CN113266662B - 一种刚度随位移增加而增加的刚度突变型隔振器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种刚度随位移增加而增加的刚度突变型隔振器,属于变刚度隔振器领域域。它包括L形支架、主活塞缸和设备平台;主活塞缸内由主活塞分隔为上行液体腔和下行液体腔,上、下行液体腔内分别装设有上、下行刚度切换装置;L形支架上装设有上、下行刚度运动装置,刚度运动装置包括活塞缸A,活塞缸A分别通过开设在主活塞缸缸体的通孔与上、下行液体腔相通;刚度切换装置包括相连通的活塞缸C和活塞缸B,活塞杆B与主活塞连接,活塞杆C通过滑动板连接有三根长度成等差数列的密封柱,密封柱用于封闭或开放缸体通孔。本发明是一种结构简单、刚度曲线由三段水平线段组成、且系统的刚度随偏离平衡位置的增加而增加的刚度突变型隔振器。
Description
技术领域
本发明主要涉及变刚度隔振器领域,特指一种刚度随位移增加而增加的刚度突变型隔振器。
背景技术
金属隔振器在工程应用中因具有隔振吸振效果而被广泛应用。现有的金属隔振器其刚度曲线通常为一段水平直线段或渐变型曲线段,而不具有分段恒刚度特性。由于分段恒刚度的隔振器可以具有多个相对稳定的固有频率,从而使得其在宽频段中实现多次最优化隔振。因此,设计一种具有分段恒刚度曲线的隔振器具有一定的应用价值。
发明内容
本发明需解决的技术问题是:针对现有技术存在的技术问题,本发明提供一种结构简单、刚度曲线由三段水平线段组成、且系统的刚度随偏离平衡位置的增加而增加的刚度突变型隔振器。
为了解决上述问题,本发明提出的解决方案为:一种刚度随位移增加而增加的刚度突变型隔振器,包括L形支架,装设于所述L型支架上的主缸体,装设于所述主缸体中可自由升降滑动的主活塞,装设于所述主缸体上端的上端盖,下端固定装设于所述主活塞上、上端穿过所述上端盖的主活塞杆,装设于所述主活塞杆上端用于安装被隔振设备的设备平台。
所述主缸体中位于所述主活塞以上的密封空间为上行液体腔,位于所述主活塞以下的密封空间为下行液体腔,所述上行液体腔和所述下行液体腔内部充满流体。
所述上行液体腔的上部右侧壁自上而下等间隔开设有内径相等的上行通孔C、上行通孔B和上行通孔A,所述下行液体腔的下部右侧壁自下而上等间隔开设有内径相等的下行通孔A、下行通孔B和下行通孔C。
上行液体腔和所述下行液体腔内分别装设有结构完全相同的上行刚度切换装置和下行刚度切换装置;所述上行刚度切换装置和下行刚度切换装置均包括水平放置开口向右的活塞缸C,滑动装设于所述活塞缸C中的活塞C、固定装设于所述活塞C并延伸到所述活塞缸C外部的活塞杆C,固定装设于所述活塞杆C右端的滑动板,沿铅垂方向自上而下等间隔装设于所述滑动板上的三根长度成等差数列的密封柱,装设于所述活塞缸C上的活塞缸B,可沿所述活塞缸B内壁上下自由滑动的活塞B,装设于所述活塞B上的活塞杆B。
所述活塞缸B底部开设有通孔B,所述活塞缸C底部开设有通孔C,所述通孔B与所述通孔C采用运动导向软管连通;所述密封柱的外径等于所述上行通孔A的内径。
所述上行刚度切换装置中的所述活塞缸C固定装设于所述上端盖上,所述下行刚度切换装置中的所述活塞缸C固定装设于所述主缸体的底部。
所述上行刚度切换装置中的所述活塞缸B开口向下,所述上行刚度切换装置中的所述活塞杆B下端与所述主活塞固定相连;所述下行刚度切换装置中的所述活塞缸B开口向上,所述下行刚度切换装置中的所述活塞杆B上端与所述主活塞固定相连;所述活塞缸B与所述活塞缸C以及所述运动导向软管中充满流体。
所述L型支架上自下而上依次固定装设有结构完全相同的下行运动刚度装置A、下行运动刚度装置B、下行运动刚度装置C、上行运动刚度装置A、上行运动刚度装置B和上行运动刚度装置C。
所述上行运动刚度装置A包括水平放置开口向右固定装设于所述L形支架上的活塞缸A,滑动装设于所述活塞缸A中的活塞A,一端与所述L形支架相连、另一端自由抵触到所述活塞A的恒刚度抗压弹簧;所述活塞缸A的底部开设有通孔A。
所述下行通孔A、下行通孔B、下行通孔C、上行通孔A、上行通孔B和上行通孔C分别采用下行压力柔性导管A、下行压力柔性导管B、下行压力柔性导管C、上行压力柔性导管A、上行压力柔性导管B和上行压力柔性导管C依次与所述下行运动刚度装置A、下行运动刚度装置B、下行运动刚度装置C、上行运动刚度装置A、上行运动刚度装置B和上行运动刚度装置C中的通孔A相连。
所述上行刚度切换装置中的三根所述密封柱与所述上行通孔C、上行通孔B和上行通孔A一一对应;所述下行刚度切换装置中的三根所述密封柱与所述下行通孔A、下行通孔B和下行通孔C一一对应。
进一步地,所述密封柱的材料为特氟龙。
进一步地,所述上行刚度切换装置中的三个密封柱自上而下长度依次递减。
进一步地,所述下行刚度切换装置中的三个密封柱自下而上长度依次递减。
进一步地,所述活塞缸C中装设有运动复位弹簧,所述运动复位弹簧的为拉压螺旋弹簧,其两端分别与所述活塞缸C的底部、所述活塞C相连。
进一步地,所述恒刚度抗压弹簧刚度不小于所述运动复位弹簧刚度十倍。
本发明与现有技术相比,具有如下优点和有益效果:本发明的一种刚度随位移增加而增加的刚度突变型隔振器设有上行刚度切换装置和下行刚度切换装置,可以使得设备平台上下运动呈现完全对称的刚度曲线特征;此外,本发明还设有三个上行运动刚度装置和三个下行运动刚度装置,上行运动刚度装置及下行运动刚度装置中的密封柱在设备平台上下运动过程中,向右运动依次密封三个上行通孔和三个下行通孔,从而使得系统具有三段恒刚度曲线、且设备平台在相同位移下刚度发生突变的刚度曲线特征。由此可知,本发明是一种结构简单、两侧刚度曲线完全对称,且单侧刚度曲线由三段水平线段组成、系统整体的刚度随偏离平衡位置的增加而增加的刚度突变型隔振器。
附图说明
图1是本发明的一种刚度随位移增加而增加的刚度突变型隔振器的结构原理示意图。
图中,1—L形支架;11—下行运动刚度装置A;12—下行运动刚度装置B;13—下行运动刚度装置C;14—上行运动刚度装置A;15—上行运动刚度装置B;16—上行运动刚度装置C;21—活塞缸A;22—恒刚度抗压弹簧;23—活塞A;24—通孔A;31—下行压力柔性导管A;32—下行压力柔性导管B;33—下行压力柔性导管C;34—上行压力柔性导管A;35—上行压力柔性导管B;36—上行压力柔性导管C;41—主缸体;42—主活塞;43—上端盖;44—主活塞杆;45—设备平台;46—上行液体腔;47—下行液体腔;5—上行刚度切换装置;51—活塞缸B;510—通孔B;52—活塞B;53—活塞杆B;54—活塞缸C;540—通孔C;55—活塞C;56—活塞杆C;57—运动导向软管;58—滑动板;59—密封柱;6—下行刚度切换装置;71—下行通孔A;72—下行通孔B;73—下行通孔C;74—上行通孔A;75—上行通孔B;76—上行通孔C。
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。
参见图1所示,本发明的一种刚度随位移增加而增加的刚度突变型隔振器,它包括L形支架1,装设于L型支架1上的主缸体41,装设于主缸体1中可自由升降滑动的主活塞42,装设于主缸体41上端的上端盖43,下端固定装设于主活塞42上、上端穿过上端盖43的主活塞杆44,装设于主活塞杆44上端用于安装被隔振设备的设备平台45。
主缸体41中位于主活塞42以上的密封空间为上行液体腔46,位于主活塞42以下的密封空间为下行液体腔47,上行液体腔46和下行液体腔47内部充满流体。
上行液体腔46的上部右侧壁自上而下等间隔开设有内径相等的上行通孔C76、上行通孔B75和上行通孔A74,下行液体腔47的下部右侧壁自下而上等间隔开设有内径相等的下行通孔A71、下行通孔B72和下行通孔C73。
上行液体腔46和下行液体腔47内分别装设有结构完全相同的上行刚度切换装置5和下行刚度切换装置6;上行刚度切换装置5和下行刚度切换装置6均包括水平放置开口向右的活塞缸C54,滑动装设于活塞缸C54中的活塞C55、固定装设于活塞C55并延伸到活塞缸C54外部的活塞杆C56,固定装设于活塞杆C56右端的滑动板58,沿铅垂方向自上而下等间隔装设于滑动板58上的三根长度成等差数列的密封柱59,装设于活塞缸C54上的活塞缸B51,可沿活塞缸B51内壁上下自由滑动的活塞B52,装设于活塞B52上的活塞杆B53。
活塞缸B51底部开设有通孔B510,活塞缸C54底部开设有通孔C540,通孔B510与通孔C540采用运动导向软管57连通;密封柱59的外径等于上行通孔A74的内径。
上行刚度切换装置5中的活塞缸C54固定装设于上端盖43上,下行刚度切换装置6中的活塞缸C54固定装设于主缸体41的底部;
上行刚度切换装置5中的活塞缸B51开口向下,上行刚度切换装置5中的活塞杆B53下端与主活塞42固定相连;下行刚度切换装置6中的活塞缸B51开口向上,下行刚度切换装置6中的活塞杆B53上端与主活塞42固定相连;活塞缸B51与活塞缸C54以及运动导向软管57中充满流体。
L型支架上自下而上依次固定装设有结构完全相同的下行运动刚度装置A11、下行运动刚度装置B12、下行运动刚度装置C13、上行运动刚度装置A14、上行运动刚度装置B15和上行运动刚度装置C16。
上行运动刚度装置A14包括水平放置开口向右固定装设于L形支架1上的活塞缸A21,滑动装设于活塞缸A21中的活塞A23,一端与L形支架1相连、另一端自由抵触到活塞A23的恒刚度抗压弹簧22;活塞缸A21的底部开设有通孔A24。
下行通孔A71、下行通孔B72、下行通孔C73、上行通孔A74、上行通孔B75和上行通孔C76分别采用下行压力柔性导管A31、下行压力柔性导管B32、下行压力柔性导管C33、上行压力柔性导管A34、上行压力柔性导管B35和上行压力柔性导管C36依次与下行运动刚度装置A11、下行运动刚度装置B12、下行运动刚度装置C13、上行运动刚度装置A14、上行运动刚度装置B15和上行运动刚度装置C16中的通孔A24相连。
上行刚度切换装置5中的三根密封柱59与上行通孔C76、上行通孔B75和上行通孔A74一一对应;下行刚度切换装置6中的三根密封柱59与下行通孔A71、下行通孔B72和下行通孔C73一一对应。
作为优选地,密封柱59的材料为特氟龙。
作为优选地,上行刚度切换装置5中的三个密封柱59自上而下长度依次递减。
作为优选地,下行刚度切换装置6中的三个密封柱59自下而上长度依次递减。
作为优选地,活塞缸C54中装设有运动复位弹簧,运动复位弹簧的为拉压螺旋弹簧,其两端分别与活塞缸C54的底部、活塞C55相连。
作为优选地,恒刚度抗压弹簧22刚度不小于运动复位弹簧刚度十倍。主活塞42升降运动时,在复位弹簧的作用下带动滑动板58向左运动,从而将密封柱59从主缸体41侧壁上的下行通孔A71、B72、C73和上行通孔A74、B75和C76中拉出。
上行刚度切换装置的工作原理:将被隔振仪器或设备装设于设备平台45上,当设备平台45向上运动时,带动主活塞42向上运动,进而推动上行刚度切换装置5中的活塞杆B53和活塞B52向上运动,活塞B52向上运动压缩活塞缸B51内的流体,从而使得流体从通孔B510流出,经运动导向软管57,从通孔C540流入到活塞缸C54中,从而推动活塞杆C56和滑动板58向右运动,使得三根密封柱59依次先后进入到上行通孔C76、上行通孔B75和上行通孔A74中,从而对上述三个上行通孔依次进行密封,切断上行液体腔46与上行运动刚度装置C16、上行运动刚度装置B15和上行运动刚度装置A14中活塞缸A21之间的流体流动通道。
由于流体的等压作用,从而使得处于流体流动状态中的不同上行运动刚度装置中活塞A23所受的流体压力都相等,均等于恒刚度抗压弹簧22的弹簧力,因此开放的上行通孔个数越多,在相同的恒刚度抗压弹簧22作用力下,主活塞42的运动位移量越大,即刚度越小。因此,随着密封柱59向右的运动,系统的刚度随上行通孔密封个数的增加而增加。当上行刚度切换装置5中的三根密封柱59均未插入到相应的上行通孔中时,此时系统的上行刚度为k;当上行刚度切换装置5中的三根密封柱59中只有最上端一根密封柱59插入到相应的上行通孔中时,此时系统的上行刚度为3k/2;当上行刚度切换装置5中的三根密封柱59中只有最下端一根密封柱59未插入到相应的上行通孔中时,此时系统的上行刚度为3k;当上行刚度切换装置5中的三根密封柱59全部插入到相应的上行通孔中时,上行液体腔46中的流体无法向外流出,从而使得主活塞42无法向上运动,此时系统的刚度突变到无穷大。
下行刚度切换装置的工作原理:当设备平台45向下运动时,带动主活塞42向下运动,进而推动下行刚度切换装置6中的活塞杆B53和活塞B52向下运动,活塞B52向下运动压缩活塞缸B51内的流体,从而使得流体从通孔B510流出,经运动导向软管57,从通孔C540流入到活塞缸C54中,从而推动活塞杆C56和滑动板58向右运动,使得三根密封柱59依次先后进入到下行通孔A71、下行通孔B72和下上行通孔C73中,从而对上述三个下行通孔依次进行密封,切断下行液体腔47与下行运动刚度装置A11、下行运动刚度装置B12和下行运动刚度装置C13中活塞缸A21之间的流体流动通道。
随着密封柱59向右的运动,系统的刚度随下行通孔密封个数的增加而增加。当下行刚度切换装置6中的三根密封柱59均未插入到相应的下行通孔中时,此时系统的下行刚度为k;当下行刚度切换装置6中的三根密封柱59中只有最下端一根密封柱59插入到相应的下行通孔中时,此时系统的下行刚度为3k/2;当下行刚度切换装置5中的三根密封柱59中只有最上端一根密封柱59未插入到相应的下行通孔中时,此时系统的下行刚度为3k;当下行刚度切换装置5中的三根密封柱59全部插入到相应的下行通孔中时,下行液体腔47中的流体无法向外流出,从而使得主活塞42无法向下运动,此时系统的刚度突变到无穷大。
本发明的刚度突变型隔振器的刚度特性曲线:本发明的刚度突变隔振器的刚度曲线左右对称,即设备平台45上行与下行过程中的刚度曲线对称,均包括三段水平线段:第一段水平线段刚度值为k,第二段水平线段刚度值为3k/2,第三段水平线段刚度值为3k。
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 (6)
1.一种刚度随位移增加而增加的刚度突变型隔振器,包括L形支架(1),装设于所述L形支架(1)上的主缸体(41),装设于所述主缸体(41)中可自由升降滑动的主活塞(42),装设于所述主缸体(41)上端的上端盖(43),下端固定装设于所述主活塞(42)上、上端穿过所述上端盖(43)的主活塞杆(44),装设于所述主活塞杆(44)上端用于安装被隔振设备的设备平台(45);其特征在于:
所述主缸体(41)中位于所述主活塞(42)以上的密封空间为上行液体腔(46),位于所述主活塞(42)以下的密封空间为下行液体腔(47),所述上行液体腔(46)和所述下行液体腔(47)内部充满流体;
所述上行液体腔(46)的上部右侧壁自上而下等间隔开设有内径相等的上行通孔C(76)、上行通孔B(75)和上行通孔A(74),所述下行液体腔(47)的下部右侧壁自下而上等间隔开设有内径相等的下行通孔A(71)、下行通孔B(72)和下行通孔C(73);
上行液体腔(46)和所述下行液体腔(47)内分别装设有结构完全相同的上行刚度切换装置(5)和下行刚度切换装置(6);所述上行刚度切换装置(5)和下行刚度切换装置(6)均包括水平放置开口向右的活塞缸C(54),滑动装设于所述活塞缸C(54)中的活塞C(55)、固定装设于所述活塞C(55)并延伸到所述活塞缸C(54)外部的活塞杆C(56),固定装设于所述活塞杆C(56)右端的滑动板(58),沿铅垂方向自上而下等间隔装设于所述滑动板(58)上的三根长度成等差数列的密封柱(59),装设于所述活塞缸C(54)上的活塞缸B(51),可沿所述活塞缸B(51)内壁上下自由滑动的活塞B(52),装设于所述活塞B(52)上的活塞杆B(53);
所述活塞缸B(51)底部开设有通孔B(510),所述活塞缸C(54)底部开设有通孔C(540),所述通孔B(510)与所述通孔C(540)采用运动导向软管(57)连通;所述密封柱(59)的外径等于所述上行通孔A(74)的内径;
所述上行刚度切换装置(5)中的所述活塞缸C(54)固定装设于所述上端盖(43)上,所述下行刚度切换装置(6)中的所述活塞缸C(54)固定装设于所述主缸体(41)的底部;
所述上行刚度切换装置(5)中的所述活塞缸B(51)开口向下,所述上行刚度切换装置(5)中的所述活塞杆B(53)下端与所述主活塞(42)固定相连;所述下行刚度切换装置(6)中的所述活塞缸B(51)开口向上,所述下行刚度切换装置(6)中的所述活塞杆B(53)上端与所述主活塞(42)固定相连;所述活塞缸B(51)与所述活塞缸C(54)以及所述运动导向软管(57)中充满流体;
所述L形支架上自下而上依次固定装设有结构完全相同的下行运动刚度装置A(11)、下行运动刚度装置B(12)、下行运动刚度装置C(13)、上行运动刚度装置A(14)、上行运动刚度装置B(15)和上行运动刚度装置C(16);
所述上行运动刚度装置A(14)包括水平放置开口向右固定装设于所述L形支架(1)上的活塞缸A(21),滑动装设于所述活塞缸A(21)中的活塞A(23),一端与所述L形支架(1)相连、另一端自由抵触到所述活塞A(23)的恒刚度抗压弹簧(22);所述活塞缸A(21)的底部开设有通孔A(24);
所述下行通孔A(71)、下行通孔B(72)、下行通孔C(73)、上行通孔A(74)、上行通孔B(75)和上行通孔C(76)分别采用下行压力柔性导管A(31)、下行压力柔性导管B(32)、下行压力柔性导管C(33)、上行压力柔性导管A(34)、上行压力柔性导管B(35)和上行压力柔性导管C(36)依次与所述下行运动刚度装置A(11)、下行运动刚度装置B(12)、下行运动刚度装置C(13)、上行运动刚度装置A(14)、上行运动刚度装置B(15)和上行运动刚度装置C(16)中的通孔相连;
所述上行刚度切换装置(5)中的三根所述密封柱(59)与所述上行通孔C(76)、上行通孔B(75)和上行通孔A(74)一一对应;所述下行刚度切换装置(6)中的三根所述密封柱(59)与所述下行通孔A(71)、下行通孔B(72)和下行通孔C(73)一一对应。
2.根据权利要求1所述的一种刚度随位移增加而增加的刚度突变型隔振器,其特征在于:所述密封柱(59)的材料为特氟龙。
3.根据权利要求1所述的一种刚度随位移增加而增加的刚度突变型隔振器,其特征在于:所述上行刚度切换装置(5)中的三个密封柱(59)自上而下长度依次递减。
4.根据权利要求1所述的一种刚度随位移增加而增加的刚度突变型隔振器,其特征在于:所述下行刚度切换装置(6)中的三个密封柱(59)自下而上长度依次递减。
5.根据权利要求1所述的一种刚度随位移增加而增加的刚度突变型隔振器,其特征在于:所述活塞缸C(54)中装设有运动复位弹簧,所述运动复位弹簧为拉压螺旋弹簧,其两端分别与所述活塞缸C(54)的底部、所述活塞C(55)相连。
6.根据权利要求5所述的一种刚度随位移增加而增加的刚度突变型隔振器,其特征在于:所述恒刚度抗压弹簧(22)刚度不小于所述运动复位弹簧刚度十倍。
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