CN116146655A - 一种模块化三维运输隔振装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模块化三维运输隔振装置，涉及减振隔振领域。为解决现有的精密仪器或重要文物在交通运输中的防护，避免振敏物品遭受车辆颠簸冲击和持续振动作用致使其损伤或破坏的问题。所述隔振装置整体分为两个部分，上层为垂向隔振模块，下层为水平二维隔振模块，所述垂向隔振模块包括垂向承载弹簧、导向机构、阻尼组件和结构限位，所述水平隔振模块整体分为上下两层，两层结构相同，呈正交布置，所述水平隔振模块的每一层主要包括导轨组件、隔振弹簧、阻尼器、结构限位。

Description

一种模块化三维运输隔振装置

技术领域

本发明涉及减振隔振领域，具体是指一种避免振敏物体在运输过程中因为车辆周期性振动和颠簸导致物件损坏的三维运输隔振装置。

背景技术

振敏物体（如精密仪器设备、文物等）在交通运输中，由于道路引起的车辆颠簸、冲击和持续振动而导致的运输物品损坏或精度降低的案例屡见不鲜。传统的运输减振削弱主要有弹性垫、钢丝隔振、气囊隔振、弹簧隔振四类。传统运输隔振存在的缺陷主要包括以下方面：

1、无法避免强烈颠簸和冲击对物品造成的损坏。弹性垫和钢丝隔振由于自身特性，对颠簸和冲击引起的大位移无法提供足够缓冲空间，导致作用力没有经过有效消耗，大部分传递至运输物品，导致物品损坏。

2、阻尼特性低。气囊隔振和弹簧隔振几乎没有阻尼特性，持续振动时无法耗散系统的动能，颠簸和冲击时无法有效减少系统的大位移，增大运载对象的受损几率。

3、固有频率高，减振效率低。由于弹性垫、钢丝隔振、气囊隔振系统刚度较大，致使减振系统的固有频率较高。系统隔振效率低下，导致较多能量传递至运输对象，无法达到隔振和保护运输物品的目的。

4、只有垂向隔振性能，无法应对水平向的振动冲击。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模块化三维运输隔振装置，以解决上述背景技术中提出的现有的精密仪器或重要文物在交通运输中的防护，避免振敏物品遭受车辆颠簸冲击和持续振动作用致使其损伤或破坏的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种模块化三维运输隔振装置，包括运输隔振中承载板，所述运输隔振中承载板外壁的一圈设置有运输隔振中壳，所述运输隔振中壳上方的内部套嵌安装有运输隔振上壳，两者可在垂直方向相互移动，所述运输隔振中壳的下方安装有运输隔振下壳，且运输隔振中壳和运输隔振下壳可在水平方向相互移动，所述运输隔振上壳的上方设置有运输隔振顶承载板，所述运输隔振下壳的下方设置有运输隔振底承载板；

还包括隔振装置整体分为两个部分，上层为垂向隔振模块，下层为水平二维隔振模块，所述垂向隔振模块包括垂向承载弹簧、导向机构、阻尼组件和结构限位，所述水平隔振模块整体分为上下两层，两层结构相同，呈正交布置，所述水平隔振模块的每一层主要包括导轨组件、隔振弹簧、阻尼器、结构限位。

优选的，所述导向机构包括垂向导向轴和垂向导向轴套，用于限制运输隔振顶承载板的水平位移，使其只能上下运动。

优选的，所述阻尼组件包括垂向阻尼杆、垂向阻尼活塞、垂向阻尼油缸，所述垂向阻尼活塞通过垂向阻尼杆连接于运输隔振顶承载板上，所述垂向阻尼油缸安装于运输隔振中承载板上，所述垂向阻尼油缸内装有特定的二甲基硅油，隔振装置上下运动时，所述垂向阻尼活塞和二甲基硅油相互摩擦，提供阻尼力。

优选的，所述结构限位包括垂向弹簧上限位、垂向弹簧下限位、垂向上缓冲块、垂向下缓冲块，所述垂向弹簧上限位和垂向弹簧下限位用于固定垂向承载弹簧，所述垂向上缓冲块和垂向下缓冲块用于保护运输物品在受到超过该隔振装置保护范围的大冲击情况下遭受直接撞击。

优选的，所述导轨组件结构包括X向导轨，所述X向导轨安装于运输隔振中承载板上，所述运输隔振底承载板的上端面设置有Y向导轨，所述X向滑块和Y向滑块分别安装于X向导轨和Y向导轨上，所述X向滑块和Y向滑块通过滑块连接块将两者正交的连接在一起，呈正交方式安装的XY导轨组件承载整个装置的重量，两个滑块分别可以在各自的导轨上做直线运动，以此实现水平隔振模块在水平面上的任意运动。

优选的，所述水平隔振模块上层组件结构设置有X向阻尼器和X向隔振弹簧通过X向连接块安装于X向滑块上，且X向隔振弹簧设置有两个，所述X向阻尼器限位、X向隔振弹簧限位和X向缓冲块均安装于运输隔振中承载板上，所述X向阻尼器、X向隔振弹簧、X向阻尼器限位、X向隔振弹簧限位、和X向缓冲块以X向导轨为对称轴在其两侧对称布置，所述水平隔振模块下层组件同上层组件结构一致。

优选的，所述Y向滑块上端面设置有Y向连接块，所述Y向连接块的上端面设置有Y向阻尼器和Y向隔振弹簧，且Y向隔振弹簧设置有两个，所述运输隔振底承载板的上端面设置有Y向阻尼器限位和Y向隔振弹簧限位，所述Y向阻尼器、Y向隔振弹簧、Y向阻尼器限位、Y向隔振弹簧限位、 Y向缓冲块均以Y向导轨为对称轴在其两侧对称布置设置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明基于解耦隔振和层级耗能原理，通过结构解耦，用不同模块实现水平二维隔振和垂向隔振的功能，将三维隔振难题解耦化、扁平化、简单化，在结构解耦基础上，水平隔振模块和垂向隔振模块中分别增加阻尼装置，实现层级耗能，有效提高隔振系统耗能特性。解决了传统隔振器固有频率高、阻尼特性低、减振效率低，无法应对大冲击的问题。

本发明提供的隔振装置具有以下特点：

1、承载适用性广泛。通过选用不同规格的水平承载导轨和垂向承载弹簧实现隔振装置的不同承载能力。同时为不同重量等级的运输物品提供高效率隔振性能奠定技术基础。

2、三维隔振能力。通过结构解耦，实现水平二维和垂向的三维隔振功能，优于传统隔振器只有垂向的隔振功能。解决了传统减振器在大冲击和高速过弯时无法提供水平保护的缺陷。

3、高阻尼特性、高隔振效率。水平模块和垂向模块都加装了阻尼器，通过层级耗能，高效耗散系统动能，有效减小装置的运动量。针对不同重量级的运输物品专门匹配的弹簧，可有效提高装置的隔振效率，可应对颠簸和大冲击对运输物品的影响。

4、模块化，可任意组合使用。每个隔振装置是完全独立的模块，可以根据运输物品特点和隔振需求组合使用，拆装便捷，可重复使用。

附图说明

图1为本发明的三维运输隔振器的外观示意图；

图2为本发明的三维运输隔振器的整体结构示意图；

图3为本发明的三维运输隔振器的垂向隔振模块结构示意图；

图4为本发明的三维运输隔振器的垂向隔振模块剖面示意图；

图5为本发明的三维运输隔振器的水平隔振模块结构示意图；

图中：1、运输隔振顶承载板； 2、运输隔振上壳；

3、运输隔振中壳； 4、运输隔振下壳；

5、运输隔振底承载板； 6、运输隔振中承载板；

7、垂向承载弹簧； 8、垂向导向轴；

9、垂向导向轴套； 10、垂向下缓冲块；

11、垂向阻尼杆； 12、垂向阻尼活塞；

13、垂向阻尼油缸； 14、垂向上缓冲块；

15、垂向弹簧上限位； 16、垂向弹簧下限位；

17、X向连接块； 18、X向滑块；

19、X向导轨； 20、X向阻尼器；

21、X向阻尼器限位； 22、X向隔振弹簧；

23、X向隔振弹簧限位； 24、X向缓冲块；

25、Y向阻尼器； 26、Y向阻尼器限位；

27、Y向隔振弹簧限位； 28、Y向隔振弹簧；

29、Y向缓冲块； 30、Y向导轨；

31、Y向滑块； 32、滑块连接块；

33、Y向连接块。

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，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

请参阅图1-图5，本发明提供的一种实施例：一种模块化三维运输隔振装置，包括运输隔振中承载板6，运输隔振中承载板6外壁的一圈设置有运输隔振中壳3，运输隔振中壳3上方的内部套嵌安装有运输隔振上壳2，两者可在垂直方向相互移动，运输隔振中壳3的下方安装有运输隔振下壳4，且运输隔振中壳3和运输隔振下壳4可在水平方向相互移动，运输隔振上壳2的上方设置有运输隔振顶承载板1，运输隔振下壳4的下方设置有运输隔振底承载板5；

还包括隔振装置整体分为两个部分，上层为垂向隔振模块，下层为水平二维隔振模块，垂向隔振模块包括垂向承载弹簧7、导向机构、阻尼组件和结构限位，水平隔振模块整体分为上下两层，两层结构相同，呈正交布置，水平隔振模块的每一层主要包括导轨组件、隔振弹簧、阻尼器、结构限位。

实施例2

请参阅图3，导向机构包括垂向导向轴8和垂向导向轴套9，用于限制运输隔振顶承载板1的水平位移，使其只能上下运动。

请参阅图4，阻尼组件包括垂向阻尼杆11、垂向阻尼活塞12、垂向阻尼油缸13，垂向阻尼活塞12通过垂向阻尼杆11连接于运输隔振顶承载板1上，垂向阻尼油缸13安装于运输隔振中承载板6上，垂向阻尼油缸13内装有特定的二甲基硅油，隔振装置上下运动时，垂向阻尼活塞12和二甲基硅油相互摩擦，提供阻尼力。

请参阅图3、图4和图5，结构限位包括垂向弹簧上限位15、垂向弹簧下限位16、垂向上缓冲块14、垂向下缓冲块10，垂向弹簧上限位15和垂向弹簧下限位16用于固定垂向承载弹簧7，垂向上缓冲块14和垂向下缓冲块10用于保护运输物品在受到超过该隔振装置保护范围的大冲击情况下遭受直接撞击。

工作状态下，垂向承载弹簧7承担运输物品的重量，处于压缩状态，当隔振装置底部受到车辆颠簸和冲击传递来的作用力时，垂向承载弹簧7通过压缩量的增加或减少，以空间换时间的方式，大幅降低颠簸和冲击作用力直接作用于运输物品的时间，以此达到避免冲击的功效，同时运输隔振顶承载板1在垂向承载弹簧7压缩平衡位置上下往复运动，通过较低的系统频率，降低作用力传递至运输物品的比率，以此达到隔振效果，隔振弹簧的刚度、承载能力、数量依据运输物品的重量和隔振要求通过计算确定，以此达到最优的隔振效率，当运输隔振顶承载板1上下运动时，垂向阻尼活塞12和硅油产生摩擦阻尼，向垂向隔振系统提供阻尼力。

请参阅图5，导轨组件结构包括X向导轨19，X向导轨19安装于运输隔振中承载板6上，运输隔振底承载板5的上端面设置有Y向导轨30，X向滑块18和Y向滑块31分别安装于X向导轨19和Y向导轨30上，X向滑块18和Y向滑块31通过滑块连接块32将两者正交的连接在一起，呈正交方式安装的XY导轨组件承载整个装置的重量，两个滑块分别可以在各自的导轨上做直线运动，以此实现水平隔振模块在水平面上的任意运动。

请参阅图5，水平隔振模块上层组件结构设置有X向阻尼器20和X向隔振弹簧22通过X向连接块17安装于X向滑块18上，且X向隔振弹簧22设置有两个，X向阻尼器限位21、X向隔振弹簧限位23和X向缓冲块24均安装于运输隔振中承载板6上，X向阻尼器20、X向隔振弹簧22、X向阻尼器限位21、X向隔振弹簧限位23、和X向缓冲块24以X向导轨19为对称轴在其两侧对称布置，水平隔振模块下层组件同上层组件结构一致。

在工作状态下，运输隔振底承载板5受到车辆传递来的外部水平作用力时，水平隔振模块的下层跟随车辆运动，此刻水平隔振模块的上层由于惯性暂时不动，水平隔振模块的上下两层将产生相对位移，产生的相对位移形成以空间换时间的状态，以此达到避免冲击的效果，在产生相对位移的过程中，位移方向的隔振弹簧受力产生压缩，阻尼器提供阻尼力，在相对位移达到最大时，位移方向隔振弹簧达到最大压缩状态，弹簧的作用力将使水平隔振模块产生反方向的相对位移，此时反方向的隔振弹簧和阻尼器提供作用力和阻尼力，如此循环，水平隔振模块上下两层实现在平衡位置的往复运动，以此实现水平方向上的隔振功能，阻尼器在往复运动中提供阻尼力，耗散系统的动能。

请参阅图4和图5，Y向滑块31上端面设置有Y向连接块33，Y向连接块33的上端面设置有Y向阻尼器25和Y向隔振弹簧28，且Y向隔振弹簧28设置有两个，运输隔振底承载板5的上端面设置有Y向阻尼器限位26和Y向隔振弹簧限位27，Y向阻尼器25、Y向隔振弹簧28、Y向阻尼器限位26、Y向隔振弹簧限位27、 Y向缓冲块29均以Y向导轨30为对称轴在其两侧对称布置设置。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，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：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种模块化三维运输隔振装置，包括运输隔振中承载板（6），所述运输隔振中承载板（6）外壁的一圈设置有运输隔振中壳（3），所述运输隔振中壳（3）上方的内部套嵌安装有运输隔振上壳（2），两者可在垂直方向相互移动，所述运输隔振中壳（3）的下方安装有运输隔振下壳（4），且运输隔振中壳（3）和运输隔振下壳（4）可在水平方向相互移动，所述运输隔振上壳（2）的上方设置有运输隔振顶承载板（1），所述运输隔振下壳（4）的下方设置有运输隔振底承载板（5）；

其特征在于，还包括隔振装置整体分为两个部分，上层为垂向隔振模块，下层为水平二维隔振模块，所述垂向隔振模块包括垂向承载弹簧（7）、导向机构、阻尼组件和结构限位，所述水平隔振模块整体分为上下两层，两层结构相同，呈正交布置，所述水平隔振模块的每一层主要包括导轨组件、隔振弹簧、阻尼器、结构限位。

2.根据权利要求1所述的一种模块化三维运输隔振装置，其特征在于：所述导向机构包括垂向导向轴（8）和垂向导向轴套（9），用于限制运输隔振顶承载板（1）的水平位移，使其只能上下运动。

3.根据权利要求2所述的一种模块化三维运输隔振装置，其特征在于：所述阻尼组件包括垂向阻尼杆（11）、垂向阻尼活塞（12）、垂向阻尼油缸（13），所述垂向阻尼活塞（12）通过垂向阻尼杆（11）连接于运输隔振顶承载板（1）上，所述垂向阻尼油缸（13）安装于运输隔振中承载板（6）上。

4.根据权利要求3所述的一种模块化三维运输隔振装置，其特征在于：所述结构限位包括垂向弹簧上限位（15）、垂向弹簧下限位（16）、垂向上缓冲块（14）、垂向下缓冲块（10），所述垂向弹簧上限位（15）和垂向弹簧下限位（16）用于固定垂向承载弹簧（7）。

5.根据权利要求4所述的一种模块化三维运输隔振装置，其特征在于：所述导轨组件结构包括X向导轨（19），所述X向导轨（19）安装于运输隔振中承载板（6）下端面上，所述运输隔振底承载板（5）的上端面设置有Y向导轨（30），所述X向滑块（18）和Y向滑块（31）分别安装于X向导轨（19）和Y向导轨（30）上，所述X向滑块（18）和Y向滑块（31）通过滑块连接块（32）将两者正交的连接在一起。

6.根据权利要求5所述的一种模块化三维运输隔振装置，其特征在于：所述水平隔振模块上层组件结构设置有X向阻尼器（20）和X向隔振弹簧（22）通过X向连接块（17）安装于X向滑块（18）上，且X向隔振弹簧（22）设置有两个，所述X向阻尼器限位（21）、X向隔振弹簧限位（23）和X向缓冲块（24）均安装于运输隔振中承载板（6）上，所述X向阻尼器（20）、X向隔振弹簧（22）、X向阻尼器限位（21）、X向隔振弹簧限位（23）、和X向缓冲块（24）以X向导轨（19）为对称轴在其两侧对称布置，所述水平隔振模块下层组件同上层组件结构一致。

7.根据权利要求6所述的一种模块化三维运输隔振装置，其特征在于：所述Y向滑块（31）上端面设置有Y向连接块（33），所述Y向连接块（33）的上端面设置有Y向阻尼器（25）和Y向隔振弹簧（28），且Y向隔振弹簧（28）设置有两个，所述运输隔振底承载板（5）的上端面设置有Y向阻尼器限位（26）和Y向隔振弹簧限位（27），所述Y向阻尼器（25）、Y向隔振弹簧（28）、Y向阻尼器限位（26）、Y向隔振弹簧限位（27）、 Y向缓冲块（29）均以Y向导轨（30）为对称轴在其两侧对称布置设置。

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