CN115143225A - 一种用于移动平台消除静摩擦的气动减振装置 - Google Patents

一种用于移动平台消除静摩擦的气动减振装置 Download PDF

Info

Publication number
CN115143225A
CN115143225A CN202210759069.7A CN202210759069A CN115143225A CN 115143225 A CN115143225 A CN 115143225A CN 202210759069 A CN202210759069 A CN 202210759069A CN 115143225 A CN115143225 A CN 115143225A
Authority
CN
China
Prior art keywords
piston
air
cylinder body
static friction
end cover
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.)
Pending
Application number
CN202210759069.7A
Other languages
English (en)
Inventor
苑俊峰
王情情
耿赫然
徐振阳
代瑞瑞
郭涛
王恒
张世万
成园
杨浩
闫四腾
李江
金鹏
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.)
China University of Mining and Technology CUMT
Original Assignee
China University of Mining and Technology CUMT
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 China University of Mining and Technology CUMT filed Critical China University of Mining and Technology CUMT
Priority to CN202210759069.7A priority Critical patent/CN115143225A/zh
Publication of CN115143225A publication Critical patent/CN115143225A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • F16F13/00—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs
    • F16F13/005—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a wound spring and a damper, e.g. a friction damper
    • F16F13/007—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a wound spring and a damper, e.g. a friction damper the damper being a fluid damper
    • 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
    • F16F13/00—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs
    • F16F13/04—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper
    • F16F13/06—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper the damper being a fluid damper, e.g. the plastics spring not forming a part of the wall of the fluid chamber of the damper
    • F16F13/20—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper the damper being a fluid damper, e.g. the plastics spring not forming a part of the wall of the fluid chamber of the damper characterised by comprising also a pneumatic spring
    • 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
    • F16F15/002—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion characterised by the control method or circuitry
    • 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
    • F16F15/023—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 fluid means
    • F16F15/0232—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 fluid means with at least one gas spring
    • 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
    • F16F15/04—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 elastic means
    • F16F15/046—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 elastic means using combinations of springs of different kinds
    • 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
    • F16F15/04—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 elastic means
    • F16F15/06—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 elastic means with metal springs
    • 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
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/02—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using gas only or vacuum
    • F16F9/0209—Telescopic
    • F16F9/0218—Mono-tubular units
    • 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
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/02—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using gas only or vacuum
    • F16F9/0209—Telescopic
    • F16F9/0281—Details
    • 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
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/32—Details
    • F16F9/3278—Details for lubrication
    • 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
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/32—Details
    • F16F9/34—Special valve constructions; Shape or construction of throttling passages
    • 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
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/32—Details
    • F16F9/36—Special sealings, including sealings or guides for piston-rods
    • F16F9/362—Combination of sealing and guide arrangements for piston rods
    • 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
    • F16F2222/12—Fluid damping
    • F16F2222/126—Fluid damping using gases
    • 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
    • F16F2238/00—Type of springs or dampers
    • F16F2238/02—Springs
    • F16F2238/026—Springs wound- or coil-like

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Fluid-Damping Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于移动平台消除静摩擦的气动减振装置，包括主气缸、空气压缩机、对减振装置的固有频率进行调节的附加气室，节流阀作为阻尼元件使振动幅值衰减，当悬架承受外部激励致使传感器组检测到运动信息，运动信息传给控制系统，调节阀打开加速主气缸内部气压变化，提高振动衰减速率，使系统更快地趋于稳定，并且由于活塞杆直径小于主气缸内径，变压后的气体在活塞和主气缸内壁之间流动，在活塞和主气缸壁之间形成流体润滑，主气缸内部仅存在主气缸和气体、气体和活塞之间的动摩擦，成功消除活塞开始运动时以及活塞在主气缸内部往复运动过程中速度方向发生变化时在振动系统中产生的静摩擦，进一步地提高了气动装置的减振性能。

Description

一种用于移动平台消除静摩擦的气动减振装置
技术领域
本发明涉及安置于移动平台上仪器的隔振领域，具体涉及一种用于移动平台消除静摩擦的气动减振装置。
背景技术
地球物理勘探技术作为探查地下资源的重要手段，自上世纪初开始发展，现今已具备电磁、重力、重力梯度、放射性磁法等诸多不同的勘探方法。随着近年来矿产开发力度的加大，我国利用这些勘探方法已经基本完成了地质条件良好的浅部地区的勘探任务，浅部易勘探资源大大减少，而我国对于矿产和油气等资源的需求一直在增大，这使我国面临着资源紧缺的巨大压力。因此研究人员将目光转向未经勘探的地球深部地区和难勘探地区，如我国西部地形复杂的高山、沙漠；东部大面积森林覆盖、湖泊沼泽地区以及深海区域等，这些难勘探区域蕴含着巨大的资源，但却由于许多技术难题尚未攻克使得这些重要资源一直无法得到勘探。
振动噪声的抑制与去除便是亟待解决的难题之一，在航空、地面、海洋或是井下等工作环境中，勘探系统的发射或接收仪器所使用的移动平台尽管各不相同，但均会受到由于移动平台姿态变化或是受到外部激励的影响而产生振动，进而产生振动噪声，使勘探数据质量大幅降低，导致系统不适用于难勘探区域的勘探工作。为了提升勘探设备的勘探深度或者使设备能工作在恶劣的环境中，对发射或接收仪器振动产生的噪声进行抑制是必要的。考虑到空气悬架优异的减振性能，本文设计了一种用于移动平台接收或者发射仪器的消除静摩擦的气动减振装置，该装置能够成功降低各类勘探系统在工作过程中产生的振动，并且装置的主气缸采用泄露式设计，能够避免活塞与气缸之间产生静摩擦给勘探数据的质量带来的危害，使得勘探得到的数据更加可靠，为国内难勘探区域的勘探工作提供助力。
发明内容
针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种用于移动平台消除静摩擦的气动减振装置。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种用于移动平台消除静摩擦的气动减振装置，包括主气缸，所述主气缸包括设有上端盖和下端盖的缸体；所述活塞杆与上端盖相互配合，所述活塞杆的下端连接活塞，所述活塞的外壁与缸体的内壁间隙配合，
所述下端盖的上端面设有供活塞杆底部嵌入的缓冲区域，所述缓冲区域连通缸体腔体，所述下端盖的侧面设有连通缓冲区域的进气口，所述进气口通过管路与附加气室输出端连接并且该管路上设有节流阀；
所述附加气室输入端依次连接调节阀、储气罐以及空气压缩机；所述活塞杆上端设有用于支撑移动平台的悬架；
所述悬架下端设有传感器组，用于采集悬架底部到缸体的底部的位移信息以及悬架的动态工作高度变化率和动态高度变化率的导数信息；
所述传感器组与控制系统电性连接，将传感器组采集来的信息传递给控制系统；
所述控制系统与调节阀相连接，通过对所得信息的处理来实现对调节阀的阀口开闭状态以及开口大小的控制。
优选地，所述缸体与下端盖之间通过螺纹连接，所述缸体下端设置一个倾角为15°的锥孔，通过锥孔挤压密封环实现缸体和下端盖之间的密封，所述活塞杆、所述上端盖内径、所述活塞三者同轴线设置。
优选地，所述缸体与上端盖的接触部分均设置有法兰结构，两者之间通过螺栓进行紧密连接，所述缸体在法兰结构下方设置为阶梯型结构，避免因法兰结果应力过大而产生断裂，所述缸体内表面采用纳秒激光设备加工有仿盾鳞的菱形微织构形貌。
优选地，所述上端盖接触活塞杆的内壁上从上到下依次设有防尘环、密封环以及缓冲环；
优选地，所述活塞杆和活塞之间设置有缓冲套，所述活塞通过螺母被固定在所述活塞杆上。
优选地，所述活塞的平衡点位置设置在其行程范围的中点处，所述活塞内设置有防污环和抗磨环，所述活塞直径小于所述缸体的内径从而形成间隙配合，以一种泄露的形式相互配合，以此来消除活塞和缸体之间的静摩擦，所述活塞底部设置异质环结构，所述异质环在所承受压力变化时能够产生大于活塞变形量的变形，达到对泄漏量进行控制的目的。
优选地，所述调节阀设置有两个进气口S1和排气口S2，所述进气口S1与储气罐相连通，负责控制向附加气室输送压缩气体，所述排气口S2与外界空气相连通，负责控制排出系统内的压缩气体，所述进气口S1和排气口S2的开闭以及开口大小均由控制系统进行控制，以此来控制主气缸内部气压进而来控制活塞的运动。
优选地，所述空气压缩机将压缩后的气体储存在储气罐中，所述空气压缩机外接油雾器，使润滑油和压缩气体混合，实现对主气缸的润滑。
优选地，悬架上端设有用于支撑物体的弹簧。
优选地，所述附加气室和节流阀选用可更换的零件，通过调整附加气室的体积和节流阀的节流孔的面积使系统获得最佳的隔振性能。
本发明的有益效果在于：
本发明的气动减振装置不仅能很好地抑制移动平台上设备在工作过程中产生的振动幅度，并且装置的主气缸采用泄露式设计，能够避免活塞与气缸之间产生静摩擦给勘探数据质量带来的危害，缸体表面的微织构以及粗糙度的设计能够保证缸体和活塞间的润滑状态始终为流体润滑，活塞的异质环结构能够对气体泄漏量进行控制。
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，下面将对实施例或现有技术描述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为本发明实施例提供的一种用于移动平台消除静摩擦的气动减振装置的工作原理示意图；
图2为本发明实施例提供的主气缸的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的缸体表面微织构示意图；
图4为本发明实施例提供的气体泄漏示意图；
图5为本发明实施例提供的控制系统结构框图。
其中：1、空气压缩机，2、储气罐，3、调节阀，4、附加气室，5、节流阀，6、主气缸，7、悬架，8、弹簧，9、传感器组，10、控制系统，11、上端盖，12、活塞，13、缸体，14、下端盖，15、密封环，16、螺母，17、异质环，18、抗磨环，19、防污环，20、缓冲套，21、缓冲环，22、密封环，23、防尘环，24、活塞杆。
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做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。
如图1至图4所示，一种用于移动平台消除静摩擦的气动减振装置，
请参考图1，气动减振装置本体包括空气压缩机1、储气罐2、调节阀3、附加气室4、节流阀5、主气缸6、悬架7和弹簧8。
请参考图2，主气缸6包括上端盖11、缸体13、防污环19、活塞12、抗磨环18、螺母16、下端盖14、密封环15、缓冲套20、活塞杆24、缓冲环21、密封环22、防尘环23和异质环17。
活塞杆24的下端直径较小，用于安装缓冲套20、活塞12，缓冲套20放置于活塞12上方，螺母16放置于活塞12下方用以固定活塞12。
具体的，活塞12和上端盖11均设置有法兰结构并通过螺栓进行紧密连接，上端盖11应具有一定厚度，方便保证活塞杆24竖直方向的位移，为避免缸体13法兰结构处应力过大产生断裂，在法兰结构下方即缸体13的上半部分区域设置为阶梯型结构。
具体的，活塞12和缸体13之间设置有防污环19以及抗磨环18，实现防污以及减磨的作用，被设计为泄露式即活塞12与缸体13间存在间隙，故不设置缓冲，间隙不宜过大或过小，以几微米到几十微米为佳；活塞12下端面设置有异质环17结构，异质环17对压力的灵敏度大于活塞12，在所承受压力发生变化时产生的变形量大于活塞12的变形量，对气体泄漏量进行控制7。
具体的，缸体13、活塞杆24、上端盖11以及活塞12之间通过精密机械加工实现尽可能高的同轴度，各零件间的表面粗糙度也应通过试验选择最佳的粗糙度，缸体13内表面采用纳秒激光设备加工有仿盾鳞的菱形微织构形貌，通过对微织构的结构以及表面粗糙度的调整能够使活塞12和缸体13间的润滑状态由混合润滑转变为流体润滑，以此来实现对静摩擦的消除；缸体13下端设置有螺纹，缸体13和下端盖14处的连接为螺纹连接，缸体13螺纹的下端具有倾角为15°的锥孔，用于放置密封环15，通过锥孔对密封环15的挤压实现密封。
具体的，下端盖14的侧面下方设置有进气口，进气口通过连接管和附加气室4连接，下端盖14的进气口和缸体13之间在下端盖14处设置有缓冲区域，该缓冲区域的直径仅略大于螺母16直径，在装置受到巨大冲击时，该区域由于直径小于缸体13内径，区域内压强骤然增大，避免活塞杆24底部与下端盖14产生撞击。
具体的，下端盖14和附加气室4间的连接管上设置有节流阀5，对经过的气体进行流量调节，附加气室4和所述节流阀5均为可更换的零件，通过调整所述附加气室4的体积和所述节流阀5的节流孔的面积使系统获得最佳的隔振性能。
附加气室4和储气罐2通过连接管进行连接并实现气体传输，两者间的连接管上设有调节阀3，调节阀3设置有进气口S1和出气口S2，由控制系统10来控制进气口S1和出气口S2的打开与关闭，控制系统10也可对开口的大小进行调节。
具体的，储气罐2与空气压缩机1相连接，空气压缩机1压缩气体，并在压缩气体的过程中混入润滑油，储气罐2负责储存混合有润滑油的压缩气体。
具体的，控制系统10与传感器组9相连接，读取并分析由传感器组9测得的各种信息继而做出反应。
参照附图2，为了消除活塞12往复运动时缸体13和活塞12间存在的静摩擦对系统隔振性能的影响，缸体13和活塞12之间为间隙式配合，即两者之间存在间隙，该间隙不宜过大或过小，以几微米到几十微米为佳。
参照附图3，缸体13表面具有采用纳秒激光设备加工的仿盾鳞的菱形微织构形貌，该形貌能够改变摩擦副表面的接触状态，使活塞12与缸体13间的润滑状态由混合润滑转变为流体润滑，即让气体完全隔离活塞12和缸体13的表面，并减小缸体13与缸内气体之间的摩擦阻力。
参照附图4，为了避免气体泄漏过快使气动减振装置的参数产生巨大变化而给系统带来的危害，活塞12下端面设置有异质环17结构，异质环17对压力的灵敏度大于活塞12，在所承受压力发生变化时产生的变形量大于活塞12的变形量，对气体泄漏量进行控制，使其恒处于一个慢速的泄漏状态。
参考图5，本装置的具体工作原理在于：
一、悬架7受到外界激励影响或受运动平台的姿态影响产生振动，传感器组9采集悬架7底部到所述缸体13的底部的位移信息以及悬架7的动态工作高度变化率和悬架7动态高度变化率的导数信息。
二、控制系统10接收传感器组9所采集的信息，以此来控制调节阀3中进气口S1和排气口S2的开闭状态，并对开口的大小进行控制。
三、进气口S1打开后在储气罐2中储存的由空气压缩机1压缩的气体进入附加气室4内，系统内部气压增大；排气口S2打开后附加气室4内气体被排出，系统的内部气压减小。
四、气体在附加气室4和主气缸6之间的流动均要经过节流阀5，使气体在流动过程中产生阻尼。
五、悬架7向下位移时，主气缸6进气，加速活塞12下方气室气压的增大，使悬架7更快地回到平衡位置；悬架7向上位移时，主气缸6排气，加速活塞12下方气室气压的降低，同样使得悬架7更快地回到平衡位置。
六、特别的，在活塞12与缸体13不接触的本泄露式系统下，为了抵消气体泄漏量，悬架存在运动趋势时，调节阀3进气口S1或排气口S2打开后其开口大小受控制系统10控制均会略大于活塞12与缸体13相互接触的系统下的开口大小；特别的，若悬架7处于平衡状态且没有运动趋势的情况下，同样是为了抵消气体泄漏量，进气口S1的受控制系统10的控制会打开一个极小的开口。本系统泄露式结构以及所述缸体13微织构的存在和粗糙度的合理设计能够保证所述活塞12和所述缸体13间的润滑状态为流体润滑，所述异质环17能够控制泄漏气体的泄漏速度始终处于一种低速稳定的状态避免了泄漏过快可能导致的系统参数发生剧烈变化，能够使活塞12和缸体13之间形成一种动态的空气膜，成功消除活塞12开始运动时以及活塞12在缸体13内部往复运动过程中速度方向发生变化时在振动系统中产生的静摩擦，进一步地提高了气动装置的减振性能。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种用于移动平台消除静摩擦的气动减振装置，包括主气缸(6)，所述主气缸(6)包括设有上端盖(11)和下端盖(14)的缸体(13)；所述活塞杆(24)与上端盖(11)相互配合，所述活塞杆(24)的下端连接活塞(12)，所述活塞(12)的外壁与缸体(13)的内壁间隙配合，其特征在于，
所述下端盖(14)的上端面设有供活塞杆(24)底部嵌入的缓冲区域，所述缓冲区域连通缸体(13)腔体，所述下端盖(14)的侧面设有连通缓冲区域的进气口，所述进气口通过管路与附加气室(4)输出端连接并且该管路上设有节流阀(5)；
所述附加气室(4)输入端依次连接调节阀(3)、储气罐(2)以及空气压缩机(1)；所述活塞杆(24)上端设有用于支撑移动平台的悬架(7)；
所述悬架(7)下端设有传感器组(9)，用于采集悬架(7)底部到缸体(13)的底部的位移信息以及悬架(7)的动态工作高度变化率和动态高度变化率的导数信息；
所述传感器组(9)与控制系统(10)电性连接，将传感器组(9)采集来的信息传递给控制系统(10)；
所述控制系统(10)与调节阀(3)相连接，通过对所得信息的处理来实现对调节阀(3)的阀口开闭状态以及开口大小的控制。
2.如权利要求1所述的一种用于移动平台消除静摩擦的气动减振装置，其特征在于，所述缸体(13)与下端盖(14)之间通过螺纹连接，所述缸体(13)下端设置一个倾角为15°的锥孔，通过锥孔挤压密封环(15)实现缸体(13)和下端盖(14)之间的密封，所述活塞杆(24)、所述上端盖(11)内径、所述活塞(12)三者同轴线设置。
3.如权利要求1所述的一种用于移动平台消除静摩擦的气动减振装置，其特征在于，所述缸体(13)与上端盖(11)的接触部分均设置有法兰结构，两者之间通过螺栓进行紧密连接，所述缸体(13)在法兰结构下方设置为阶梯型结构，避免因法兰结果应力过大而产生断裂，所述缸体(13)内表面采用纳秒激光设备加工有仿盾鳞的菱形微织构形貌。
4.如权利要求1所述的一种用于移动平台消除静摩擦的气动减振装置，其特征在于，所述上端盖(11)接触活塞杆(24)的内壁上从上到下依次设有防尘环(23)、密封环(22)以及缓冲环(21)。
5.如权利要求1所述的一种用于移动平台消除静摩擦的气动减振装置，其特征在于，所述活塞杆(24)和活塞(12)之间设置有缓冲套(20)，所述活塞(12)通过螺母(16)被固定在所述活塞杆(24)上。
6.如权利要求1所述的一种用于移动平台消除静摩擦的气动减振装置，其特征在于，所述活塞(12)的平衡点位置设置在其行程范围的中点处，所述活塞(12)内设置有防污环(19)和抗磨环(18)，所述活塞(12)直径小于所述缸体(13)的内径从而形成间隙配合，以一种泄露的形式相互配合，以此来消除活塞(12)和缸体(13)之间的静摩擦，所述活塞(12)底部设置异质环(17)结构，所述异质环(17)在所承受压力变化时能够产生大于活塞变形量的变形，达到对泄漏量进行控制的目的。
7.如权利要求1所述的一种用于移动平台消除静摩擦的气动减振装置，其特征在于，所述调节阀(3)设置有两个进气口S1和排气口S2，所述进气口S1与储气罐(2)相连通，负责控制向附加气室(4)输送压缩气体，所述排气口S2与外界空气相连通，负责控制排出系统内的压缩气体，所述进气口S1和排气口S2的开闭以及开口大小均由控制系统(10)进行控制，以此来控制主气缸(6)内部气压进而来控制活塞(12)的运动。
8.如权利要求1所述的一种用于移动平台消除静摩擦的气动减振装置，其特征在于，所述空气压缩机(1)将压缩后的气体储存在储气罐(2)中，所述空气压缩机(1)外接油雾器，使润滑油和压缩气体混合，实现对主气缸(6)的润滑。
9.如权利要求1所述的一种用于移动平台消除静摩擦的气动减振装置，其特征在于，所述附加气室(4)和节流阀(5)选用可更换的零件，通过调整附加气室(4)的体积和节流阀(5)的节流孔的面积使系统获得最佳的隔振性能。
CN202210759069.7A 2022-06-29 2022-06-29 一种用于移动平台消除静摩擦的气动减振装置 Pending CN115143225A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210759069.7A CN115143225A (zh) 2022-06-29 2022-06-29 一种用于移动平台消除静摩擦的气动减振装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210759069.7A CN115143225A (zh) 2022-06-29 2022-06-29 一种用于移动平台消除静摩擦的气动减振装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115143225A true CN115143225A (zh) 2022-10-04

Family

ID=83409407

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210759069.7A Pending CN115143225A (zh) 2022-06-29 2022-06-29 一种用于移动平台消除静摩擦的气动减振装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115143225A (zh)

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07259919A (ja) * 1994-03-25 1995-10-13 Ckd Corp 電気粘性流体アクティブダンパを用いた除振装置
US6173938B1 (en) * 1998-09-22 2001-01-16 Applied Materials, Inc. Two speed air cylinder for slit valve motion control
JP2009160955A (ja) * 2007-12-28 2009-07-23 Kayaba Ind Co Ltd 空圧緩衝器
CN101725588A (zh) * 2009-11-10 2010-06-09 武汉科技大学 一种变形活塞间隙密封式液压缸
CN102305289A (zh) * 2011-08-04 2012-01-04 武汉科技大学 一种基于变形活塞环的间隙密封液压缸
CN102852895A (zh) * 2012-09-29 2013-01-02 深圳市华星光电技术有限公司 一种气缸
CN103111752A (zh) * 2013-01-14 2013-05-22 温州大学 一种激光复合微织构缸套内表面的方法和装置
CN103322115A (zh) * 2013-07-03 2013-09-25 江苏大学 一种无振感平移式隔振系统
CN203623320U (zh) * 2013-09-27 2014-06-04 山东正凯机械科技有限公司 带附加气室的空气悬架闭环控制系统
CN105673759A (zh) * 2016-04-14 2016-06-15 吉林大学 独立调节高度与刚度的空气弹簧及其控制方法
CN109424684A (zh) * 2017-08-24 2019-03-05 郑州宇通客车股份有限公司 可变阻尼减振系统、空气减振器的阻尼调节方法及车辆
WO2019049427A1 (ja) * 2017-09-08 2019-03-14 Ｋｙｂ株式会社 作業車両のキャビン制振システム
CN212225402U (zh) * 2020-03-15 2020-12-25 西南林业大学 一种新型活塞表面微织构
CN213684786U (zh) * 2020-12-05 2021-07-13 无锡恒立液压气动有限公司 一种高密封低摩擦液压缸结构
CN113906208A (zh) * 2019-09-30 2022-01-07 日本活塞环株式会社 内燃机的滑动结构
CN215728888U (zh) * 2021-07-01 2022-02-01 中铁第五勘察设计院集团有限公司 勘探设备

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07259919A (ja) * 1994-03-25 1995-10-13 Ckd Corp 電気粘性流体アクティブダンパを用いた除振装置
US6173938B1 (en) * 1998-09-22 2001-01-16 Applied Materials, Inc. Two speed air cylinder for slit valve motion control
JP2009160955A (ja) * 2007-12-28 2009-07-23 Kayaba Ind Co Ltd 空圧緩衝器
CN101725588A (zh) * 2009-11-10 2010-06-09 武汉科技大学 一种变形活塞间隙密封式液压缸
CN102305289A (zh) * 2011-08-04 2012-01-04 武汉科技大学 一种基于变形活塞环的间隙密封液压缸
CN102852895A (zh) * 2012-09-29 2013-01-02 深圳市华星光电技术有限公司 一种气缸
CN103111752A (zh) * 2013-01-14 2013-05-22 温州大学 一种激光复合微织构缸套内表面的方法和装置
CN103322115A (zh) * 2013-07-03 2013-09-25 江苏大学 一种无振感平移式隔振系统
CN203623320U (zh) * 2013-09-27 2014-06-04 山东正凯机械科技有限公司 带附加气室的空气悬架闭环控制系统
CN105673759A (zh) * 2016-04-14 2016-06-15 吉林大学 独立调节高度与刚度的空气弹簧及其控制方法
CN109424684A (zh) * 2017-08-24 2019-03-05 郑州宇通客车股份有限公司 可变阻尼减振系统、空气减振器的阻尼调节方法及车辆
WO2019049427A1 (ja) * 2017-09-08 2019-03-14 Ｋｙｂ株式会社 作業車両のキャビン制振システム
CN113906208A (zh) * 2019-09-30 2022-01-07 日本活塞环株式会社 内燃机的滑动结构
CN212225402U (zh) * 2020-03-15 2020-12-25 西南林业大学 一种新型活塞表面微织构
CN213684786U (zh) * 2020-12-05 2021-07-13 无锡恒立液压气动有限公司 一种高密封低摩擦液压缸结构
CN215728888U (zh) * 2021-07-01 2022-02-01 中铁第五勘察设计院集团有限公司 勘探设备

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
路波: "零重力环境模拟气动悬挂系统的关键技术研究" *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2009233731B2 (en) Depth compensated subsea passive heave compensator
CA2891608C (en) Marine seismic source
CN101832307A (zh) 一种无摩擦平衡油缸
CA2897676C (en) Pneumatic suspension and vibration isolation system employing low friction cable isolators
US3482646A (en) Marine vibrator devices
CN105667721A (zh) 超低频海洋探测器隔振浮标
CN115143225A (zh) 一种用于移动平台消除静摩擦的气动减振装置
CN205049152U (zh) 一种惯导系统六自由度减振平台
CN206299966U (zh) 一种径向阻尼夹具
CN207634436U (zh) 一种高频振动伺服液压缸
CN206495837U (zh) 一种双活塞压缩油缸
CN114483703A (zh) 一种岩石力学高幅频响应特性液压作动器
CN108194573A (zh) 一种多工况自适应隔振系统及其控制方法
CN208900455U (zh) 一种人造金刚石制造设备的液压缸
CN203627386U (zh) 一种不受低压影响的双向恒力气动输出装置
CN103527560B (zh) 一种带气缸补偿的恒力输出气浮装置
RU143929U1 (ru) Виброизолирующее устройство для металлорежущего станка
CN106610281A (zh) 一种磁流体动力学陀螺仪
CN201922448U (zh) 一种振动加速度传感器弹压机械手控制装置
Zhao et al. Numerical simulation of subsea cluster manifold installation by the sheave method
Tian et al. Research on dynamic characteristics of deep sea pressure compensator
CN2837863Y (zh) 可控震源振动器的加强密封装置
Liu et al. Control performance simulation on heave compensation system of deep-sea mining based on dynamic vibration absorber
CN103527552A (zh) 一种不受低压影响的双向恒力气动输出装置
CN211008618U (zh) 一种钻孔成像仪探头防震装置

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
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20221004