CN114321248B - 一种动力平衡型竖向隔震器 - Google Patents

一种动力平衡型竖向隔震器 Download PDF

Info

Publication number
CN114321248B
CN114321248B CN202111512764.5A CN202111512764A CN114321248B CN 114321248 B CN114321248 B CN 114321248B CN 202111512764 A CN202111512764 A CN 202111512764A CN 114321248 B CN114321248 B CN 114321248B
Authority
CN
China
Prior art keywords
adjusting spring
spring
sliding block
block
vertical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111512764.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114321248A (zh
Inventor
纪金豹
张伟祺
杨森
胡宗祥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN202111512764.5A priority Critical patent/CN114321248B/zh
Publication of CN114321248A publication Critical patent/CN114321248A/zh
Priority to US17/896,112 priority patent/US11873876B2/en
Application granted granted Critical
Publication of CN114321248B publication Critical patent/CN114321248B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/022—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using dampers and springs in combination
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/10—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect
    • F16F7/1022—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect the linear oscillation movement being converted into a rotational movement of the inertia member, e.g. using a pivoted mass
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16M—FRAMES, CASINGS OR BEDS OF ENGINES, MACHINES OR APPARATUS, NOT SPECIFIC TO ENGINES, MACHINES OR APPARATUS PROVIDED FOR ELSEWHERE; STANDS; SUPPORTS
    • F16M11/00—Stands or trestles as supports for apparatus or articles placed thereon Stands for scientific apparatus such as gravitational force meters
    • F16M11/20—Undercarriages with or without wheels
    • F16M11/22—Undercarriages with or without wheels with approximately constant height, e.g. with constant length of column or of legs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2222/00—Special physical effects, e.g. nature of damping effects
    • F16F2222/08—Inertia
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2228/00—Functional characteristics, e.g. variability, frequency-dependence
    • F16F2228/06—Stiffness
    • F16F2228/066—Variable stiffness
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2230/00—Purpose; Design features
    • F16F2230/0052—Physically guiding or influencing
    • F16F2230/0076—Pivoting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2232/00—Nature of movement
    • F16F2232/08—Linear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16M—FRAMES, CASINGS OR BEDS OF ENGINES, MACHINES OR APPARATUS, NOT SPECIFIC TO ENGINES, MACHINES OR APPARATUS PROVIDED FOR ELSEWHERE; STANDS; SUPPORTS
    • F16M2200/00—Details of stands or supports

Abstract

一种动力平衡型竖向隔震器，属于结构振动控制领域。包括滑块、平衡弹簧、质量块、固定块、转轴、刚度调节弹簧等。当地震力向上时，刚度调节弹簧被压缩，刚度调节弹簧向上的力增大，同时滑块与质量块发生远离固定块的运动，平衡弹簧被拉伸产生拉力，此拉力存在竖直向上分量，促使刚度调节弹簧的压缩程度减小，刚度调节弹簧向上的力减小；同理，当地震力向下时，刚度调节弹簧被拉伸，刚度调节弹簧向下的力增大，同时滑块与质量块发生靠近固定块的运动，平衡弹簧被压缩产生压缩力，此压缩力存在竖直向下分量，促使刚度调节弹簧的拉伸程度减小，刚度调节弹簧向下的力减小。从而使刚度调节弹簧对竖杆的力处于恒定状态，起到动力平衡与竖向隔震作用。

Description

一种动力平衡型竖向隔震器
技术领域：
本发明涉及一种动力平衡型竖向隔震器，是用于设备的竖向隔震器，属于结构振动控制领域。
背景技术：
用于设备的隔震器，国内外关于水平隔震器的研究较成熟，关于竖向隔震器的研究尚无成熟方案，究其原因，竖向隔震器既要起隔震作用，又要平衡被隔震设备自重，导致设计与加工难度较大，在地震作用下难以同时实现此两功能。
现阶段应用于设备的能实现竖向隔震的隔震器主要有厚层橡胶、弹簧支座、气压及液压等支座。申请号202010380679.7的专利提出一种三维复合隔震器，由上部竖向碟形弹簧隔震器与下部水平厚层橡胶支座组成，上下支座与外部结构之间采用螺栓锚固连接成为整体，可提供良好的水平和竖向隔震需求，提高了承载力和稳定性。赵亚敏等提出一种由碟形弹簧组成的三维隔震器，振动台试验结果显示结构隔震层发生较大的竖向变形，而上部结构的层间相对位移变化不大，具有明显的竖向隔震效果。Fujita研发由空气弹簧支座及地震预警装置组成的智能空气弹簧隔震系统，研发了带有地震预警的空气支座智能隔震系统，地震未发生时，压缩空气积聚在储气罐中；地震发生时，地震预警系统和纵波传感器探测地震波，判断隔震系统是否需要激活，若需要激活，则打开电磁阀，启动压缩机，向空气支座输送压缩空气，此时被隔震结构通过空气支座实现水平与竖向隔震。申请号201410301724.X的专利提供一种用于文物和展柜隔震的液囊型隔震器，通过注油孔灌入硅油，具有水平与竖向隔震功能。
基于已有技术，我们提出在竖向隔震器中加入重力平衡机构，组成一种动力平衡型竖向隔震器，具有以下特点：(1)在地震作用下，装置产生向上的动力大小不变；(2)竖向隔震功能由刚度调节弹簧提供；(3)纯机械构造，不需要供电，不使用电子元器件；(4)体积较小，用于设备或文物的竖向隔振。
发明内容：
本发明涉及一种动力平衡型竖向隔震器，主要解决竖向动力平衡的技术问题，具有良好的竖向隔震功能。
为实现上述目的，本发明的设计方案如下：
其部件包括滑块1、平衡弹簧2、质量块3、固定块4、转轴5、刚度调节弹簧6、水平导向杆7、竖杆8、隔震器顶板9、外壳10。连接方式为：外壳10内装有动力平衡系统，滑块1与质量块3上下相连，滑块1在下侧，质量块3在上侧，滑块1与平衡弹簧2的一端水平相连；滑块1套在水平导向杆7上，滑块1可沿水平导向杆7滑动；平衡弹簧2另一端与固定块4相连，滑块1、质量块3沿水平导向杆7滑动时平衡弹簧2形变量发生改变；水平导向杆7一端有转轴5，转轴5与固定块4相连，固定块4与外壳10相连。滑块1、平衡弹簧2、质量块3、固定块4、转轴5、水平导向杆7组成一个动力平衡系统，两个动力平衡系统以固定块4为中心对称布置，且共用一个固定块4。水平导向杆7另一端上方与竖杆8下端相连，下方与刚度调节弹簧6上端相连；刚度调节弹簧6下端与外壳10相连；竖杆8上端与隔震器顶板9相连。竖杆8上端有滚轮，嵌在隔震器顶板9下表面的轨道里，隔震器顶板9上放置被隔震物体，刚度调节弹簧6、竖杆8、隔震器顶板9、外壳10组成竖向隔震系统。
固定块4、隔震器顶板9、外壳10数量均为一个，固定块4固定于外壳10内部中心。
滑块1、固定块4、隔震器顶板9、外壳10的形状为长方体或圆柱；竖杆8形状为长方体或圆柱。
制作各部件所用的材料为不锈钢或铝合金等。
附图说明：
图1一种动力平衡型竖向隔震器的平面图
图2一种动力平衡型竖向隔震器内部俯视示意图
图中：滑块1、平衡弹簧2、质量块3、固定块4、转轴5、刚度调节弹簧6、水平导向杆7、竖杆8、隔震器顶板9、外壳10。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步说明。
图1为一种动力平衡型竖向隔震器的平面图，图2为一种动力平衡型竖向隔震器内部俯视示意图。
当地震力向上时，刚度调节弹簧6被压缩，刚度调节弹簧6向上的力增大，同时滑块1与质量块3发生远离固定块4的运动，平衡弹簧2被拉伸产生拉力，此拉力存在竖直向上分量，促使刚度调节弹簧6的压缩程度减小，刚度调节弹簧6向上的力减小；同理，当地震力向下时，刚度调节弹簧6被拉伸，刚度调节弹簧6向下的力增大，同时滑块1与质量块3发生靠近固定块4的运动，平衡弹簧2被压缩产生压缩力，此压缩力存在竖直向下分量，促使刚度调节弹簧6的拉伸程度减小，刚度调节弹簧6向下的力减小。从而使刚度调节弹簧6对竖杆8的力处于恒定状态，起到动力平衡与竖向隔震作用。
隔震频率计算与调整方法为：在平衡弹簧2将被隔震物体的重力平衡后，设被隔震物体的质量为m，将被隔震物体视为单自由度体系，根据刚度调节弹簧6的刚度K，计算出隔震频率调整方法为选择刚度不同的刚度调节弹簧6进行调整。
质量块3的作用为增大动力平衡力。

Claims (4)

1.一种动力平衡型竖向隔震器，其特征在于：包括滑块(1)、平衡弹簧(2)、质量块(3)、固定块(4)、转轴(5)、刚度调节弹簧(6)、水平导向杆(7)、竖杆(8)、隔震器顶板(9)、外壳(10)；连接方式为：外壳(10)内装有动力平衡系统，滑块(1)与质量块(3)上下相连，滑块(1)在下侧，质量块(3)在上侧，滑块(1)与平衡弹簧(2)的一端水平相连；滑块(1)套在水平导向杆(7)上，滑块(1)可沿水平导向杆(7)滑动；平衡弹簧(2)另一端与固定块(4)相连，滑块(1)、质量块(3)沿水平导向杆(7)滑动时平衡弹簧(2)形变量发生改变；水平导向杆(7)一端有转轴(5)，转轴(5)与固定块(4)相连，固定块(4)与外壳(10)相连；滑块(1)、平衡弹簧(2)、质量块(3)、固定块(4)、转轴(5)、水平导向杆(7)组成一个动力平衡系统，两个动力平衡系统以固定块(4)为中心对称布置，且共用一个固定块(4)；水平导向杆(7)另一端上方与竖杆(8)下端相连，下方与刚度调节弹簧(6)上端相连；刚度调节弹簧(6)下端与外壳(10)相连；竖杆(8)上端与隔震器顶板(9)相连；竖杆(8)上端有滚轮，嵌在隔震器顶板(9)下表面的轨道里，隔震器顶板(9)上放置被隔震物体，刚度调节弹簧(6)、竖杆(8)、隔震器顶板(9)、外壳(10)组成竖向隔震系统。
2.根据权利要求1所述的一种动力平衡型竖向隔震器，其特征在于：固定块(4)、隔震器顶板(9)、外壳(10)数量均为一个，固定块(4)固定于外壳(10)内部中心。
3.根据权利要求1所述的一种动力平衡型竖向隔震器，其特征在于：滑块(1)、固定块(4)、隔震器顶板(9)、外壳(10)的形状为长方体或圆柱；竖杆(8)形状为长方体或圆柱。
4.根据权利要求1所述的一种动力平衡型竖向隔震器，其特征在于：制作各部件所用的材料为不锈钢或铝合金。
CN202111512764.5A 2021-12-11 2021-12-11 一种动力平衡型竖向隔震器 Active CN114321248B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111512764.5A CN114321248B (zh) 2021-12-11 2021-12-11 一种动力平衡型竖向隔震器
US17/896,112 US11873876B2 (en) 2021-12-11 2022-08-26 Dynamic balance type vertical vibration isolator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111512764.5A CN114321248B (zh) 2021-12-11 2021-12-11 一种动力平衡型竖向隔震器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114321248A CN114321248A (zh) 2022-04-12
CN114321248B true CN114321248B (zh) 2024-03-15

Family

ID=81051009

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111512764.5A Active CN114321248B (zh) 2021-12-11 2021-12-11 一种动力平衡型竖向隔震器

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11873876B2 (zh)
CN (1) CN114321248B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114857210B (zh) * 2022-05-17 2024-02-06 北京工业大学 一种恒力弹簧型竖向隔震器

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010133492A (ja) * 2008-12-04 2010-06-17 Shimizu Corp ３次元免震装置
CN103244596A (zh) * 2013-05-03 2013-08-14 东北大学 模块化参数可调动力减振器及其参数给定方法
CN103306395A (zh) * 2013-07-12 2013-09-18 山东大学 多维可调式减振控制装置
CN105299133A (zh) * 2015-12-08 2016-02-03 天津航天机电设备研究所 一种正负刚度并联机构
CN109595283A (zh) * 2019-01-25 2019-04-09 哈尔滨工业大学 一种具有零刚度特征的被动式悬浮隔振方法及装置
CN110388408A (zh) * 2019-08-30 2019-10-29 国网湖南省电力有限公司 一种负刚度可调准零刚度隔振装置及其应用方法
CN110468695A (zh) * 2019-08-27 2019-11-19 天津大学 变刚度三维隔震方法和装置
CN110630675A (zh) * 2019-09-24 2019-12-31 石家庄铁道大学 可吸振的准零刚度隔振器
CN111927912A (zh) * 2020-07-15 2020-11-13 江苏大学 一种可实现平衡位置调节的准零刚度垂直隔振器
CN112268095A (zh) * 2020-11-26 2021-01-26 北京市劳动保护科学研究所 一种平衡位置自动调节的准零刚度隔振装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3145012A (en) * 1962-07-16 1964-08-18 Korfund Dynamics Corp All-directional frictional damper
JP2834013B2 (ja) * 1993-12-24 1998-12-09 大宇電子株式會▲社▼ ディスクプレーヤー
US8480052B2 (en) * 2011-01-11 2013-07-09 Drs Tactical Systems, Inc. Vibration isolating device
US8899393B2 (en) * 2012-06-08 2014-12-02 Technical Manufacturing Corporation Active vibration isolation system
CN104132089B (zh) 2014-06-27 2017-07-07 北京工业大学 一种用于文物和展柜隔震的液囊型隔震器
US11339849B2 (en) * 2017-10-18 2022-05-24 Tongji University Three-dimensional isolator with adaptive stiffness property
CN111549927A (zh) 2020-05-08 2020-08-18 南通大学 一种三维复合隔震支座

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010133492A (ja) * 2008-12-04 2010-06-17 Shimizu Corp ３次元免震装置
CN103244596A (zh) * 2013-05-03 2013-08-14 东北大学 模块化参数可调动力减振器及其参数给定方法
CN103306395A (zh) * 2013-07-12 2013-09-18 山东大学 多维可调式减振控制装置
CN105299133A (zh) * 2015-12-08 2016-02-03 天津航天机电设备研究所 一种正负刚度并联机构
CN109595283A (zh) * 2019-01-25 2019-04-09 哈尔滨工业大学 一种具有零刚度特征的被动式悬浮隔振方法及装置
CN110468695A (zh) * 2019-08-27 2019-11-19 天津大学 变刚度三维隔震方法和装置
CN110388408A (zh) * 2019-08-30 2019-10-29 国网湖南省电力有限公司 一种负刚度可调准零刚度隔振装置及其应用方法
CN110630675A (zh) * 2019-09-24 2019-12-31 石家庄铁道大学 可吸振的准零刚度隔振器
CN111927912A (zh) * 2020-07-15 2020-11-13 江苏大学 一种可实现平衡位置调节的准零刚度垂直隔振器
CN112268095A (zh) * 2020-11-26 2021-01-26 北京市劳动保护科学研究所 一种平衡位置自动调节的准零刚度隔振装置

Also Published As

Publication number Publication date
US11873876B2 (en) 2024-01-16
CN114321248A (zh) 2022-04-12
US20230184309A1 (en) 2023-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105780640B (zh) 一种可复位形状记忆合金多维隔震支座
CN111042370B (zh) 一种半主动负刚度多维减振装置
CN114321248B (zh) 一种动力平衡型竖向隔震器
CN106594172A (zh) 具有准零刚度的半主动控制型垂直隔振器
CN103510637B (zh) 三向低频变刚度变阻尼调谐质量阻尼器
CN109898679B (zh) 多维波纹板-调谐质量阻尼减震装置及其减震方法
CN103195168A (zh) 夹层橡胶-高阻尼碟形弹簧复合三维隔震支座
CN110552429B (zh) 带自平衡的三维隔震抗摇摆装置及方法
CN207121815U (zh) 一种公路桥梁减震支座
CN205207530U (zh) 双层滑块式隔震台座
CN113503335B (zh) 一种封装式恒准零刚度隔振器
CN106968499A (zh) 一种附带竖向减震功能的水平向负刚度装置
CN111442056A (zh) 一种船舶电气设备减震装置
CN2849041Y (zh) 带有阻尼滑板的建筑物耗能体隔震装置
CN110158803A (zh) 隔震支座的多方向减震与抗拉拔装置及其隔减振方法
CN113074204A (zh) 一种抗冲击的超低频隔振器
CN216111915U (zh) 一种准零刚度组合超低频减振系统
CN102072275A (zh) 基于球头连杆的气浮式正倒摆串联机构的空气弹簧隔振器
CN105507447A (zh) 一种被动式变阻尼调谐质量阻尼器装置
CN202301723U (zh) 一种刚度和阻尼可调的车用油气弹簧
CN109881784B (zh) 一种弧面滑移型三维隔震支座
CN108626291A (zh) 一种大型带附加气室的空气弹簧
CN206206458U (zh) 一种强冲击型杆状隔振器
CN105350677B (zh) 一种组合式压缩性泡沫铝复合材料阻尼器
CN109594673A (zh) 一种连系双向隔震支座系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant