CN114658783A - 一种正负刚度均可调节的准零刚度刚度隔振器 - Google Patents
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Abstract
本申请属于隔振降噪设备领域，尤其涉及一种正负刚度均可调节的准零刚度刚度隔振器。包括：支撑组件、电磁正刚度组件、电磁负刚度组件；支撑组件包括连接板、隔振缓冲机构；电磁正刚度组件包括第一电磁铁和第一衔铁；电磁负刚度组件包括凸轮传导机构和导向支撑座、设置在导向支撑座上的第二电磁铁和第二衔铁，本发明的正负刚度均可调节的准零刚度刚度隔振器，它具有较大的静刚度和较小的动态刚度，能实现正负刚度的可调可控，通过控制通入电磁铁电流大小，适应承载的变化，能够自适应调节负刚度机构至准零状态，因而具有良好的低频和超低频隔振效果，隔振频带宽，且工作性能稳定，它解决了传统线性隔振系统在隔离低频甚至超低频时的难题。
Description
技术领域
本申请属于隔振降噪设备领域，尤其涉及一种正负刚度均可调节的准零 刚度刚度隔振器。
背景技术
由振动理论可知，潜艇机械设备低频振动通过壳体结构形成线谱特征明 显的辐射噪声向外传播，极大增加潜艇被探测的概率，降低其隐身性。因此， 如何有效控制机械设备运行过程中产生的低频振动是提高潜艇隐身性的关键。 加装隔振器是降低潜艇机械设备振动常用的方法，但普通线性隔振器对于低 频隔振效果还不够理想。为了拓展隔振频带，可降低系统固有频率。如若采 取这种方法，也就意味着降低系统刚度，使得隔振系统承载能力降低，导致 被隔振设备在运行中可能出现失稳状态。因此，较为理想的隔振器应具有较 高的静刚度和较低的动刚度。准零刚度隔振器是将正刚度机构与负刚度机构 并联，正刚度机构决定了隔振器承载力大小，负刚度机构用于降低系统动刚 度。因此，准零刚度隔振器具有较高的静刚度和较低的动刚度，能够承受较 大设备负载质量，同时使设备在静平衡位置振动时具有较低的动刚度。但现 有的准零刚度刚度隔振器主要是针对特定工况来设计其结构参数，而实际工 程中由于工况的变化、外部激励的变化以及弹性元件的老化，都将使得系统 的隔振性能急剧下降，此时传统准零刚度刚度隔振器不能发挥其优良的隔振 性能。
发明内容
本申请的目的在于，基于实际需求，提供一种正负刚度均可调节的准零 刚度刚度隔振器。
为实现上述目的，本申请采用如下技术方案。
一种正负刚度均可调节的准零刚度刚度隔振器，包括：支撑组件1、电磁 正刚度组件2、电磁负刚度组件3；
支撑组件1包括：两个大端面平行的连接板11、设置于两个连接板11之 间的隔振缓冲机构；
电磁正刚度组件2包括：与两个连接板11分别连接的第一电磁铁20和 第一衔铁21；第一衔铁21在第一电磁铁20驱动下运动，运动方向与两个连 接板11的大端面垂直；
电磁负刚度组件3包括：与两个连接板11分别连接的凸轮传导机构30 和导向支撑座31、设置在导向支撑座31上的第二电磁铁32和第二衔铁33； 第二衔铁33在第二电磁铁32驱动下运动，运动方向与两个连接板11的大端 面平行；
凸轮传导机构30包括与连接板11连接的半圆凸轮300以及与第二衔铁 33连接并随之移动的接触杆301；
导向支撑座31上设置有直线导向装置，接触杆301与直线导向装置中的 滑动件连接以使其仅可沿第二衔铁33运动方向移动并抵住半圆凸轮300的弧 面。
对前述正负刚度均可调节的准零刚度刚度隔振器的进一步改进或者优选 实施方案，所述直线导向装置是指安装在导向支撑座31上的导向轴310和套 筒311；
所述导向轴310固定在导向支撑座31上，套筒311可滑动地套设在导向 轴310上，第二衔铁33与套筒311连接，导向轴311指向半圆凸轮300的弧 面。
对前述正负刚度均可调节的准零刚度刚度隔振器的进一步改进或者优选 实施方案，还包括设置于连接板11和半圆凸轮300之间的匚形连接架34，所 述半圆凸轮300卡接在匚形连接架34中，匚形连接架34的两横臂从半圆凸 轮300两端伸出形成朝弧面一侧伸出的限位部34a。
对前述正负刚度均可调节的准零刚度刚度隔振器的进一步改进或者优选 实施方案，所述电磁负刚度组件3有两个，且在两个电磁负刚度组件3中： 第二电磁铁32相对设置，两个第二衔铁33设置于两个第二电磁铁32之间。
对前述正负刚度均可调节的准零刚度刚度隔振器的进一步改进或者优选 实施方案，所述电磁负刚度组件3有两个，且在两个电磁负刚度组件3中的 两个导向支撑座31相对设置，两个电磁负刚度组件3共用一个直线导向装置， 直线导向装置的两端分别固定连接至两个导向支撑座31的顶端，两个电磁负 刚度组件3上设置有用于定位接触杆301的过孔。
对前述正负刚度均可调节的准零刚度刚度隔振器的进一步改进或者优选 实施方案，电磁正刚度组件2还包括固定连接至下连接板11的第一电磁铁支 架20；固定连接至上连接板10的第一连接臂22；
第一电磁铁20固定在第一电磁铁支架20上；第一衔铁21与第一连接臂 22固定连接。
对前述正负刚度均可调节的准零刚度刚度隔振器的进一步改进或者优选 实施方案，第一电磁铁支架20呈匚形结构，第一电磁铁20有两个且分设于 第一电磁铁支架20的两个横臂上且沿第一正对设置
第一衔铁21设置于两个第一电磁铁20之间且与两个电磁铁相互作用； 第一衔铁21在两个第一电磁铁20控制下沿第一移动并带动第一连接臂22移 动。
对前述正负刚度均可调节的准零刚度刚度隔振器的进一步改进或者优选 实施方案，隔振缓冲机构是指：弹簧定位轴12和减振弹簧13；
弹簧定位轴12垂直于两个连接板11设置，两个连接板11端面对应设置 有轴孔，弹簧定位轴12插入轴孔中；减振弹簧13套设在弹簧定位轴12上并 分别抵住两个连接板11。
对前述正负刚度均可调节的准零刚度刚度隔振器的进一步改进或者优选 实施方案，隔振缓冲机构是指弹簧减震器、或橡胶减震器、或阻尼减震器。
其有益效果在于：
本发明的正负刚度均可调节的准零刚度刚度隔振器，它具有较大的静刚 度和较小的动态刚度，能实现正负刚度的可调可控，通过控制通入电磁铁电 流大小，适应承载的变化，能够自适应调节负刚度机构至准零状态，因而具 有良好的低频和超低频隔振效果，隔振频带宽，且工作性能稳定，它解决了 传统线性隔振系统在隔离低频甚至超低频时的难题。
附图说明
图1是正负刚度均可调节的准零刚度刚度隔振器的正视图；
图2是正负刚度均可调节的准零刚度刚度隔振器的斜视图；
图3是电磁正刚度组件的结构示意图；
图4是电磁正刚度组件的结构示意图；
图5是电磁负刚度组件的结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本申请作详细说明。
本申请的一种正负刚度均可调节的准零刚度刚度隔振器，利用第一电磁 铁20和第一衔铁21构成电磁弹簧作为隔振器正刚度控制部分，利用二电磁 铁32、第二衔铁33以及凸轮传导机构构成电磁控制的负刚度控制部分，两个 部分相互配合，在隔振器承载发生变化时，可以通过调整通入两个电磁铁电 流的大小或者提前控制结构参数，使系统在平衡位置达到零刚度，使得被隔 振物体在平衡位置附近做小幅振动时，能够有效降低系统的固有频率，实现 大范围低起始频率隔振，增强低频隔振能力。
如图1～图5所示，正负刚度均可调节的准零刚度刚度隔振器的主要结构 包括：支撑组件1、电磁正刚度组件2、电磁负刚度组件3；
特别的，为了便于更搞笑方便的设定和获取电磁控制参数，避免结构之 间相互磁化影响实施，本装置中，除了电磁铁以及衔铁以及一些必要的结构 之外，位于电磁铁附近的可能收到电磁铁磁场影响的结构，其他材料应当尽 可能使用非铁磁材料制作加工。
其中，支撑组件1包括：两个大端面平行的连接板11、设置于两个连接 板11之间的隔振缓冲机构；
其中两个连接板主要用于连接基础支撑结构以及待减振降噪的目标，在 实际实施过程中，连接板上11还可以根据需要设置螺孔以及卡口等连接结构 或装置与便于与其他结构或装置对接。
需要说明的是，本装置中的刚度调节结构主要用于改变隔振系统在运行 过程中的正负刚度，在实际实施过程中，一般不作为主要的承载缓冲装置， 本申请主要用于实现整个系统的刚度主动调节。主要的受力装置为现有的各 类性的隔振缓冲结构，例如弹簧减震器、或橡胶减震器、或阻尼减震器等， 亦或是其他常见机械或电子结构，例如本实施例中，采用隔振缓冲机构是指： 弹簧定位轴12和减振弹簧13；
弹簧定位轴12垂直于两个连接板11设置，两个连接板11端面对应设置 有轴孔，弹簧定位轴12插入轴孔中；减振弹簧13套设在弹簧定位轴12上并 分别抵住两个连接板11，弹簧定位轴用于安装定位弹簧，同时保证两个连接 板11相对位置稳定。
其中，电磁正刚度组件2包括：与两个连接板11分别连接的第一电磁铁 20和第一衔铁21；第一衔铁21在第一电磁铁20驱动下运动，运动方向与两 个连接板11的大端面垂直；基于以上结构，能够利用第一电磁铁驱动第一衔 铁，使得两个电极板具有沿其大端面正对方向的力，进而在低频振动过程中 实现缓冲调节，降低系统正刚度。
为便于固定和连接，在本实施例中，电磁正刚度组件2还包括固定连接 至下连接板11的第一电磁铁支架20；固定连接至上连接板10的第一连接臂 22；
第一电磁铁20固定在第一电磁铁支架20上；第一衔铁21与第一连接臂 22固定连接。第一电磁铁支架20呈匚形结构，第一电磁铁20有两个且分设 于第一电磁铁支架20的两个横臂上且沿第一正对设置；第一衔铁21设置于 两个第一电磁铁20之间且与两个电磁铁相互作用；第一衔铁21在两个第一 电磁铁20控制下沿第一移动并带动第一连接臂22移动。
其中，电磁负刚度组件3包括：与两个连接板11分别连接的凸轮传导机 构30和导向支撑座31、设置在导向支撑座31上的第二电磁铁32和第二衔铁 33；第二衔铁33在第二电磁铁32驱动下运动，运动方向与两个连接板11的 大端面平行；
凸轮传导机构30包括与连接板11连接的半圆凸轮300以及与第二衔铁 33连接并随之移动的接触杆301；
导向支撑座31上设置有直线导向装置，接触杆301与直线导向装置中的 滑动件连接以使其仅可沿第二衔铁33运动方向移动并抵住半圆凸轮300的弧 面。其中直线导向装置是指安装在导向支撑座31上的导向轴310和套筒311；
其中导向轴310固定在导向支撑座31上，套筒311可滑动地套设在导向 轴310上，第二衔铁33与套筒311连接，导向轴311指向半圆凸轮300弧面。
为防止接触杆越位导致无法与半圆凸轮300接触，本实施例中还包括设 置于连接板11和半圆凸轮300之间的匚形连接架34，其中半圆凸轮300卡接 在匚形连接架34中，匚形连接架34的两横臂从半圆凸轮300两端伸出形成 朝弧面一侧伸出的限位部34a。
为实现更好的减震抗噪效果，同时使系统整体结构更加稳定，在改进实 施方案中，电磁负刚度组件3有两个，且在两个电磁负刚度组件3中：第二 电磁铁32相对设置，两个第二衔铁33设置于两个第二电磁铁32之间，两个 电磁负刚度组件3共用一个直线导向装置，直线导向装置的两端分别固定连 接至两个导向支撑座31的顶端，两个电磁负刚度组件3上设置有用于定位接 触杆301的过孔。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对 本申请保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本申请作了详细地说明，本 领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同 替换，而不脱离本申请技术方案的实质和范围。
Claims (9)
1.一种正负刚度均可调节的准零刚度刚度隔振器，其特征在于，包括：支撑组件(1)、电磁正刚度组件(2)、电磁负刚度组件(3)；
支撑组件(1)包括：两个大端面平行的连接板(11)、设置于两个连接板(11)之间的隔振缓冲机构；
电磁正刚度组件(2)包括：与两个连接板(11)分别连接的第一电磁铁(20)和第一衔铁(21)；第一衔铁(21)在第一电磁铁(20)驱动下运动，运动方向与两个连接板(11)的大端面垂直；
电磁负刚度组件(3)包括：与两个连接板(11)分别连接的凸轮传导机构(30)和导向支撑座(31)、设置在导向支撑座(31)上的第二电磁铁(32)和第二衔铁(33)；第二衔铁(33)在第二电磁铁(32)驱动下运动，运动方向与两个连接板(11)的大端面平行；
凸轮传导机构(30)包括与连接板(11)连接的半圆凸轮(300)以及与第二衔铁(33)连接并随之移动的接触杆(301)；
导向支撑座(31)上设置有直线导向装置，接触杆(301)与直线导向装置中的滑动件连接以使其仅可沿第二衔铁(33)运动方向移动并抵住半圆凸轮(300)的弧面。
2.根据权利要求1的一种正负刚度均可调节的准零刚度刚度隔振器，其特征在于，所述直线导向装置是指安装在导向支撑座(31)上的导向轴(310)和套筒(311)；
所述导向轴(310)固定在导向支撑座(31)上，套筒(311)可滑动地套设在导向轴(310)上，第二衔铁(33)与套筒(311)连接，导向轴(311)指向半圆凸轮(300)的弧面。
3.根据权利要求1的一种正负刚度均可调节的准零刚度刚度隔振器，其特征在于，还包括设置于连接板(11)和半圆凸轮(300)之间的匚形连接架(34)，所述半圆凸轮(300)卡接在匚形连接架(34)中，匚形连接架(34)的两横臂从半圆凸轮(300)两端伸出形成朝弧面一侧伸出的限位部(34a)。
4.根据权利要求1的一种正负刚度均可调节的准零刚度刚度隔振器，其特征在于，所述电磁负刚度组件(3)有两个，且在两个电磁负刚度组件(3)中：第二电磁铁(32)相对设置，两个第二衔铁(33)设置于两个第二电磁铁(32)之间。
5.根据权利要求1的一种正负刚度均可调节的准零刚度刚度隔振器，其特征在于，所述电磁负刚度组件(3)有两个，且在两个电磁负刚度组件(3)中的两个导向支撑座(31)相对设置，两个电磁负刚度组件(3)共用一个直线导向装置，直线导向装置的两端分别固定连接至两个导向支撑座(31)的顶端，两个电磁负刚度组件(3)上设置有用于定位接触杆(301)的过孔。
6.根据权利要求1的一种正负刚度均可调节的准零刚度刚度隔振器，其特征在于，电磁正刚度组件(2)还包括固定连接至下连接板(11)的第一电磁铁支架(20)；固定连接至上连接板(10)的第一连接臂(22)；
第一电磁铁(20)固定在第一电磁铁支架(20)上；第一衔铁(21)与第一连接臂(22)固定连接。
7.根据权利要求6的一种正负刚度均可调节的准零刚度刚度隔振器，其特征在于，第一电磁铁支架(20)呈匚形结构，第一电磁铁(20)有两个且分设于第一电磁铁支架(20)的两个横臂上且沿第一正对设置；
第一衔铁(21)设置于两个第一电磁铁(20)之间且与两个电磁铁相互作用；第一衔铁(21)在两个第一电磁铁(20)控制下沿第一移动并带动第一连接臂(22)移动。
8.根据权利要求1的一种正负刚度均可调节的准零刚度刚度隔振器，其特征在于，隔振缓冲机构是指：弹簧定位轴(12)和减振弹簧(13)；
弹簧定位轴(12)垂直于两个连接板(11)设置，两个连接板(11)端面对应设置有轴孔，弹簧定位轴(12)插入轴孔中；减振弹簧(13)套设在弹簧定位轴(12)上并分别抵住两个连接板(11)。
9.根据权利要求1的一种正负刚度均可调节的准零刚度刚度隔振器，其特征在于，隔振缓冲机构是指弹簧减震器、或橡胶减震器、或阻尼减震器。
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