CN113417957B - 一种混振变频弹簧 - Google Patents

Abstract

一种混振变频弹簧，属于变频吸振技术领域，包括弹簧体，所述弹簧体为一体相连的三段螺旋弹簧，分别称为第一弹簧、第二弹簧和第三弹簧；该三段螺旋弹簧中至少有一个是压缩弹簧且至少有一个是拉伸弹簧；其中每一段弹簧的两端均设有座圈，其中第一弹簧与第二弹簧合用一个座圈，称为第一混合座圈，第二弹簧与第三弹簧合用一个座圈，称为第二混合座圈；构成了三段压缩拉伸式螺旋弹簧即混振变频弹簧；这种在受到震动时压缩弹簧和拉伸弹簧会在变形过程中互相撞击，从而改变变形频率和振幅，更好的进行有效吸震消震。

Description

一种混振变频弹簧

技术领域

本发明属于变频吸振技术领域，特别是一种混振变频弹簧。

背景技术

振动广泛存在于土木工程和机械设备中，会对对仪器、设备和建筑物造成损害。为了减少有害振动，一般采用吸振器。吸振器一般是由振子、弹性元件、阻尼原件构成的“质量-弹簧-阻尼”系统。利用共振原理，吸振器可以吸收掉系统振动的能量，从而使系统的振动得到明显抑制。但是现有的振动器一般采用压缩螺旋弹簧，弹簧结构单一，使得弹簧受到振动时变形的频率与振子的振动频率一致，如果振子的振动频率不变，弹簧的振动幅度会叠加增大，不利于有效吸震消震。

专利文献CN 109253200 A公开了一种新型弹簧阻尼器及含有该弹簧阻尼器的插座盖合结构，所述新型弹簧阻尼器包括阻尼架和弹簧，所述阻尼架包括限定板以及设于所述限定板一侧端面中间并向外凸伸的延伸部，所述弹簧的一端套装在所述延伸部的外周，且所述弹簧的外径小于所述限定板的尺寸；所述弹簧在非压缩状态下的轴向长度大于所述延伸部的长度；所述延伸部的中心沿轴向的方向设有前后贯穿所述阻尼架的通孔。该发明利用弹簧来达到阻尼的效果，其弹力大小受环境影响很小，具有良好的性能一致性。但是该方案中只采用了单一的螺旋压缩弹簧，吸震变形频率只能和受震频率一样，不利于有效消震。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述缺陷，提供一种三段压缩拉伸式螺旋弹簧来，以混淆弹簧吸震后的变形频率，改变弹簧的整体吸震变形频率，进行有效吸震消震。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是一种混振变频弹簧，包括弹簧体，其特征在于所述弹簧体为一体相连的三段螺旋弹簧，分别称为第一弹簧、第二弹簧和第三弹簧；该三段螺旋弹簧中至少有一段是压缩弹簧且至少有一段是拉伸弹簧；其中每一段弹簧的两端均设有座圈，其中第一弹簧与第二弹簧合用一个座圈，称为第一混合座圈，第二弹簧与第三弹簧合用一个座圈，称为第二混合座圈；这样整个弹簧体就构成了三段压缩拉伸式螺旋弹簧，即混振变频弹簧。

其中可分为两种结构，第一种结构是：第一弹簧为螺旋压缩弹簧，第二弹簧为螺旋拉伸弹簧，第三弹簧为螺旋压缩弹簧；第二种结构是：第一弹簧为螺旋拉伸弹簧，第二弹簧为螺旋压缩弹簧，第三弹簧为螺旋拉伸弹簧。

进一步的，对于第一种情况，将所述第一混合座圈内环壁向内加宽，构成第一宽径座圈；将所述第二混合座圈外环壁向外加宽，构成第二宽径座圈；同时还设有两只圆框撑抵架，所述圆框撑抵架包括两只圆圈座和若干只撑抵杆，若干只撑抵杆的两端分别垂直安装在两个圆圈座上构成圆框撑抵架，其中第一圆框撑抵架的外径略小于弹簧体的内径，并且其长度等于第三弹簧和第二弹簧的自由长之和；第二圆框撑抵架的内径略大于弹簧体的外径，并且其长度等于第一弹簧和第二弹簧的自由长之和；所述自由长指弹簧在没有任何外力作用下的自然长度；将第一圆框撑抵架内插穿过第三弹簧和第二弹簧并固定安装在第一宽径座圈上，将第二圆框撑抵架包插穿过第一弹簧和第二弹簧并固定安装在第二宽径座圈上，构成反向混振变频弹簧。

一种情况是，所述第一弹簧、第二弹簧和第三弹簧内径和外径均相等。

另一种情况是，所述第一弹簧、第二弹簧和第三弹簧内径和外径依次增大。

进一步的，将所述第一弹簧的外径设置为等于第二弹簧的内径，将所述第二弹簧的外径设置为等于第三弹簧的内径，并且将第一宽径座圈的内径设置为等于第一弹簧的内径，将第一宽径座圈的外径设置为等于第二弹簧的外径，将第二宽径座圈的内径设置为等于第二弹簧的内径，将第二宽径座圈的外径设置为等于第三弹簧的外径。

进一步的，所述第一弹簧、第二弹簧和第三弹簧的自由长均相等。

进一步的，所述第一弹簧和第三弹簧的密着长相等；所述密着长指弹簧的每个圈都完全密接时的长度。

与现有技术相比较，本发明具有如下有益效果：

⑴将螺旋弹簧体分为三段，其中至少有一段是压缩弹簧和拉伸弹簧，这样在受到震动时压缩弹簧和拉伸弹簧会在变形过程中互相撞击，从而改变变形频率，更好的进行有效吸震消震。

⑵将每段螺旋弹簧通过没有弹性的混合座圈分开，使压缩弹簧和拉伸弹簧之间具有明显的分界，当震动力传递时到座圈时，会同时产生顺弹和反弹力，从而改变频率和振幅，为进一步消震创造条件。

⑶进一步在每段弹簧之间用宽径座圈分开，可以在宽径座圈上抵接圆框撑抵架，使中间段螺旋拉伸弹簧通过双向的圆框撑抵架将震动力向相反的方向作用在中间弹簧上，结合第一弹簧从原方向传递的震动力，使震动互相传递、回弹、撞击，从而使各段弹簧变形的频率互相混淆，从总体上迅速达到吸震消震的效果。

附图说明

图1为实施例1中的混振变频弹簧的整体结构示意图及线径透视结构示意图。

图2为实施例2中的混振变频弹簧的整体结构示意图及线径透视结构示意图。

图3为实施例2中的圆框撑抵架的整体结构示意图。

图4为实施例2中的反向混振变频弹簧的整体结构示意图。

图5为实施例3中的混振变频弹簧的整体结构示意图及线径透视结构示意图。

图6为实施例3中的反向混振变频弹簧的整体结构示意图。

图7为实施例4中的混振变频弹簧的整体结构示意图及线径透视结构示意图。

图8为实施例5中混振变频弹簧安装在新型弹簧阻尼器中的结构示意图。

图中：1.混振变频弹簧、2.弹簧体、3.第一弹簧、4.第二弹簧、5.第三弹簧、6.座圈、7.第一混合座圈、8.第二混合座圈、9.第一宽径座圈、10.第二宽径座圈、11.圆框撑抵架、12.圆圈座、13.撑抵杆、14.第一圆框撑抵架、15.第二圆框撑抵架、16.反向混振变频弹簧、17.阻尼架、18.限定板、19.延伸部。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定，不应以此限制本发明的保护范围。

实施例1。

如图1所示，制作一种混振变频弹簧1，实际上就是一种三段压缩拉伸式螺旋弹簧，其包括弹簧体2，所述弹簧体2分为一体相连的三段，分别称为第一弹簧3、第二弹簧4和第三弹簧5，其中第一弹簧3为螺旋压缩弹簧，第二弹簧4为螺旋拉伸弹簧，第三弹簧5为螺旋压缩弹簧，每一段弹簧的两端均设有座圈6，其中第一弹簧3与第二弹簧4合用一个座圈6，该座圈称为第一混合座圈7，第二弹簧4与第三弹簧5合用一个座圈6，该座圈称为第二混合座圈8；这样就构成了压缩-拉伸-压缩结构的三段压缩拉伸式螺旋弹簧即混振变频弹簧1。

这种三段压缩拉伸式螺旋弹簧在使用时，当第一弹簧3即螺旋压缩弹簧受到振动时，第一弹簧3会按照受振频率进行压缩变形，当震动力传递到第二弹簧4即螺旋拉伸弹簧时，震动力会回弹，带动第二弹簧4拉伸变形，并带动第三弹簧5即螺旋压缩弹簧变形，在此过程中，第一弹簧3受到的第二波震动随即传到，使第二弹簧4回缩，此后还有第三波、第四波震动……，这些震动力在各段弹簧中互相传递、回弹、撞击，会迅速改变振动频率，并使各段弹簧变形的频率互相混淆，从总体上迅速达到吸震消震的效果。

实施例2。

如图2、3、4所示，在实施例1的基础上，将所述第一混合座圈7的内环壁向内加宽，构成第一宽径座圈9；将所述第二混合座圈8的外环壁向外加宽，构成第二宽径座圈10；再制作两只圆框撑抵架11，所述圆框撑抵架11包括两只圆圈座12和若干只撑抵杆13，若干只撑抵杆13的两端分别垂直安装在两个圆圈座12上构成圆框撑抵架11，其中第一圆框撑抵架14的外径略小于弹簧体2的内径，并且第一圆框撑抵架14的长度等于第三弹簧5和第二弹簧4的自由长之和；第二圆框撑抵架15的内径略大于弹簧体2的外径，并且第二圆框撑抵架15的长度等于第一弹簧3和第二弹簧4的自由长之和；所述自由长指弹簧在没有任何外力作用下的自然长度；略大于指比对应物大1%-5%，略小于指比对应物小1%-5%；将第一圆框撑抵架14内插穿过第三弹簧5和第二弹簧4并固定安装在第一宽径座圈9上，将第二圆框撑抵架15包插穿过第一弹簧3和第二弹簧4并固定安装在第二宽径座圈10上，构成反向混振变频弹簧16。

在使用时，当第一弹簧3即螺旋压缩弹簧受到冲击时，第二圆框撑抵架15也会在同时受到冲击，此时震动传递会通过两条线路并行；其中一条震动传递线路是：第一弹簧3会按照受振频率进行压缩变形，当震动力传递到第二弹簧4即螺旋拉伸弹簧时，震动力会回弹，带动第二弹簧4拉伸变形，并带动第三弹簧5即螺旋压缩弹簧变形，在此过程中，第一弹簧3受到的第二波震动随即传到，使第二弹簧4回缩，此后还有第三波、第四波震动……互相冲击；另一条震动传递线路是：第二圆框撑抵架15将震动力直接传递到第二弹簧4的下端，将第二弹簧4拉伸变形，并将第三弹簧5压缩变形，第一圆框撑抵架9会向第二弹簧4方向撑抵变形，并压缩第一弹簧3，然后会进行反弹，并随后反向冲击第二波震动，结合第一条震动传递线路，使这些震动力在各段弹簧中互相传递、回弹、撞击，会迅速改变振动频率，并使各段弹簧变形的频率互相混淆，从总体上迅速达到吸震消震的效果。

实施例3。

如图所示，在实施例1、2的基础上，将所述第一弹簧3、第二弹簧4和第三弹簧5的内径和外径均做成相等；将所述第一弹簧3、第二弹簧4和第三弹簧5的自由长做成相等；将所述第一弹簧3和第三弹簧5的密着长做成相等。

或者如图5所示，将所述第一弹簧3、第二弹簧4和第三弹簧5的内径和外径依次增大。

进一步的，将所述第一弹簧3的外径做成等于第二弹簧4的内径，将所述第二弹簧4的外径做成等于第三弹簧5的内径，并且将第一宽径座圈9的内径做成等于第一弹簧3的内径，将第一宽径座圈9的外径做成等于第二弹簧4的外径，将第二宽径座圈10的内径做成等于第二弹簧4的内径，将第二宽径座圈10的外径做成等于第三弹簧5的外径。

实施例4。

如图7所示，制作一种混振变频弹簧1，即将同一根弹簧体2做成三段压缩拉伸式螺旋弹簧，所述弹簧体2为一体相连的三段螺旋弹簧，分别称为第一弹簧3、第二弹簧4和第三弹簧5，其中第一弹簧3为螺旋拉伸弹簧，第二弹簧4为螺旋压缩弹簧，第三弹簧5为螺旋拉伸弹簧，每一段弹簧的两端均设有座圈6，其中第一弹簧3与第二弹簧4合用一个座圈6，该座圈称为第一混合座圈7，第二弹簧4与第三弹簧5合用一个座圈6，该座圈称为第二混合座圈8；这样就构成了拉伸-压缩-拉伸结构的三段压缩拉伸式螺旋弹簧即混振变频弹簧1。

实施例5。

将混振变频弹簧1进行实际应用，如图8所示，将混振变频弹簧1应用在专利文献CN109253200 A中的新型弹簧阻尼器中，该阻尼器包括阻尼架17和弹簧体2，本实施例将弹簧体2采用本发明中的混振变频弹簧1。其阻尼架17包括限定板18以及一体成型设于限定板18一侧端面中间并向外凸伸的延伸部19，混振变频弹簧1套装在延伸部12的外周，并按照第一弹簧3、第二弹簧4和第三弹簧5的顺序依次包插套装，且第一弹簧3的外径小于或等于限定板18的尺寸，确保限定板18可顶住第一弹簧3，使弹簧在应用时实现有效的压缩，并方便安装。

Claims (5)

1.一种混振变频弹簧，包括弹簧体，其特征在于所述弹簧体为一体相连的三段螺旋弹簧，分别称为第一弹簧、第二弹簧和第三弹簧；该三段螺旋弹簧中至少有一个是压缩弹簧且至少有一个是拉伸弹簧；其中每一段弹簧的两端均设有座圈，其中第一弹簧与第二弹簧合用一个座圈，称为第一混合座圈，第二弹簧与第三弹簧合用一个座圈，称为第二混合座圈；

将所述第一混合座圈内环壁向内加宽，构成第一宽径座圈；将所述第二混合座圈外环壁向外加宽，构成第二宽径座圈；同时还设有两只圆框撑抵架，所述圆框撑抵架包括两只圆圈座和若干只撑抵杆，若干只撑抵杆的两端分别垂直安装在两个圆圈座上构成圆框撑抵架，其中第一圆框撑抵架的外径略小于弹簧体的内径，并且其长度等于第三弹簧和第二弹簧的自由长之和；第二圆框撑抵架的内径略大于弹簧体的外径，并且其长度等于第一弹簧和第二弹簧的自由长之和；将第一圆框撑抵架内插穿过第三弹簧和第二弹簧并固定安装在第一宽径座圈上，将第二圆框撑抵架包插穿过第一弹簧和第二弹簧并固定安装在第二宽径座圈上，构成反向混振变频弹簧。

2.根据权利要求1所述的混振变频弹簧，其特征在于所述第一弹簧、第二弹簧和第三弹簧的内径和外径均相等。

3.根据权利要求2所述的混振变频弹簧，其特征在于所述第一弹簧、第二弹簧和第三弹簧的内径和外径依次增大。

4.根据权利要求3所述的混振变频弹簧，其特征在于将所述第一弹簧的外径设置为等于第二弹簧的内径，将所述第二弹簧的外径设置为等于第三弹簧的内径，并且将第一宽径座圈的内径设置为等于第一弹簧的内径，将第一宽径座圈的外径设置为等于第二弹簧的外径，将第二宽径座圈的内径设置为等于第二弹簧的内径，将第二宽径座圈的外径设置为等于第三弹簧的外径。

5.根据权利要求4所述的混振变频弹簧，其特征在于所述第一弹簧、第二弹簧和第三弹簧的自由长均相等。

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