CN117628095A - 一种惯容型抗摇摆竖向隔振器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种惯容型抗摇摆竖向隔振器，包括顶板、底板和设置在顶板和底板之间的隔振组件，所述隔振组件包括：若干限制顶板和底板发生横向位移的竖向导向杆组件；为竖向隔振器在垂直方向上提供阻尼的旋转式惯容器，所述旋转式惯容器的顶端和底端分别与顶板和底板连接，若干两端分别连接在顶板和底板上的弹性件，所述弹性件为竖向隔振器提供复位刚度，以防止竖向隔振器发生较大位移损坏所述旋转式惯容器。本发明同时具备预紧力、竖向刚度、水平抗弯力、竖向阻尼和惯性力，保证设备能够在垂直方向上起到有效的减震效果。
Description
技术领域
本发明涉及振动控制技术领域，特别涉及一种惯容型抗摇摆竖向隔振器。
背景技术
地震、地铁振动、人致振动、设备振动等外部激励均会对结构安全、舒适度造成影响。为减小竖向振动，橡胶、弹簧已广泛用于竖向振动隔离，而传统的竖向隔振器主要通过改变刚度实现卓越激励屏蔽，阻尼耗能增大了控制频域。从动力学基本理论的层面分析，以往的隔振是基于位移和速度的控制。现有水平隔振装置在激励作用下，由于隔振装置自身的变形、滑动，导致隔振器类周期性的升降，导致结构竖向振动放大问题，形成分离式三向隔振装置。
为此，虽然目前有中国专利申请公布号CN116816846A公开了一种基于复合碟形弹簧的竖向隔震/振装置、中国专利申请公布号CN116837974A公开了一种震振双控的三维隔震支座，但是上述两个专利都不具备旋转惯容，不能同时具备预紧力、竖向刚度、水平抗弯力、竖向阻尼和惯性力，在垂直方向上的减振效率较低。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的上述不足和缺陷，提供一种惯容型抗摇摆竖向隔振器，以解决上述问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种惯容型抗摇摆竖向隔振器，包括顶板、底板和设置在顶板和底板之间的隔振组件，所述隔振组件包括：
若干限制顶板和底板发生横向位移的竖向导向杆组件；
为竖向隔振器在垂直方向上提供阻尼的旋转式惯容器，所述旋转式惯容器的顶端和底端分别与顶板和底板连接，
若干两端分别连接在顶板和底板上的弹性件，所述弹性件为竖向隔振器提供复位刚度，以防止竖向隔振器发生较大位移损坏所述旋转式惯容器。
在本发明的一个优选实施例中，所述旋转式惯容器包括缸体和转动设置在所述缸体内的旋转叶轮，所述旋转叶轮的顶端和/或底端与滚珠螺母连接，所述旋转叶轮中部设置有一供滚珠丝杠穿过的通孔，所述滚珠丝杠与所述滚珠螺母配合形成运动副，所述滚珠丝杠的顶部与所述顶板连接，所述底板与所述滚珠丝杠的底部或者缸体的底部连接，所述缸体内设置有用以阻止旋转叶轮转动的阻尼介质。
在本发明的一个优选实施例中，所述旋转叶轮与滚珠螺母采用卡槽连接。
在本发明的一个优选实施例中，所述缸体包括缸筒、缸顶板、缸底板，所述缸顶板和缸底板中部设置有供旋转叶轮的顶部和底部穿出的圆孔，所述旋转叶轮的顶部和底部分别与缸顶板、缸底板通过轴承连接。
在本发明的一个优选实施例中，所述阻尼介质包括硅油。
在本发明的一个优选实施例中，所述弹性件包括弹簧，所述顶板和底板上分别设置有与弹簧的两端配合的上弹簧底座和下弹簧底座，所述弹簧的两端分别套设在所述上弹簧底座和下弹簧底座上，所述上弹簧底座和下弹簧底座的高度超过弹簧总长的15％。
在本发明的一个优选实施例中，所述弹性件包括四组，周向均匀分布在所述旋转式惯容器外周。
在本发明的一个优选实施例中，所述竖向导向杆组件包括固定在所述顶板上的导向杆和固定在底板上的导向套筒，所述导向杆插入所述导向套筒中，所述导向杆的外径与所述导向套筒的内径相互适配。
在本发明的一个优选实施例中，所述导向杆的顶端倒有坡口，所述导向杆与顶板通过坡口焊接的方式固定；所述导向套筒的底端倒有坡口，所述导向套筒与底板通过坡口焊接的方式固定。
在本发明的一个优选实施例中，所述竖向导向杆组件包括两组，对称分布在所述旋转式惯容器两侧。
由于采用了如上的技术方案，相比现有技术，本发明同时具备预紧力、竖向刚度、水平抗弯力、竖向阻尼和惯性力，保证设备能够在垂直方向上起到有效的减震效果。1、由于旋转式惯容器的存在，能够在垂直方向上提供高阻尼，增强结构的减震效果；2、由于采用多弹性件并联的效果，能够在垂直方向上提供高刚度，增大了竖向隔振器的位移；3、由于竖向导向杆组件的存在，保证竖向隔振器只在垂直方向上进行单自由度的运动，防止结构产生横向摇摆，增强结构的减震效果。
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为本发明一种实施例的立体结构示意图。
图2为本发明一种实施例的纵向剖视图。
图3为本发明一种实施例的旋转式惯容器的正视图。
图4为图3的A-A剖视图。
图5为本发明一种实施例的旋转式惯容器去除缸体后的俯视图。
图6为图5的立体图。
图7为本发明一种实施例的竖向导向杆组件的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面进一步阐述本发明。
参见图1至图7所示的一种惯容型抗摇摆竖向隔振器，包括顶板100、底板200和设置在顶板100和底板200之间的隔振组件300，隔振组件300包括若干竖向导向杆组件310、旋转式惯容器320、若干弹性件330。
旋转式惯容器320用以为本发明在垂直方向上提供阻尼，旋转式惯容器320的顶端和底端分别与顶板100和底板200连接。本实施例中，旋转式惯容器320包括缸体321和转动设置在缸体内的旋转叶轮322，旋转叶轮322的顶端与滚珠螺母323连接，当然旋转叶轮322的底端也可以与滚珠螺母连接，根据需要而设置。旋转叶轮322与滚珠螺母323采用卡槽连接，滚珠螺母323卡在卡槽里并且通过螺丝锁死在卡槽内。旋转叶轮322中部设置有一供滚珠丝杠324穿过的通孔325，滚珠丝杠324与滚珠螺母323配合形成运动副。滚珠丝杠324的顶部与顶板100连接，底板200与滚珠丝杠324的底部或者缸体321的底部连接，本实施例中的底板200与缸体321的底部连接，缸体321底部均布着6个螺纹孔，底板200也同样均布着6个螺纹孔，用螺丝将旋转式惯容器固定在底板200上。缸体321内设置有用以阻止旋转叶轮322转动的阻尼介质327，本实施例中，阻尼介质327采用高粘度的硅油。
缸体321包括缸筒321a、缸顶板321b、缸底板321c，缸顶板321b和缸底板321c中部设置有供旋转叶轮322的顶部和底部穿出的圆孔，旋转叶轮322的顶部和底部分别与缸顶板321b、缸底板321c通过轴承326连接，使得旋转叶轮322可以在缸体321内转动。
竖向导向杆组件310用以限制顶板100和底板200发生横向位移。本实施例中的竖向导向杆组件310包括固定在顶板100上的导向杆311和固定在底板200上的导向套筒312，竖向导向杆组件310设置有两组，对称分布在旋转式惯容器320两侧。导向杆311插入导向套筒312中，导向杆311的外径与导向套筒312的内径相互适配。导向杆311与导向套筒312之间采用光滑连接，导向杆311可在导向套筒312内自由滑动，导向杆311与导向套筒312的长度由竖向隔振器的行程决定。当竖向隔振器受到横向作用力时，竖向导向杆组件310会产生反向的支撑力，防止竖向隔振器产生横向位移。本实施例中的导向杆311的顶端倒有坡口，导向杆311与顶板100通过坡口焊接的方式固定；导向套筒312的底端倒有坡口，导向套筒312与底板200通过坡口焊接的方式固定，通过这种固定方式能够有效防止由于横向力过大导致的焊点断裂。
弹性件330为本发明提供复位刚度，以防止本发明发生较大位移损坏所述旋转式惯容器320。弹性件330两端分别连接在顶板100和底板200上，本实施例中的弹性件330设置有四组，周向均匀分布在旋转式惯容器320外周。弹性件330包括弹簧330a，顶板100和底板200上分别设置有与弹簧330a的两端配合的上弹簧底座331和下弹簧底座332，弹簧330a的两端分别套设在上弹簧底座331和下弹簧底座332上，弹簧330a的两端与顶板100、底板200采用焊接形式连接。上弹簧底座331和下弹簧底座332的高度超过弹簧总长的15％，防止弹簧330a在受压过程中屈曲。
本发明的工作原理如下：
将本发明放置到受控设备与地基之间，本发明能够在竖直方向上单自由度运动。外部响应传输到顶板100，顶板100产生竖向位移，带动旋转式惯容器320的滚珠丝杠324运动，滚珠丝杠324在运动过程中与滚珠螺母323相互配合，将直线运动转变成旋转运动，带动旋转叶轮322在缸体321内产生旋转，由于缸体321内存在高粘度的硅油，能够为旋转叶轮322提供很大的旋转阻尼，滚珠丝杠324与滚珠螺母323的配合又将旋转阻尼转换成直线阻尼，为本发明在垂直方向上提供阻尼。本发明在结构振动过程中可能会存在横向的分作用力，导向杆311与导向杆套312的存在能防止隔振器发生侧偏，保证隔振器只在垂直向运动。顶板100和底板200之间安装的四根高刚度的弹簧330a，为隔振器提供刚度，当隔振器位移过大时，能够提供隔振器反向作用力，实现隔振器的自复位性能。本发明同时具备预紧力、竖向刚度、水平抗弯力、竖向阻尼和惯性力，保证设备能够在垂直方向上起到有效的减震效果。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种惯容型抗摇摆竖向隔振器，其特征在于，包括顶板、底板和设置在顶板和底板之间的隔振组件，所述隔振组件包括：
若干限制顶板和底板发生横向位移的竖向导向杆组件；
为竖向隔振器在垂直方向上提供阻尼的旋转式惯容器，所述旋转式惯容器的顶端和底端分别与顶板和底板连接；
若干两端分别连接在顶板和底板上的弹性件，所述弹性件为竖向隔振器提供复位刚度，以防止竖向隔振器发生较大位移损坏所述旋转式惯容器。
2.根据权利要求1所述的一种惯容型抗摇摆竖向隔振器，其特征在于，所述旋转式惯容器包括缸体和转动设置在所述缸体内的旋转叶轮，所述旋转叶轮的顶端和/或底端与滚珠螺母连接，所述旋转叶轮中部设置有一供滚珠丝杠穿过的通孔，所述滚珠丝杠与所述滚珠螺母配合形成运动副，所述滚珠丝杠的顶部与所述顶板连接，所述底板与所述滚珠丝杠的底部或者缸体的底部连接，所述缸体内设置有用以阻止旋转叶轮转动的阻尼介质。
3.根据权利要求2所述的一种惯容型抗摇摆竖向隔振器，其特征在于，所述旋转叶轮与滚珠螺母采用卡槽连接。
4.根据权利要求2所述的一种惯容型抗摇摆竖向隔振器，其特征在于，所述缸体包括缸筒、缸顶板、缸底板，所述缸顶板和缸底板中部设置有供旋转叶轮的顶部和底部穿出的圆孔，所述旋转叶轮的顶部和底部分别与缸顶板、缸底板通过轴承连接。
5.根据权利要求2所述的一种惯容型抗摇摆竖向隔振器，其特征在于，所述阻尼介质包括硅油。
6.根据权利要求1所述的一种惯容型抗摇摆竖向隔振器，其特征在于，所述弹性件包括弹簧，所述顶板和底板上分别设置有与弹簧的两端配合的上弹簧底座和下弹簧底座，所述弹簧的两端分别套设在所述上弹簧底座和下弹簧底座上，所述上弹簧底座和下弹簧底座的高度超过弹簧总长的15％。
7.根据权利要求6所述的一种惯容型抗摇摆竖向隔振器，其特征在于，所述弹性件包括四组，周向均匀分布在所述旋转式惯容器外周。
8.根据权利要求1所述的一种惯容型抗摇摆竖向隔振器，其特征在于，所述竖向导向杆组件包括固定在所述顶板上的导向杆和固定在底板上的导向套筒，所述导向杆插入所述导向套筒中，所述导向杆的外径与所述导向套筒的内径相互适配。
9.根据权利要求8所述的一种惯容型抗摇摆竖向隔振器，其特征在于，所述导向杆的顶端倒有坡口，所述导向杆与顶板通过坡口焊接的方式固定；所述导向套筒的底端倒有坡口，所述导向套筒与底板通过坡口焊接的方式固定。
10.根据权利要求1所述的一种惯容型抗摇摆竖向隔振器，其特征在于，所述竖向导向杆组件包括两组，对称分布在所述旋转式惯容器两侧。
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