段组成，依次为刚度为k的第一水平线段、刚度为k的第二水平线段和刚度为k的第三水平线段；正常情况下系统主要工作在刚度为k的井底区域，且所述井底区域对应的位移宽度为L；当系统位移相对于平衡位置x0大于L时，系统工作在刚度为k的井壁区域。
进一步地，所述井壁刚度弹簧A和所述井壁刚度弹簧B的刚度相等，均等于所述井底刚度弹簧的刚度的二分之一。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：本发明的井壁刚度模块A可使升降盘向上运动远离平衡位置时提高系统的刚度，在距离平衡位置为L的区域内不增加系统的刚度；井壁刚度模块B可使升降盘向下运动远离平衡位置时提高系统的刚度，在距离平衡位置为L的区域内不增加系统的刚度。因此，本发明的刚度位移曲线具有势井的形状，中间为刚度为k的井底区域刚度，对应的位移宽度为2L；左、右两侧为刚度为2k的井壁区域。由此可知，本发明是一种结构简单合理、隔振性能稳定、在平衡位置处呈现低刚度、远离偏离平衡位置处呈现高刚度特性的具有势井刚度的金属隔振器。
附图说明
图1是本发明的一种具有势井刚度的金属隔振器的结构示意图；
图2是本发明的一种具有势井刚度的金属隔振器的势井刚度曲线图；
图中，11—设备底盖；12—设备筒体；13—设备顶盖；2-井底刚度模块；21—主导向柱；22—限位板；23—升降盘；24—直线轴承C；25—井底刚度弹簧；26—刚度切换套筒A；27—刚度切换套筒B；28—升降套筒；29—设备平台；3—井壁刚度模块A；31—井壁导向柱A；32—井壁刚度弹簧A；33—直线轴承A；34—井壁升降板A；35—导向柱A限位板；4—井壁刚度模块B；41—井壁导向柱B；42—井壁刚度弹簧B；43—直线轴承B；44—井壁升降板B；45—导向柱B限位板。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本实施例提供一种具有势井刚度的金属隔振器，它包括：设备底盖11、设备顶盖13、装设于设备底盖11与设备顶盖13之间的空心设备筒体12、装设于设备筒体12内中心位置处的井底刚度模块2、装设于设备底盖11上的两个结构完全相同且关于井底刚度模块2对称的井壁刚度模块B4、以及装设于设备顶盖13上的两个结构完全相同且关于井底刚度模块2对称的井壁刚度模块A3。
参见图1，井底刚度模块2包括下端固定装设于设备底盖11上的主导向柱21，自下而上依次装设于主导向柱21上的井底刚度弹簧25、直线轴承C24、限位板22和升降套筒28，装设于升降套筒28上用于安装被隔振设备的设备平台29，可相对于主导向柱21升降运动的升降盘23，以及对称装设于升降盘23左右两端的刚度切换套筒A26和刚度切换套筒B27；井底刚度弹簧25为抗拉压金属螺旋弹簧，其上下两端分别与升降盘23的底面、设备底盖11的顶面固定相连；升降盘23固定装设于直线轴承C24上；限位板22固定装设于主导向柱21的顶端，其外径尺寸介于升降套筒28的内径尺寸与直线轴承C24的外径尺寸之间。
参见图1，井壁刚度模块A3包括上端固定装设于设备顶盖13底面上的井壁导向柱A31，自上而下依次装设于井壁导向柱A31上的井壁刚度弹簧A32和直线轴承A33，固定装设于直线轴承A33上可自由升降运动的井壁升降板A34，以及固定装设于井壁导向柱A31下端上的导向柱A限位板35；井壁刚度弹簧A32为金属抗压线刚度弹簧，其上端与设备顶盖13相连，其下端自由接触井壁升降板A34；井壁升降板A34的下端自由接触导向柱A限位板35。
参见图1，井壁刚度模块B4包括下端固定装设于设备底盖11上的井壁导向柱B41，自下而上依次装设于井壁导向柱B41上的井壁刚度弹簧B42和直线轴承B43，固定装设于直线轴承B43上可自由升降运动的井壁升降板B44，固定装设于井壁导向柱B41上端上的导向柱B限位板45；井壁刚度弹簧B42为金属抗压线刚度弹簧，其下端与设备底盖11相连，其上端自由接触井壁升降板B44；井壁升降板B44的上端自由接触导向柱B限位板45。
参见图1，井壁刚度模块A3中的两个井壁导向柱A31的轴线分别与井壁刚度模块B4中的两个井壁导向柱B41的轴线共线；刚度切换套筒A26和刚度切换套筒B27结构相同，均为空心圆筒；刚度切换套筒A26与刚度切换套筒B27的轴线分别与两个井壁导向柱A31的轴线共线；刚度切换套筒A26和刚度切换套筒B27的内径均大于导向柱A限位板35和导向柱B限位板45的外径，且小于井壁升降板A34和井壁升降板B44的外径。
如图1和图2所示，设备平台29安装被隔振设备后，系统的刚度位移曲线由三段水平直线段组成，依次为刚度为2k的第一水平线段、刚度为k的第二水平线段和刚度为2k的第三水平线段；正常情况下系统主要工作在刚度为k的井底区域，且井底区域对应的位移宽度为2L；当系统位移相对于平衡位置x0大于L时，系统工作于刚度为2k的井壁区域。
参见图1，井壁刚度弹簧A32和井壁刚度弹簧B42的刚度相等，均等于井底刚度弹簧25的刚度的二分之一。
本发明的工作原理如下：
设备平台29安装被隔振设备后，升降盘23位于设备筒体12的高度的正中间，即井壁刚度模块A3和井壁刚度模块B4关于升降盘23上下对称，此时升降盘23所处位置对应于说明书附图2中的平衡位置x0；刚度切换套筒A26到导向柱A限位板35之间的距离为L，刚度切换套筒A26到导向柱B限位板45之间的距离也为L，因此在设备平台29上下位移宽度为2L的区域内，系统的刚度仅仅由井底刚度弹簧25的刚度组成，即系统工作在刚度为k的井底区域。
设备平台29安装被隔振设备后，在外部激励作用下向下运动的距离大于L时，即升降盘23向下运动，距离平衡位置x0的位移大于L时，由于刚度切换套筒B27内径大于导向柱A限位板35和导向柱B限位板45的外径，且小于井壁升降板A34和井壁升降板B44的外径，因此刚度切换套筒B27将向下推动井壁升降板B44运动，进而向下压缩井壁刚度弹簧B42，此时系统的刚度由井底刚度弹簧25的刚度k和两个井壁刚度弹簧B42的刚度k组成，从而使得系统工作在刚度为2k的右侧井壁区域；当设备平台29和升降盘23由最低位置向上运动，当升降盘23距离平衡位置x0的位移大于L，井壁刚度弹簧B42仍然会其作用；升降盘23距离平衡位置x0的位移小于L时，由于导向柱B限位板45限制了井壁升降板B44的向上运动，从而使得井壁刚度弹簧B42被隔离，无法对升降盘23产生作用力，因此，系统又重新回到了刚度为k的井底区域。
设备平台29安装被隔振设备后，在外部激励作用下向上运动的工作原理类似于向下运动的工作原理，唯一不同的是，向上运动时，系统的刚度由井底刚度弹簧25的刚度k和两个井壁刚度弹簧A32的刚度k组成，从而使得系统工作在刚度为2k的左侧井壁区域。
通常情况下，由于设备平台29上下运动的位移不会太大，即升降盘23距离平衡位置x0的位移小于L，因此，系统主要工作在刚度为k的井底区域；只有设备平台29受到过载的外部激励后，才会使得升降盘23偏离平衡位置x0的位移大于L，从而使得系统刚度进入到2k的井壁区域。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应该属于本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种具有势井刚度的金属隔振器，包括设备底盖(11)、设备顶盖(13)、装设于所述设备底盖(11)与所述设备顶盖(13)之间的空心设备筒体(12)、装设于所述设备筒体(12)内中心位置处的井底刚度模块(2)、装设于所述设备底盖(11)上的两个结构完全相同且关于所述井底刚度模块(2)对称的井壁刚度模块B(4)、以及装设于所述设备顶盖(13)上的两个结构完全相同且关于所述井底刚度模块(2)对称的井壁刚度模块A(3)，其特征在于：
所述井底刚度模块(2)包括下端固定装设于所述设备底盖(11)上的主导向柱(21)，自下而上依次装设于所述主导向柱(21)上的井底刚度弹簧(25)、直线轴承C(24)、限位板(22)和升降套筒(28)，装设于所述升降套筒(28)上用于安装被隔振设备的设备平台(29)，可相对于所述主导向柱(21)升降运动的升降盘(23)，以及对称装设于所述升降盘(23)左右两端的刚度切换套筒A(26)和刚度切换套筒B(27)；所述井底刚度弹簧(25)为抗拉压金属螺旋弹簧，其上下两端分别与所述升降盘(23)的底面、所述设备底盖(11)的顶面固定相连；所述升降盘(23)固定装设于所述直线轴承C(24)上；所述限位板(22)固定装设于所述主导向柱(21)的顶端，其外径尺寸介于所述升降套筒(28)的内径尺寸与所述直线轴承C(24)的外径尺寸之间；
所述井壁刚度模块A(3)包括上端固定装设于所述设备顶盖(13)底面上的井壁导向柱A(31)，自上而下依次装设于所述井壁导向柱A(31)上的井壁刚度弹簧A(32)和直线轴承A(33)，固定装设于所述直线轴承A(33)上可自由升降运动的井壁升降板A(34)，以及固定装设于所述井壁导向柱A(31)下端上的导向柱A限位板(35)；所述井壁刚度弹簧A(32)为金属抗压线刚度弹簧，其上端与所述设备顶盖(13)相连，其下端自由接触所述井壁升降板A(34)；所述井壁升降板A(34)的下端自由接触导向柱A限位板(35)；
所述井壁刚度模块B(4)包括下端固定装设于所述设备底盖(11)上的井壁导向柱B(41)，自下而上依次装设于所述井壁导向柱B(41)上的井壁刚度弹簧B(42)和直线轴承B(43)，固定装设于所述直线轴承B(43)上可自由升降运动的井壁升降板B(44)，以及固定装设于所述井壁导向柱B(41)上端上的导向柱B限位板(45)；所述井壁刚度弹簧B(42)为金属抗压线刚度弹簧，其下端与所述设备底盖(11)相连，其上端自由接触所述井壁升降板B(44)；所述井壁升降板B(44)的上端自由接触导向柱B限位板(45)；
所述井壁刚度模块A(3)中的两个所述井壁导向柱A(31)的轴线分别与所述井壁刚度模块B(4)中的两个所述井壁导向柱B(41)的轴线共线；所述刚度切换套筒A(26)和刚度切换套筒B(27)结构相同，均为空心圆筒；所述刚度切换套筒A(26)与刚度切换套筒B(27)的轴线分别与两个所述井壁导向柱A(31)的轴线共线；所述刚度切换套筒A(26)和刚度切换套筒B(27)的内径均大于所述导向柱A限位板(35)和所述导向柱B限位板(45)的外径，且小于所述井壁升降板A(34)和所述井壁升降板B(44)的外径；
所述设备平台(29)安装被隔振设备后，系统的刚度位移曲线由三段水平直线段组成，依次为刚度为2k的第一水平线段、刚度为k的第二水平线段和刚度为2k的第三水平线段；正常情况下系统主要工作在刚度为k的井底区域，且所述井底区域对应的位移宽度为2L；当系统位移相对于平衡位置x0大于L时，系统工作在刚度为2k的井壁区域。
2.根据权利要求1所述的一种具有势井刚度的金属隔振器，其特征在于：所述井壁刚度弹簧A(32)和所述井壁刚度弹簧B(42)的刚度相等，均等于所述井底刚度弹簧(25)的刚度的二分之一。
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