CN113634777A - 一种可变刚度充气式橡胶胎动力减振刀杆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可变刚度充气式橡胶胎动力减振刀杆，涉及大长径比刀杆减振技术领域，包括：刀头、刀杆本体与橡胶胎动力减振器，刀头与刀杆本体可拆卸连接，刀杆本体设有空腔，橡胶胎动力减振器位于空腔内；橡胶胎动力减振器包括减振质量块与减振组件，减振组件包括橡胶胎与气芯，减振质量块上设有环形凹槽，橡胶胎环套在减振质量块外侧，气芯用于连接气泵并向橡胶胎内充气；减振组件包括至少两组，两组减振组件分别位于减振质量块的轴向两端。本发明通过在减振器两端设置橡胶胎，通过改变橡胶胎内的气压大小即可调节刚度大小，将外部气泵连接气芯即可实现对橡胶胎的充气，在不拆卸刀头或刀杆本体等部件的前提下，即可实现刚度的调节。

Description

一种可变刚度充气式橡胶胎动力减振刀杆

技术领域

本发明涉及大长径比刀杆减振技术领域，尤其涉及一种可变刚度充气式橡胶胎动力减振刀杆。

背景技术

近年来，随着基础加工制造业的飞速发展，在航空航天和汽车制造等重工领域对工件的加工精度要求越来越高，大长径比刀杆在结构复杂的关键零件和薄壁腔体类零件的加工中得到广泛应用。

大长径比刀杆由于自身动刚度不足在实际加工中往往发生颤振问题，严重影响工件加工质量和刀具使用寿命。目前，国内外针对大长径比刀杆减振问题研究了主动控制、被动控制和半主动控制三种减振技术，其中被动控制减振技术由于自身结构简单、拆装方便和稳定性高等优点在刀杆减振方面得到了广泛应用。

大长径比被动式动力减振刀杆通过在刀杆内安装被动式动力减振器达到减振目的，被动式动力减振器包括高密度合金质量块、橡胶弹性元件和阻尼液，刀杆减振过程中附加质量块的惯性力和刀杆所受的激振力可相互平衡抵消。通过内置阻尼减振器实现刀杆减振，这种由橡胶垫片提供刚度的被动式动力减振器存在着一定的缺陷：由于需要满足一定的刚度和阻尼条件才能达到最优减振效果，因此在减振刀杆使用中需要不断挤压橡胶垫以调节减振质量块和刀杆的连接刚度大小，调节过程较为复杂。被动式动力减振器由于自身长度较长，并且橡胶弹性元件分别位于减振器的两端，因此当减振刀杆满足最优减振效果时，动力减振器中靠近刀头一端的连接刚度应大于另一端连接刚度，而现有的被动式动力减振器无法对两端的减振器自由独立调节，调节精度低。

发明内容

本发明提供一种可变刚度充气式橡胶胎动力减振刀杆，用以解决现有技术中大长径比动力减振刀杆中传统动力减振器中刚度调节困难，调节精度低，两端刚度不能自由独立调节等缺陷，实现一种可变刚度充气式橡胶胎动力减振刀杆，在动力减振器两端分别设置两个橡胶圈，使用过程中通过改变橡胶圈内的气压即可达到改变质量块和刀杆间连接刚度的目的，且动力减振器两端的橡胶胎内的气压可以独立调节，调节过程简便，调节精度高。

本发明提供一种可变刚度充气式橡胶胎动力减振刀杆，包括：刀头、刀杆本体与橡胶胎动力减振器，所述刀头与所述刀杆本体可拆卸连接，所述刀杆本体连接所述刀头的一端设有空腔，所述橡胶胎动力减振器位于所述空腔内；

所述橡胶胎动力减振器包括柱状减振质量块与减振组件，所述减振组件包括橡胶胎与气芯，所述减振质量块的侧壁上设有环形凹槽，所述橡胶胎环套在所述减振质量块外侧并部分抵接在所述环形凹槽内，所述气芯用于连接气泵并向所述橡胶胎内充气；

所述减振组件包括至少两组，两组所述减振组件分别位于所述减振质量块的轴向两端。

根据本发明提供的一种可变刚度充气式橡胶胎动力减振刀杆，所述减振质量块内设有第一通孔，所述第一通孔贯穿所述减振质量块并且所述第一通孔的两端均位于所述环形凹槽内；

所述减振质量块的侧壁上设有盲孔，所述盲孔与所述第一通孔相贯通，所述气芯安装在所述盲孔内。

根据本发明提供的一种可变刚度充气式橡胶胎动力减振刀杆，所述减振质量块沿其轴向设有连接孔，所述连接孔用于贯通所述第一通孔与所述盲孔。

根据本发明提供的一种可变刚度充气式橡胶胎动力减振刀杆，所述连接孔在所述减振质量块的轴向一端端面具有孔口，所述孔口处设有密封螺钉。

根据本发明提供的一种可变刚度充气式橡胶胎动力减振刀杆，所述盲孔设有内螺纹，所述气芯与所述盲孔螺纹连接。

根据本发明提供的一种可变刚度充气式橡胶胎动力减振刀杆，所述刀杆本体与所述刀头螺纹连接。

根据本发明提供的一种可变刚度充气式橡胶胎动力减振刀杆，所述刀杆本体上设有第二通孔，在所述橡胶胎动力减振器安装到所述空腔内时，所述第二通孔与所述盲孔相贯通。

根据本发明提供的一种可变刚度充气式橡胶胎动力减振刀杆，所述第二通孔的直径与所述盲孔的直径相同。

根据本发明提供的一种可变刚度充气式橡胶胎动力减振刀杆，所述气芯内设有单向阀。

根据本发明提供的一种可变刚度充气式橡胶胎动力减振刀杆，两组所述减振组件沿所述减振质量块的中心点呈对称分布。

本发明提供的可变刚度充气式橡胶胎动力减振刀杆，通过设置橡胶胎动力减振器，橡胶胎动力减振器具有环形橡胶胎与气芯，使得减振质量块通过橡胶胎与刀杆本体的内壁相接触，并通过改变橡胶胎内的气压大小即可调节刚度大小，将外部气泵连接气芯即可实现对橡胶胎的充气，在不拆卸刀头或刀杆本体等部件的前提下，即可实现刚度的调节。使用过程中通过改变橡胶胎的胎压大小即可实现刚度的精准调节，刚度调节精度高，可保证减振刀杆达到最优减振效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明提供的可变刚度充气式橡胶胎动力减振刀杆剖视示意图；

图2是本发明提供的刀杆本体剖视示意图；

图3是本发明提供的橡胶胎动力减振器剖视示意图；

图4是本发明提供的减振质量块剖视示意图；

图5是本发明提供的橡胶胎剖视示意图；

图6是本发明提供的不同刀具的频响函数幅值曲线。

附图标记：

1：刀头；

2：刀杆本体； 21：空腔； 22：第二通孔；

3：橡胶胎动力减振器； 31：减振质量块； 311：环形凹槽；

312：第一通孔； 313：盲孔； 314：连接孔；

32：橡胶胎； 33：密封螺钉； 34：气芯。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”与“第二”等是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。“上”“下”“内”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

需要说明的是，本发明中的描述“在…范围内”，包含两端端值。如“在10至20范围内”，包含范围两端的端值10与20。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在发明实施例中的具体含义。

下面结合图1至图6描述本发明的可变刚度充气式橡胶胎动力减振刀杆。

本发明提供的一种可变刚度充气式橡胶胎动力减振刀杆，结合图1至图5所示，所述减振刀杆包括刀头1、刀杆本体2和橡胶胎动力减振器3。其中，刀头1可拆卸的固定在刀杆本体2的一端，刀杆本体2靠近刀头1的一端内部设有空腔21，橡胶胎动力减振器3位于空腔21内；较好地，所述空腔21呈柱状，优选为圆柱形。

橡胶胎动力减振器3包括柱状减振质量块31与减振组件，减振组件包括橡胶胎32与气芯34，减振质量块31的侧壁上设有环形凹槽311，橡胶胎32环套在减振质量块31外侧并部分抵接在环形凹槽311内，气芯34用于连接气泵并向橡胶胎32内充气；

其中，减振质量块31呈柱状结构，较好地为圆柱形。

减振组件包括至少两组，两组减振组件分别位于减振质量块的轴向两端。

较好地，两组减振组件沿减振质量块31的中心点对称分布，减振质量块31的中心点指的是减振质量块31的重心点处。

本发明所述的减振刀杆，通过设置橡胶胎动力减振器3，橡胶胎动力减振器3具有环形橡胶胎32与气芯34，使得减振质量块31通过橡胶胎32与刀杆本体2的内壁相接触。因此，通过改变橡胶胎32内的气压大小即可调节刚度大小，将外部气泵连接气芯34即可实现对橡胶胎32的充气，在不拆卸刀头或刀杆本体等部件的前提下，即可实现刚度的调节。

针对大长径比减振刀杆，由于减振刀杆中动力减振器自身长度较长，因此当达到最优减振效果时动力减振器两端所需刚度不同，刀杆本体内靠近刀头一端所需刚度大，刀杆本体中部所需刚度小。本发明中的橡胶胎动力减振器3的两端橡胶胎32的胎压可以独立进行调节，通过气芯34调节两端橡胶胎32的胎压大小，进而调整减振质量块31与刀杆本体2的连接刚度，可以使橡胶胎动力减振器3中靠近刀头一端的连接刚度大于另一端的连接刚度。

本实施例所述的减振刀杆可应用于结构复杂的关键零部件和薄壁腔体类零件的加工，可以有效解决传统动力减振刀杆中刚度调节困难，调节精度低，两端刚度不能自由独立调节等问题，使用过程中通过改变橡胶胎的胎压大小即可实现刚度的精准调节，刚度调节精度高，可保证减振刀杆达到最优减振效果。

具体地，结合图3与图4所示，减振质量块31内设有第一通孔312，第一通孔312贯穿橡胶胎动力减振器3并且第一通孔312的两端均在环形凹槽311内；

减振质量块31的侧壁上设有盲孔313，盲孔313与第一通孔312相贯通，气芯34安装在盲孔313内。

本实施例所述的减振刀杆，设置盲孔313以安装气芯34，并在气芯34内端与第一通孔312相贯通，当橡胶胎32安装到环形凹槽311外侧时，气芯34连接外部充气部，可向环形凹槽311内充气，进而向橡胶胎32内充气，充气操作简单方便。

较好地，减振质量块31沿其轴向设有连接孔314，连接孔314用于贯通第一通孔312与盲孔313。

较好地，连接孔314在减振质量块31的轴向一端端面具有孔口，孔口内设有密封螺钉33。

连接孔314的一端位于减振质量块31内，连接孔314的另一端穿出减振质量块31并在减振质量块31的轴向端面上形成孔口，通过密封螺钉33实现孔口的密封。通过设置密封螺钉33，能够在橡胶胎32内压力过大时，旋拧密封螺钉33即可进行放气。

具体地，盲孔313设有内螺纹，气芯34与盲孔313螺纹连接，便于气芯34的安装与拆卸。

较好地，空腔21与刀头1螺纹连接，便于刀头1与刀杆本体2的安装与拆卸。

具体地，结合图1与图2所示，刀杆本体2上设有第二通孔22，在橡胶胎动力减振器3安装到空腔21内时，第二通孔22与盲孔313相贯通。

当橡胶胎动力减振器3安装到位时，第二通孔22与盲孔313相贯通，使得本实施例所述的减振刀杆不需要拆卸刀头1或刀杆本体2等部件，通过第二通孔22即可将外部气压泵与气芯34连接，充气更加的方便快捷。

具体地，第二通孔22的直径与盲孔313的直径相同，气芯34安装在盲孔313内时，有利于气芯34穿过第二通孔22与外部气泵连接。

具体地，气芯34内设有单向阀。气芯内置单向阀，当单独向下按压气芯34时即可实现对橡胶胎32的放气过程。

如图3所示，橡胶胎动力减振器3由高密度合金减振质量块31、橡胶胎32、密封螺钉33以及气芯34所组成，其中减振质量块31为圆柱体，橡胶胎32对称安装在减振质量块31的两端，密封螺钉33安装在减振质量块31两端圆心处的连接孔314上。减振质量块31在橡胶胎32的安装位置开有环形凹槽311，减振质量块31在环形凹槽311部分设有圆形第一通孔312，在靠近减振质量块31中部位置对称设有一定深度的圆形盲孔313，减振质量块31的两端同样设有一定深度的连接孔314，连接孔314贯穿圆形第一通孔312和圆形盲孔313，连接孔314上设有密封螺钉33，圆形盲孔313上安装有气芯34。

如图2所示，在可变刚度充气式橡胶胎动力减振刀杆中，刀杆本体2靠近刀头1的一端设有一定深度的圆柱形空腔21，圆柱形空腔21的一侧设有大小相同的两个圆形第二通孔22，圆柱形空腔21和刀头1的连接部分设有内螺纹，刀头1部分设有外螺纹，刀头1和刀杆本体2之间通过螺纹连接。

如图3所示，橡胶胎动力减振器3中两只橡胶胎32分别对称安装在减振质量块31两端的环形凹槽313上，密封螺钉33安装在减振质量块31两端的连接孔314上，保证橡胶胎的气密性。气芯34安装在圆形盲孔313上，减振质量块31上的孔洞和橡胶胎32共同组成封闭空腔，通过改变封闭空腔内的气压大小即可实现动力减振器的刚度调节。

如图4所示，橡胶胎动力减振器3中减振质量块31为一定直径的高密度合金圆柱体，在减振质量块31的两端部分对称设有环形凹槽311，环形凹槽311的内侧设有一定深度的圆形盲孔313，减振质量块31的两端圆心位置设有一定深度的连接孔314，连接孔314贯穿圆形盲孔313和连接孔314，圆形盲孔313和连接孔314的内壁均设有内螺纹，密封螺钉33和气芯34通过螺纹连接安装在减振质量块31上。

如图1所示，刀杆本体2上的圆形第二通孔22和减振质量块31上的圆形盲孔313直径大小一致，在橡胶胎动力减振器3的装配过程中，刀杆本体2上的两只圆形第二通孔22和减振质量块31上的圆形盲孔313之间保持同心，保证气芯34的一端通过螺纹连接安装在圆形盲孔313中，气芯34的另一端则位于圆形第二通孔22中。

如图3所示，橡胶胎动力减振器3中减振质量块31、橡胶胎32、密封螺钉33和气芯34共同组成两个密闭空腔，通过气芯34充气和放气可以改变橡胶胎32的胎压，进而改变减振质量块31和刀杆本体2之间的连接刚度，两个密闭空腔之间相互独立不连通，通过改变两个密闭空腔内气压大小可以独立对减振质量块31两端的刚度进行调节。

本实施例所述的可变刚度充气式橡胶胎动力减振刀杆，分别对比等尺寸普通刀杆、两端刚度不可独立调节的传统动力减振刀杆和变刚度橡胶胎动力减振刀杆的频响函数幅值曲线。具体如图6所示，与普通刀杆相比，传统动力减振刀杆和本实施例所述的可变刚度充气式橡胶胎动力减振刀杆的悬伸端部频响函数幅值最大值分别下降83.9％和91.2％，其中可变刚度充气式橡胶胎动力减振刀杆相比于传统动力减振刀杆的悬伸端部频响函数幅值有明显的下降，表明可精准独立调节动力减振器两端刚度的橡胶胎动力减振刀杆具备更好的减振效果。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种可变刚度充气式橡胶胎动力减振刀杆，其特征在于，包括：刀头、刀杆本体与橡胶胎动力减振器，所述刀头与所述刀杆本体可拆卸连接，所述刀杆本体连接所述刀头的一端设有空腔，所述橡胶胎动力减振器位于所述空腔内；

所述橡胶胎动力减振器包括柱状减振质量块与减振组件，所述减振组件包括橡胶胎与气芯，所述减振质量块的侧壁上设有环形凹槽，所述橡胶胎环套在所述减振质量块外侧并部分抵接在所述环形凹槽内，所述气芯用于连接气泵并向所述橡胶胎内充气；

所述减振组件包括至少两组，两组所述减振组件分别位于所述减振质量块的轴向两端。

2.根据权利要求1所述的可变刚度充气式橡胶胎动力减振刀杆，其特征在于，所述减振质量块内设有第一通孔，所述第一通孔贯穿所述减振质量块并且所述第一通孔的两端均位于所述环形凹槽内；

所述减振质量块的侧壁上设有盲孔，所述盲孔与所述第一通孔相贯通，所述气芯安装在所述盲孔内。

3.根据权利要求2所述的可变刚度充气式橡胶胎动力减振刀杆，其特征在于，所述减振质量块沿其轴向设有连接孔，所述连接孔用于贯通所述第一通孔与所述盲孔。

4.根据权利要求3所述的可变刚度充气式橡胶胎动力减振刀杆，其特征在于，所述连接孔在所述减振质量块的轴向一端端面具有孔口，所述孔口处设有密封螺钉。

5.根据权利要求2所述的可变刚度充气式橡胶胎动力减振刀杆，其特征在于，所述盲孔设有内螺纹，所述气芯与所述盲孔螺纹连接。

6.根据权利要求1所述的可变刚度充气式橡胶胎动力减振刀杆，其特征在于，所述刀杆本体与所述刀头螺纹连接。

7.根据权利要求2所述的可变刚度充气式橡胶胎动力减振刀杆，其特征在于，所述刀杆本体上设有第二通孔，在所述橡胶胎动力减振器安装到所述空腔内时，所述第二通孔与所述盲孔相贯通。

8.根据权利要求7所述的可变刚度充气式橡胶胎动力减振刀杆，其特征在于，所述第二通孔的直径与所述盲孔的直径相同。

9.根据权利要求1所述的可变刚度充气式橡胶胎动力减振刀杆，其特征在于，所述气芯内设有单向阀。

10.根据权利要求1所述的可变刚度充气式橡胶胎动力减振刀杆，其特征在于，两组所述减振组件沿所述减振质量块的中心点呈对称分布。

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