CN113357308B - 一种高效低频隔振装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效低频隔振装置，涉及机械振动和噪声控制技术领域，包括底板、顶板、隔振结构、导向杆和滑动机构，顶板位于底板的上方，导向杆设置在底板上，顶板和滑动机构均与导向杆滑动连接，隔振结构包括至少两个第一非线性隔振组件和至少一个第二非线性隔振组件，各第一非线性隔振组件和各第二非线性隔振组件均与滑动机构滑动连接，第一非线性隔振组件与第二非线性隔振组件间隔设置在底板和顶板之间，最上层的第一非线性隔振组件与顶板连接，最下层的第一非线性隔振组件与底板连接。采用本发明的高效低频隔振装置能够在不同的负载下达到较好的稳定平衡，可以广泛地应用在精密仪器的隔振领域。

Description

一种高效低频隔振装置
技术领域
本发明涉及机械振动和噪声控制技术领域，特别是涉及一种高效低频隔振装置。
背景技术
精密仪器的使用，航空航天设备的运行，车辆驾驶的舒适性，以及建筑桥梁等的安全防震都需要隔离来自环境及自身振动的干扰。在设备与振源之间加装隔振器是常用的隔振方式，而工程中广泛采用的线性隔振器，存在难以同时满足在有限预压缩量下的大负载和低频隔振的性能要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效低频隔振装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够在不同的负载下达到较好的稳定平衡，可以广泛地应用在精密仪器的隔振领域。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种高效低频隔振装置，包括底板、顶板、隔振结构、导向杆和滑动机构，所述顶板位于所述底板的上方，所述导向杆设置在所述底板上，所述顶板和所述滑动机构均与所述导向杆滑动连接，所述隔振结构包括至少两个所述第一非线性隔振组件和至少一个第二非线性隔振组件，各所述第一非线性隔振组件和各所述第二非线性隔振组件均与所述滑动机构滑动连接，所述第一非线性隔振组件与所述第二非线性隔振组件间隔设置在所述底板和所述顶板之间，最上层的所述第一非线性隔振组件与所述顶板连接，最下层的所述第一非线性隔振组件与所述底板连接。
优选地，所述隔振结构至少为两个，至少两个所述隔振结构前后对应设置。
优选地，各所述第一非线性隔振组件均包括两个连杆机构和第一横拉弹性元件，两个所述连杆机构左右对称设置；各所述连杆机构均包括第一连接板、两个连杆和两个斜拉弹性元件，各所述第一连接板均与所述滑动机构滑动连接，所述第一横拉弹性元件的两端分别与两个所述第一连接板连接，各所述连杆的一端与一所述第一连接板铰接，各所述连杆的另一端与所述顶板或所述底板或所述第二非线性隔振组件铰接，各所述斜拉弹性元件的一端与一所述第一连接板连接，各所述斜拉弹性元件的另一端与一所述连杆的另一端连接。
优选地，同一层的前后对应设置的各所述第一连接板通过第一横向导杆连接，所述第一横向导杆与所述滑动机构滑动连接。
优选地，所述第二非线性隔振组件包括两个第二横拉弹性元件和两个第二连接板，各所述第二连接板均与所述滑动机构滑动连接，且各所述第二连接板与相邻的所述第一非线性隔振组件连接，各所述第二横拉弹性元件均位于一个所述导向杆和一个所述第二连接板之间，各所述第二横拉弹性元件与所述导向杆滑动连接。
优选地，同一层的前后对应设置的各所述第二连接板通过第二横向导杆连接，所述第二横向导杆与所述滑动机构滑动连接。
优选地，所述滑动机构包括滑动杆，所述滑动杆上开设有滑槽，所述第一非线性隔振组件和所述第二非线性隔振组件均沿所述滑槽滑动。
优选地，各所述滑动机构均通过一导向连接板与所述导向杆连接，所述导向连接板设置有导向孔，所述导向杆穿设在所述导向孔中。
优选地，所述导向杆为两个，各所述导向杆的下端均通过一导向轴承与所述底板固定连接，各所述导向杆的上端依次穿过另一所述导向轴和所述顶板。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明的第一非线性隔振组件和第二非线性隔振组件结合所产生的刚度特性为非线性刚度，它的稳定性优于一般的直接利用弹性元件组成的线性被动隔振装置。采用本发明的高效低频隔振装置能够在不同的负载下达到较好的稳定平衡，可以广泛地应用在精密仪器的隔振领域。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的高效低频隔振装置轴测图；
图2为本发明的高效低频隔振装置主视图；
图3为本发明的高效低频隔振装置侧视图；
图4为本发明的第一非线性隔振组件示意图；
图5为本发明的第二非线性隔振组件、滑动机构、导向连接板连接俯视图；
图6为本发明的滑动机构示意图；
图7为本发明的导向连接板示意图；
其中：100-高效低频隔振装置，1-底板，2-顶板，3-第一非线性隔振组件，4-第二非线性隔振组件，5-导向杆，6-滑动机构，7-连杆机构，8-第一横拉弹性元件，9-第一连接板，10-连杆，11-斜拉弹性元件，12-第一横向导杆，13-第二横拉弹性元件，14-第二连接板，15-第二横向导杆，16-滑动杆，17-滑槽，18-导向连接板，19-导向孔，20-导向轴承，21-安装座。
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付出创造性劳动的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。
本发明的目的是提供一种高效低频隔振装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够在不同的负载下达到较好的稳定平衡，可以广泛地应用在精密仪器的隔振领域。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-图7所示：本实施例提供了一种高效低频隔振装置100，包括底板1、顶板2、隔振结构、导向杆5和滑动机构6，顶板2位于底板1的正上方，导向杆5设置在底板1上，顶板2和滑动机构6均与导向杆5滑动连接，隔振结构包括至少两个第一非线性隔振组件3和至少一个第二非线性隔振组件4，各第一非线性隔振组件3和各第二非线性隔振组件4均沿滑动机构6的滑槽17滑动连接，第一非线性隔振组件3与第二非线性隔振组件4沿竖直方向间隔地设置在底板1和顶板2之间，最上层的第一非线性隔振组件3与顶板2连接，最下层的第一非线性隔振组件3与底板1连接。本实施例的第一非线性隔振组件3与第二非线性隔振组件4为类动物四肢结构，用于支撑顶板2上的仪器，第一非线性隔振组件3与第二非线性隔振组件4结合所产生的刚度特性为非线性刚度，它的稳定性优于一般的直接利用弹性元件组成的线性被动隔振装置。采用本实施例的高效低频隔振装置100能够在不同的负载下达到较好的稳定平衡，可以广泛地应用在精密仪器的隔振领域。
具体地，本实施例中，隔振结构至少为两个，至少两个隔振结构前后对应设置。本实施例中中的隔振结构为两个。
本实施例的第一非线性隔振组件3的数量和第二非线性隔振组件4的数量可根据不同负载进行改变。第二非线性隔振组件4的数量比第一非线性隔振组件3的数量少一个。
具体地，本实施例中，各第一非线性隔振组件3均包括两个连杆机构7和第一横拉弹性元件8，两个连杆机构7左右对称设置；各连杆机构7均包括第一连接板9、两个连杆10和两个斜拉弹性元件11，各第一连接板9均通过第一横向导杆12与滑动机构6滑动连接，第一横拉弹性元件8的两端分别与两个第一连接板9连接，各连杆10的一端与一第一连接板9铰接，各连杆10的另一端与顶板2或底板1通过安装座21铰接，各斜拉弹性元件11随连杆10分布，各斜拉弹性元件11的一端与一第一连接板9连接，各斜拉弹性元件11的另一端与一连杆10的另一端连接。第一横向导杆12保证第一横拉弹性元件8沿横向运动。本实施例中，安装座21上设置有若干第一安装孔，螺栓穿过第一安装孔将安装座21与顶板2或底板1的螺纹孔连接。
本实施例中，同一层的前后对应设置的各第一连接板9通过第一横向导杆12连接，第一横向导杆12与滑动机构6滑动连接。本实施例的第一横向导杆12穿设在滑槽17中，并且第一横向导杆12的两端均设置有螺纹，通过螺母将第一横向导杆12的一端与位于同一水平高度的前侧的第一连接板9连接，通过螺母将第一横向导杆12的另一端与位于同一水平高度的后侧的第一连接板9连接。
本实施例中，第二非线性隔振组件4包括两个第二横拉弹性元件13和两个第二连接板14，各第二连接板14均通过第二横向导杆15与滑动机构6滑动连接，各第二横拉弹性元件13均位于一个导向杆5和一个第二连接板14之间，各第二横拉弹性元件13与导向杆5滑动连接。第二横向导杆15保证第二横拉弹性元件13沿横向运动。
具体地，位于最上层的第一非线性隔振组件3的各连杆10的一端与一第一连接板9铰接，位于最上层的第一非线性隔振组件3的上方的连杆10的另一端与顶板2铰接，下方的连杆10的另一端与相邻的第二非线性隔振组件4的第二连接板14铰接；位于最下层的第一非线性隔振组件3的各连杆10的一端与一第一连接板9铰接，位于最下层的第一非线性隔振组件3的上方的连杆10的另一端与相邻的第二非线性隔振组件4的第二连接板14铰接，下方的连杆10的另一端与底板1铰接；位于最上层的第一非线性隔振组件3和最下层的第一非线性隔振组件3之间的第一非线性隔振组件3，其各连杆10的一端与一第一连接板9铰接，各连杆10的另一端与相邻的第二非线性隔振组件4的第二连接板14铰接。
本实施例中，同一层的前后对应设置的各第二连接板14通过第二横向导杆15连接，第二横向导杆15与滑动机构6滑动连接。本实施例的第二横向导杆15穿设在滑槽17中，并且第二横向导杆15的两端均设置有螺纹，通过螺母将第二横向导杆15的一端与位于同一水平高度的前侧的第二连接板14连接，通过螺母将第二横向导杆15的另一端与位于同一水平高度的后侧的第二连接板14连接。
当底板1受到竖直方向振动时，顶板2的位移转化为竖直方向和水平方向的位移，通过第一横拉弹性元件8、第二横拉弹性元件13、斜拉弹性元件11变形耗散能量，因此在底板1发生位移时，第一横拉弹性元件8、第二横拉弹性元件13、斜拉弹性元件11的变形和底板1的位移的关系为非线性映射关系，所以可以达到通过改变连杆10的长度、第一横拉弹性元件8、第二横拉弹性元件13、斜拉弹性元件11的弹性系数来调节减振装置的非线性刚度和阻尼特性，从而达到高静低动的隔振效果。
本实施例中，滑动机构6包括滑动杆16，滑动杆16上开设有滑槽17，第一非线性隔振组件3沿滑槽17滑动。本实施例的滑动杆16为长方形平板结构，滑槽17为横向导向槽。
本实施例中，各滑动机构6均通过一导向连接板18与导向杆5连接，导向连接板18设置有导向孔19，导向杆5穿设在导向孔19中。本实施例的各滑动机构6的滑动杆16通过螺栓和螺母与导向连接板18连接，
本实施例中，导向杆5为两个，各导向杆5的下端均通过一导向轴承20与底板1固定连接，各导向杆5的上端依次穿过另一导向轴承20和顶板2。各导向轴承20均带有轴承座，各轴承座设置有若干第二安装孔，螺栓穿过第二安装孔将导向轴承20与顶板2或底板1的阶梯孔连接。
本实施例中，第一横拉弹性元件8、斜拉弹性元件11和第二横拉弹性元件13均为弹簧。
本实施例中，顶板2和底板1均为长方形平板结构，顶板2作为承载仪器的负载平台，顶板2和底板1均与导向杆5垂直设置。
本实施例的高效低频隔振装置100不但可以调节自身机构参数适应不同负载，还能最大程度地隔离低频振动带来的负面影响。
当本实施例的高效低频隔振装置100受到竖直方向振动时，第一横拉弹性元件8和第二横拉弹性元件13变形在水平方向产生相反的恢复力、斜拉弹性元件11变形在水平方向和竖直方向产生相反的恢复力，以保证高效低频隔振装置100的平稳。通过改变连杆10的长度改变连杆10的角度、通过改变第一横拉弹性元件8、第二横拉弹性元件13、斜拉弹性元件11的弹性系数以及改变第一非线性隔振组件3和第二非线性隔振组件4的层数，进而调节等效刚度和阻尼特性，使得本实施例的高效低频隔振装置100具有可调节的刚度和阻尼的特性，高效低频隔振装置100具有较好的承载能力、可调节性和隔振性能，可以在高精机床、高精加工背景下针对不同的外部激励保护仪器、设备并降低噪音，得到有效的应用。
本实施例中，以图2为准，左右对称中的左右方向指图2的水平方向的左右；前后对应中的前后方向指垂直于图2的纸面方向。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种高效低频隔振装置，其特征在于：包括底板、顶板、隔振结构、导向杆和滑动机构，所述顶板位于所述底板的上方，所述导向杆为两个，各所述导向杆均设置在所述底板上，所述顶板和所述滑动机构的两端均分别与两个所述导向杆滑动连接，所述隔振结构包括至少两个第一非线性隔振组件和至少一个第二非线性隔振组件，各所述第一非线性隔振组件和各所述第二非线性隔振组件分别与所述滑动机构一一对应设置，且各所述第一非线性隔振组件和各所述第二非线性隔振组件均与对应的所述滑动机构滑动连接，所述第一非线性隔振组件与所述第二非线性隔振组件间隔设置在所述底板和所述顶板之间，最上层的所述第一非线性隔振组件与所述顶板连接，最下层的所述第一非线性隔振组件与所述底板连接；所述隔振结构至少为两个，至少两个所述隔振结构前后对应设置；
各所述第一非线性隔振组件均包括两个连杆机构和第一横拉弹性元件，两个所述连杆机构左右对称设置；各所述连杆机构均包括第一连接板、两个连杆和两个斜拉弹性元件，各所述第一连接板均与其所在的所述第一非线性隔振组件相对应的所述滑动机构滑动连接，所述第一横拉弹性元件的两端分别与两个所述第一连接板连接，各所述连杆的一端与一所述第一连接板铰接，各所述连杆的另一端与所述顶板或所述底板或所述第二非线性隔振组件铰接，各所述斜拉弹性元件的一端与一所述第一连接板连接，各所述斜拉弹性元件的另一端与一所述连杆的另一端连接，且相连接的所述斜拉弹性元件与所述连杆在同一所述第一连接板上的连接位置不同；
所述第二非线性隔振组件包括两个第二横拉弹性元件和两个第二连接板，各所述第二连接板均与其所在的所述第二非线性隔振组件相对应的所述滑动机构滑动连接，且各所述第二连接板与相邻的所述第一非线性隔振组件的一所述连杆连接，各所述第二横拉弹性元件均位于一个所述导向杆和一个所述第二连接板之间，各所述第二横拉弹性元件与所述导向杆滑动连接；
所述第一非线性隔振组件与所述第二非线性隔振组件结合所产生的刚度特性为非线性刚度。
2.根据权利要求1所述的高效低频隔振装置，其特征在于：同一层的前后对应设置的各所述第一连接板通过第一横向导杆连接，所述第一横向导杆与所述滑动机构滑动连接。
3.根据权利要求1所述的高效低频隔振装置，其特征在于：同一层的前后对应设置的各所述第二连接板通过第二横向导杆连接，所述第二横向导杆与所述滑动机构滑动连接。
4.根据权利要求1所述的高效低频隔振装置，其特征在于：所述滑动机构包括滑动杆，所述滑动杆上开设有滑槽，所述第一非线性隔振组件和所述第二非线性隔振组件均沿所述滑槽滑动。
5.根据权利要求1所述的高效低频隔振装置，其特征在于：各所述滑动机构均通过一导向连接板与所述导向杆连接，所述导向连接板设置有导向孔，所述导向杆穿设在所述导向孔中。
6.根据权利要求1所述的高效低频隔振装置，其特征在于：各所述导向杆的下端均通过一导向轴承与所述底板固定连接，各所述导向杆的上端依次穿过另一所述导向轴承和所述顶板。
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