CN203730646U - 带并联阻尼器的惯性质量蓄能式减振装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带并联阻尼器的惯性质量蓄能式减振装置，由弹簧A(1)和阻尼器A(2)并联组成传统隔振体(3)，由惯性质量蓄能器(6)和阻尼器B(7)并联，再和弹簧B(5)串联组成新型隔振体(4)，惯性质量蓄能式减振装置由传统隔振体(3)与新型隔振体(4)并联构成。本实用新型在减振装置工作空间不变的情况下，可以极大地改善悬上质量的振动特性，使减振装置的整体性能得到大幅提升。此外，本实用新型结构紧凑，在传统被动减振装置的基础上稍加改进即可，能够充分利用传统被动减振装置的成熟理论和工艺技术，而且不需要复杂的控制器、控制策略和电子元器件，不需要能量输入，成本低，可靠性高。

Description

带并联阻尼器的惯性质量蓄能式减振装置

技术领域

本实用新型涉及减振和隔振技术领域，具体指由惯性质量蓄能器、弹簧和阻尼器构成的减振装置。 

背景技术

减振装置的主要功能是改善悬上质量的振动特性，在执行该功能的同时，还必须将减振装置工作空间控制在允许的范围内。传统被动减振装置由弹簧和阻尼器并联，这种结构形式自确定至今已有百年历史，一直没有突破性进展。在传统被动减振装置中，一方面，采用较软的弹簧可获得较好的振动特性，另一方面，振动特性却总是以牺牲减振装置工作空间为代价的。为缓解这一矛盾，出现了主动和半主动减振装置。主动减振装置由于结构复杂、可靠性差、响应慢、能耗高、成本高，其研究仅仅停留在理论阶段。半主动减振装置能耗低，但时滞问题的存在限制了其性能的发挥，且商品化尚需较长时间。被动减振装置结构简单、成本低廉、功能可靠，在现阶段仍然具有较高的研究意义和工程价值。 

机械系统的减振装置和电学系统的滤波电路具有相似性，功能都是衰减输入信号中的有害频率。惯性质量蓄能器就是基于机电系统的相似性而引入的一种与电容器完全相似对应的机械元件。它的出现使得机械减振系统的力学元件和滤波电路的电学元件能够完美对应，从而使被动隔振装置的结构形式像滤波电路一样具有多样性。 

中国专利200810123830.8公开了一种惯性质量蓄能式悬架结构。由惯性质 量蓄能器和阻尼器并联，弹簧和另一个阻尼器并联，然后将两并联机构串联。理论上，这种悬架能有效缓解乘坐舒适性与行驶安全性之间的矛盾，然而在实际应用过程中，惯性质量蓄能器和阻尼器的并联体，在车体重力作用下很容易因“击穿”而失效，失效后的减振性能与传统隔振装置并无差别，而且失效瞬间会产生较大的冲击。为了解决惯性质量蓄能器和阻尼器的并联体因“击穿”而失效的问题，中国专利201010281331.9对上述结构进行了改进，在惯性质量蓄能器和阻尼器的并联体两端并联了一个弹簧，有效解决了“击穿”失效问题，但是，并联弹簧使减振效能有所下降，而且结构比较复杂，安装布置困难，只要其中一级并联体失效，整个装置将无法正常工作。 

随着工业技术的飞速发展，振源强度不断提高，然而对振动的限制却越来越严格，而且低碳、环保、节能成为了当今科技发展的趋势。传统被动减振装置已历经了百年的发展，理论成熟，性能可靠，成本低廉，惯性质量蓄能器的出现，使被动减振具有了更大的发展潜力。因此，工程上迫切需要一种性能优越，而且可以充分利用传统隔振装置成熟技术的新型被动减振装置。 

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：在弹簧和阻尼器并联的传统减振装置基础上，增加惯性质量蓄能器，在减振装置工作空间不变的前提下，最大限度的改善悬上质量的振动特性，而且能够充分利用传统被动减振装置已有的成熟理论和生产工艺。 

本实用新型解决该技术问题采用的技术方案是：一种带并联阻尼器的惯性质量蓄能式减振装置，其特征是由惯性质量蓄能器、弹簧A、弹簧B、阻尼器A和阻尼器B组成；其中弹簧A和阻尼器A并联组成传统隔振体，惯性质量蓄能器和阻尼器并联，再与弹簧串联，组成新型隔振体，所述传统隔振体与新型隔 振体并联。 

该带并联阻尼器的惯性质量蓄能式减振装置可以作为车辆悬架装置、驾驶员座椅减振装置或驾驶室悬置减振装置。 

与传统被动减振装置相比，本实用新型的有益效果是： 

1、惯性蓄能式减振装置能够抑制系统的共振，尤其是在低频部分。 

2、惯性蓄能式减振装置能缓解悬上质量振动特性和工作空间之间的矛盾，悬上质量振动特性有明显改善，但是减振装置工作行程没有增加。 

上述两个优势决定了该减振装置在性能上明显优于传统减振装置，此外，该装置结构简紧凑，不需要复杂的控制器、控制策略和电子元器件，不需要能量输入，成本低，可靠性高。 

附图说明

图1为传统被动减振装置结构示意图 

图2为带并联阻尼器的惯性质量蓄能式减振装置结构示意图 

图3为二自由度隔振系统模型示意图 

图4为采用图2所示的带并联阻尼器的惯性质量蓄能式减振装置作为图3所示的第二级隔振装置，与采用图1所示的传统减振装置作为图3所示的第二级隔振装置时，悬上质量加速度的幅频特性对比示意图 

图5为采用图2所示的带并联阻尼器的惯性质量蓄能式减振装置作为图3所示的第二级隔振装置，与采用图1所示的传统减振装置作为图3所示的第二级隔振装置时，减振装置工作行程的幅频特性对比示意图 

图中，1-弹簧A 2-阻尼器A 3-传统隔振体 4-新型隔振体 5-弹簧B 6-惯性质量蓄能器 7-阻尼器B 8-悬上质量 9-第二级减振装置 10-悬下质量 11-第一级减振装置 12-外界激励 

具体实施方式

下面结合附图和二自由度隔振实例对本实用新型作进一步的说明。 

本实用新型包括传统隔振体(3)和新型隔振体(4)。 

传统隔振体(3)即为传统减振装置，包括弹簧A(1)和阻尼器A(2)，弹簧A(1)和阻尼器A(2)并联，如图1所示。 

新型隔振体(4)包括惯性质量蓄能器(6)、阻尼器B(7)和弹簧B(5)，惯性质量蓄能器(6)先与阻尼器B(7)并联，惯性质量蓄能器(6)和阻尼器B(7)的并联体再与弹簧B(5)串联。 

带并联阻尼器的惯性质量蓄能式减振装置由上述传统隔振体(3)和新型隔振体(4)并联组成，如图2所示。 

本实用新型中的惯性质量蓄能器(6)实现形式有多种，可以采用齿轮齿条惯性质量蓄能器(Rack and pinion inerter，见美国专利7316303B2)、滚珠丝杠惯性质量蓄能器(Ball screw inerter，见美国专利2009/0108510A1)和液力惯性质量蓄能器(Hydraul ic inerter，见美国专利2009/0139225A1)中的一种。 

图3是二自由度隔振系统模型，由悬上质量(8)、第二级减振装置(9)、悬下质量(10)、第一级减振等效刚度(11)，外界激励(12)等部分组成。 

图4是采用图2所示减振装置作为图3所示的第二级减振装置(9)，与采用图1所示的传统减振装置作为图3所示的第二级减振装置(9)时，悬上质量加速度和减振装置工作行程的幅频特性对比示意图。从图4中可以看出，采用图2所示的惯性蓄能式隔振装置作为第二级减振装置，受低频激励时，悬上质量加速度和减振装置工作行程的幅值都有明显降低，减振效果有显著提高。 

在其他条件相同的情况下，本实用新型可以达到与上述中国专利200810123830.8公开的两级串联型惯性质量蓄能式悬架相近的性能指标，而且在以下方面存在明显优势： 

1、保留了弹簧A(1)和阻尼器A(2)并联的传统隔振体，使其两端可以承受静载荷，从而有效避免了惯性质量蓄能器因“击穿”而失效，更具有工程应用价值。 

2、将传统隔振体与新型隔振体并联，结构紧凑，在传统隔振装置布置形式的基础上稍加改进即可，可以沿用已有的成熟理论方法和工艺技术。 

3、将传统隔振体与新型隔振体并联，提升了减振装置的可靠性，即使新型隔振体失效，还可以保留弹簧A(1)和阻尼器A(2)并联的传统减振装置的减振效能。 

综上所述，本实用新型结构简单，可靠性高，虽然对传统减振装置改动较小，但是在减振装置工作空间保持不变的情况下，可以极大地改善悬上质量的振动特性，使减振装置的整体性能得到大幅提升。 

Claims (1)

1.一种带并联阻尼器的惯性质量蓄能式减振装置，其特征是由惯性质量蓄能器、弹簧A、弹簧B、阻尼器A和阻尼器B组成；其中弹簧A(1)和阻尼器A(2)并联组成传统隔振体(3)，惯性质量蓄能器(6)和阻尼器(7)并联，再与弹簧(5)串联，组成新型隔振体(4)，所述传统隔振体(3)与新型隔振体(4)并联。