CN204791945U - 一种抗横向冲击的主被动混合隔振器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种抗横向冲击的主被动混合隔振器，属于振动噪声控制技术领域；包括：被动隔振器组件、主动执行器组件及力传递组件；所述力传递组件用于连接被动隔振器组件和主动执行器组件，及被动隔振器组件和主动执行器组件之间力的传递；所述被动隔振器组件实现对设备静载荷的支撑，及通过力传递组件实现对横向冲击的力的衰减，保证主动执行器组件的正常工作，具有被动隔振性能；所述主动执行器组件在通电时产生径向的输出力，输出力通过力传递组件传递到被动隔振器组件与原有径向冲击的激励力相反，实现对径向振动的衰减。该隔振器的主动执行器嵌入在被动减振器中间，集成度高，且当应用对象受到横向冲击时，主动执行器依旧能正常工作。

Description

一种抗横向冲击的主被动混合隔振器

技术领域

本实用新型属于振动噪声控制技术领域，具体涉及一种抗横向冲击的主被动混合隔振器。

背景技术

目前舰船减振降噪受到广泛的关注及重视，为降低设备的振动噪声采取了很多减振措施，较为常用的减振措施为被动减振，常用的有单层隔振、双层隔振、浮筏以及舱筏隔振。随着减振装置的进一步应用，常开动力设备及间断开启设备由于采用被动减振技术已经取得了很好的隔振效果，但针对隐身性能要求极高的舰船，仅仅采用常规被动控制措施显然难以满足其战术技术要求，因此目前国内外很多设计者在已有减振设计技术基础上融合主动控制技术，以期提高机械设备中低频振动噪声控制效果。

振动噪声主动控制技术适应性强，对低频线谱振动噪声具有很好控制效果，其基本原理就是在被控振动系统中引入次级振源(主动控制力)，通过一定的控制策略或算法调节对被控系统施加的主动控制力，使其产生的振动响应与原激励的振动响应相抵消。主动控制中主要的组成部件主动执行器是实现控制效果的关键环节。

目前，通常将主动控制中的主动执行器与被动减振器组合形成主被动混合隔振器，混合形式有串联和并联两种形式，串联式需在高度方向留有足够的空间，并联式对抗冲击性能设计要求较高。因此在总体空间要求紧张的情况下，并联式主被动混合隔振器适应性较好，目前通用的设计形式有两种，一种是执行器直接刚性连接设备和基座上，所需高度空间小，但仅能应用在无横向冲击的对象上；一种是采用无接触式的电磁执行器，所需高度空间小，但在设备或基座发生位移时，有效磁通量发生变化，输出力呈非线性，对控制算法要求高。目前这种设计均给使用带来了一定的困难，工程应用性不高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种抗横向冲击的主被动混合隔振器，该隔振器的主动执行器嵌入在被动减振器中间，集成度高，且当应用对象受到横向冲击时，主动执行器依旧能正常工作。

本实用新型是通过下述技术方案实现的：

一种抗横向冲击的主被动混合隔振器，包括：被动隔振器组件、主动执行器组件及力传递组件；

所述力传递组件用于连接被动隔振器组件和主动执行器组件，及被动隔振器组件和主动执行器组件之间力的传递；

所述被动隔振器组件实现对设备静载荷的支撑，及通过力传递组件实现对横向冲击的力的衰减，保证主动执行器组件的正常工作，具有被动隔振性能；

所述主动执行器组件在通电时产生径向的输出力，输出力通过力传递组件传递到被动隔振器组件与原有径向冲击的激励力相反，实现对径向振动的衰减。

进一步的，所述被动隔振器组件包括：上安装面板、盖板、下安装面板及气囊减振器囊体；

所述上安装面板上设有中心通孔；

气囊减振器囊体的一端固定在下安装面板上，上安装面板固定在气囊减振器囊体的另一端；盖板固定在上安装面板的中心通孔处，并与上安装面板的表面保持间隙。

进一步的，所述主动执行器组件包括：外壳、上线圈绕组、衔铁、下线圈绕组、上固定架、上永磁体、下固定架、下永磁体及底板；

所述外壳为一端开放一端封闭的壳体，壳体的封闭端的中心开有通孔；

所述上固定架和下固定架均为带有两个同轴环形腔的环形架；

外壳的开放端固定在底板上，上固定架和下固定架均位于外壳的内部，其中，上固定架固定在外壳的封闭端，下固定架固定在底板上，上固定架和下固定架的端面保持间隙；衔铁安装在上固定架和下固定架的间隙中；上永磁体套装在上固定架的小环形腔中，上线圈绕组的线圈绕装在上固定架的大环形腔中；下永磁体套装在下固定架的小环形腔中，下线圈绕组的线圈绕装在下固定架的大环形腔中；所述上永磁体和下永磁体在垂直方向上的极性相反，上线圈绕组和下线圈绕组的线圈缠绕的方向一致。

进一步的，所述力传递组件包括：滚珠、出力杆盘及垫片；

所述出力杆盘由杆和盘组成，盘上加工有与滚珠直径相同的孔来固定滚珠；滚珠分别固定在出力杆盘的两个端面上的相应孔中；

主动执行器组件位于被动隔振器组件的气囊减振器囊体内部，并固定在被动隔振器组件的下安装面板上；出力杆盘的盘安装在被动隔振器组件的盖板与上安装面板的间隙中，出力杆盘的盘分别通过滚珠与盖板及上安装面板滑动配合；垫片固定在滚珠与盖板及上安装面板的接触处；出力杆盘的杆穿过主动执行器组件的外壳的通孔后，与主动执行器组件的衔铁连接，衔铁的两端通过螺母进行限位及固定。

进一步的，还包括锁紧装置；所述锁紧装置为螺栓旋入式或齿带卡箍式，用于主被动混合隔振器安装时的高度调整；两个或两个以上锁紧装置均布于气囊减振器囊体外部，锁紧装置的一端与上安装面板连接，另一端与下安装面板连接。

进一步的，所述的气囊减振器囊体为帘线层缠绕的单球或环形气囊囊体或圆柱型橡胶体。

进一步的，所述上永磁体和下永磁体均为钕铁硼的稀土永磁体。

进一步的，出力杆盘和垫片均需进行淬火处理。

进一步的，所述滚珠的个数根据传递的输出力确定。

工作原理：首先，调整锁紧装置使被动隔振器保持在实际安装状态下的高度上；然后，向气囊减振器囊体中充气，使其充满气体；最后，卸掉上述安装好的锁紧装置，形成最终的抗横向冲击的主被动混合式隔振器；

振动件放置于被动隔振器组件的上安装面板上；

当主被动混合式隔振器受到横向冲击时，上安装面板在横向冲击的作用下进行水平移动，出力杆盘通过上滚珠和下滚珠在上安装面板及盖板上滚动，出力杆盘与上安装面板发生相对横向运动，出力杆盘保持不动，保证横向冲击时主动执行器组件的相对位置不变，确保主动执行器组件在受横向冲击时的正常工作；

当主被动混合式隔振器受到径向冲击时，根据控制需要向上线圈绕组和下线圈绕组中通入不同大小的交变电流，通过电磁学可知在衔铁处会产生交变的输出力，输出力通过出力杆盘传递给上安装面板，使传递到上安装面板上的力与原有径向冲击的激励力相反，达到衰减传递到基座的力的目的，提高隔振装置减振性能；

当上线圈绕组和下线圈绕组通入垂直向里的电流时，下线圈绕组产生与下永磁体极性相同的磁场，而上线圈绕组产生与上永磁体极性相反，故衔铁产生向下的压力；当衔铁产生向下压力时，压力通过出力杆盘—下滚珠—下垫片向上安装面板提供向下的压力；

当上线圈绕组和下线圈绕组通入垂直向外的电流时，下线圈绕组产生与下永磁体极性相反的磁场，而上线圈绕组产生与上永磁体极性相同，故衔铁产生向上的推力；当衔铁产生向上推力时，推力通过出力杆盘—上滚珠—上垫片—盖板向上安装面板提供向上的推力；

因此，通过改变线圈绕组的电流方向，使主动执行器组件产生交变的电磁力。

有益效果：(1)本实用新型的主被动式混合隔振器在受到横向冲击时，通过出力杆盘与上安装面板的滚珠的滚动来保证主动执行器组件的相对位置不变，实现混合隔振器在冲击时依然能有效工作，不会出现非线性现象；不影响其正常工作，提高其工程应用性。

(2)本实用新型通过改变上线圈绕组及下线圈绕组的电流方向，可在衔铁处会产生交变的输出力，输出力通过出力杆盘传递给上安装面板，使传递到上安装面板上的力与原有径向冲击的激励力相反，达到衰减传递到基座的力的目的，提高隔振装置减振性能。

(3)本实用新型的混合式隔振器的主动执行器组件可以与多种被动隔振器进行组合，且安装方式简单可靠，灵活多变，拆装方便，通用程度高。

附图说明

附图1为本实用新型的主剖视图；

附图2为本实用新型的俯视图；

附图3～4为混合隔振器主动输出力的原理示意图；

附图5～6为混合隔振器的力的传递关系示意图；

附图7为本实用新型受横向冲击时输出力结构相对位置示意图。

其中：1-上安装面板，2-上面板锁紧螺栓，3-盖板锁紧螺栓，4-盖板，5-上滚珠，6-出力杆盘，7-上垫片，8-下滚珠，9-下垫片，10-外壳，11-上线圈绕组，12-衔铁，13-下线圈绕组，14-上固定架锁紧螺栓，15-气囊减振器囊体，16-上固定架，17-上永磁体，18-上锁紧螺母，19-下锁紧螺母，20-下固定架，21-下永磁体，22-下安装面板，23-外壳锁紧螺栓，24-下固定架锁紧螺栓，25-底板，26-下面板锁紧螺栓，27-锁紧装置。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本实用新型进行详细描述。

本实用新型提供了一种抗横向冲击的主被动混合隔振器，包括：被动隔振器组件、主动执行器组件及力传递组件；

所述被动隔振器组件包括：上安装面板1、盖板4、下安装面板22、气囊减振器囊体15及锁紧装置27；

所述锁紧装置27为螺栓旋入式或齿带卡箍式，用于主被动混合隔振器安装时的高度调整，正常工作状态不安装；

所述的气囊减振器囊体15为帘线层缠绕的单球或环形气囊囊体或圆柱型橡胶体；

所述上安装面板1上设有中心通孔；

气囊减振器囊体15的一端通过下面板锁紧螺栓26固定在下安装面板22上，上安装面板1通过上面板锁紧螺栓2固定在气囊减振器囊体15的另一端；盖板4通过盖板锁紧螺栓3固定在上安装面板1的中心通孔处，并与上安装面板1的表面保持间隙；两个锁紧装置27均位于气囊减振器囊体15外部的相对位置，锁紧装置27的一端与上安装面板1连接，另一端与下安装面板22连接；

所述主动执行器组件包括：外壳10、上线圈绕组11、衔铁12、下线圈绕组13、上固定架16、上永磁体17、下固定架20、下永磁体21及底板25；

所述外壳10为一端开放一端封闭的圆柱壳体，圆柱壳体的封闭端的中心开有通孔；

所述上固定架16和下固定架20均为带有两个同轴环形腔的环形架；

所述上永磁体17和下永磁体21均为钕铁硼高性能的稀土永磁体或其他的高性能永磁体；

外壳10的开放端通过外壳锁紧螺栓23固定在底板25上，上固定架16和下固定架20均位于外壳10的内部，其中，上固定架16通过上固定架锁紧螺栓14固定在外壳10的封闭端，下固定架20通过下固定架锁紧螺栓24固定在底板25上，上固定架16和下固定架20的端面保持间隙；衔铁12安装在上固定架16和下固定架20的间隙中；上永磁体17套装在上固定架16的小环形腔中，上线圈绕组11的线圈绕装在上固定架16的大环形腔中；下永磁体21套装在下固定架20的小环形腔中，下线圈绕组13的线圈绕装在下固定架20的大环形腔中；其中，上永磁体17和下永磁体21在垂直方向上的极性相反，上线圈绕组11和下线圈绕组13的线圈缠绕的方向一致；主动执行器组件位于被动隔振器组件的气囊减振器囊体15内部，并固定在被动隔振器组件的下安装面板22上；

所述力传递组件包括：上滚珠5、出力杆盘6、上垫片7、下滚珠8及下垫片9；

所述出力杆盘6由杆和盘组成，盘上加工有与上滚珠5及下滚珠8直径相同的孔来固定上滚珠5及下滚珠8，杆末端加工有粗牙螺纹，用于与衔铁12的固定；出力杆盘6需进行淬火处理以满足上滚珠5及下滚珠8滚动时的硬度要求；

所述的上垫片7和下垫片9需进行淬火处理，以满足上滚珠5及下滚珠8滚动时的硬度要求，同时应满足平面度的要求；

所述上滚珠5及下滚珠8的个数根据传递的输出力自行确定；

上滚珠5及下滚珠8分别固定在出力杆盘6的盘的两个端面上的相应孔中；带上滚珠5及下滚珠8的出力杆盘6的盘安装在被动隔振器组件的盖板4与上安装面板1的间隙中；其中，上滚珠5位于出力杆盘6的盘与盖板4的间隙中，下滚珠8位于出力杆盘6的盘与上安装面板1的间隙中；上垫片7固定在上滚珠5与盖板4的接触处，下垫片9固定在下滚珠8与上安装面板1的接触处，使得上滚珠5及下滚珠8能够在上垫片7及下垫片9上自由滚动，并无卡滞线现象；出力杆盘6的杆穿过主动执行器组件的外壳10的通孔后，与主动执行器组件的衔铁12通过螺纹连接，衔铁12的两端通过上锁紧螺母18和下锁紧螺母19进行限位及固定。

工作原理：首先，调整锁紧装置27使被动隔振器保持在实际安装状态下的高度上；然后，向气囊减振器囊体15中充气，使其充满气体；最后，卸掉上述安装好的锁紧装置27，形成最终的抗横向冲击的主被动混合式隔振器；

振动件放置于被动隔振器组件的上安装面板1上；

当主被动混合式隔振器受到横向冲击时，参见附图7，上安装面板1在横向冲击的作用下进行水平移动，出力杆盘6通过上滚珠5和下滚珠8在上安装面板1及盖板4上滚动，出力杆盘6与上安装面板1发生相对横向运动，出力杆盘6保持不动，保证横向冲击时主动执行器组件的相对位置不变，确保主动执行器组件在受横向冲击时的正常工作；

当主被动混合式隔振器受到径向冲击时，根据控制需要向上线圈绕组11和下线圈绕组13中通入不同大小的交变电流，通过电磁学可知在衔铁12处会产生交变的输出力，输出力通过出力杆盘6传递给上安装面板1，使传递到上安装面板1上的力与原有径向冲击的激励力相反，达到衰减传递到基座的力的目的，提高隔振装置减振性能；

参见附图3、5，当上线圈绕组11和下线圈绕组13通入垂直向里的电流时，下线圈绕组13产生与下永磁体21极性相同的磁场，而上线圈绕组11产生与上永磁体17极性相反，故衔铁12产生向下的压力；当衔铁12产生向下压力时，压力通过出力杆盘6—下滚珠8—下垫片9向上安装面板1提供向下的压力；

参见附图4、6，当上线圈绕组11和下线圈绕组13通入垂直向外的电流时，下线圈绕组13产生与下永磁体21极性相反的磁场，而上线圈绕组11产生与上永磁体17极性相同，故衔铁12产生向上的推力；当衔铁12产生向上推力时，推力通过出力杆盘6—上滚珠5—上垫片7—盖板4向上安装面板1提供向上的推力；

因此，通过改变线圈绕组的电流方向，使主动执行器组件产生交变的电磁力。

综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种抗横向冲击的主被动混合隔振器，其特征在于，包括：被动隔振器组件、主动执行器组件及力传递组件；

所述力传递组件用于连接被动隔振器组件和主动执行器组件，及被动隔振器组件和主动执行器组件之间力的传递；

所述被动隔振器组件实现对设备静载荷的支撑，及通过力传递组件实现对横向冲击的力的衰减，保证主动执行器组件的正常工作，具有被动隔振性能；

所述主动执行器组件在通电时产生径向的输出力，输出力通过力传递组件传递到被动隔振器组件与原有径向冲击的激励力相反，实现对径向振动的衰减。

2.如权利要求1所述的一种抗横向冲击的主被动混合隔振器，其特征在于，所述被动隔振器组件包括：上安装面板(1)、盖板(4)、下安装面板(22)及气囊减振器囊体(15)；

所述上安装面板(1)上设有中心通孔；

气囊减振器囊体(15)的一端固定在下安装面板(22)上，上安装面板(1)固定在气囊减振器囊体(15)的另一端；盖板(4)固定在上安装面板(1)的中心通孔处，并与上安装面板(1)的表面保持间隙。

3.如权利要求1所述的一种抗横向冲击的主被动混合隔振器，其特征在于，所述主动执行器组件包括：外壳(10)、上线圈绕组(11)、衔铁(12)、下线圈绕组(13)、上固定架(16)、上永磁体(17)、下固定架(20)、下永磁体(21)及底板(25)；

所述外壳(10)为一端开放一端封闭的壳体，壳体的封闭端的中心开有通孔；

所述上固定架(16)和下固定架(20)均为带有两个同轴环形腔的环形架；

外壳(10)的开放端固定在底板(25)上，上固定架(16)和下固定架(20)均位于外壳(10)的内部，其中，上固定架(16)固定在外壳(10)的封闭端，下固定架(20)固定在底板(25)上，上固定架(16)和下固定架(20)的端面保持间隙；衔铁(12)安装在上固定架(16)和下固定架(20)的间隙中；上永磁体(17)套装在上固定架(16)的小环形腔中，上线圈绕组(11)的线圈绕装在上固定架(16)的大环形腔中；下永磁体(21)套装在下固定架(20)的小环形腔中，下线圈绕组(13)的线圈绕装在下固定架(20)的大环形腔中；所述上永磁体(17)和下永磁体(21)在垂直方向上的极性相反，上线圈绕组(11)和下线圈绕组(13)的线圈缠绕的方向一致。

4.如权利要求1、2或3所述的一种抗横向冲击的主被动混合隔振器，其特征在于，所述力传递组件包括：滚珠、出力杆盘(6)及垫片；

所述出力杆盘(6)由杆和盘组成，盘上加工有与滚珠直径相同的孔来固定滚珠；滚珠分别固定在出力杆盘(6)的盘的两个端面上的相应孔中；

主动执行器组件位于被动隔振器组件的气囊减振器囊体(15)内部，并固定在被动隔振器组件的下安装面板(22)上；出力杆盘(6)的盘安装在被动隔振器组件的盖板(4)与上安装面板(1)的间隙中，出力杆盘(6)的盘分别通过滚珠与盖板(4)及上安装面板(1)滑动配合；垫片固定在滚珠与盖板(4)及上安装面板(1)的接触处；出力杆盘(6)的杆穿过主动执行器组件的外壳(10)的通孔后，与主动执行器组件的衔铁(12)连接，衔铁(12)的两端通过螺母进行限位及固定。

5.如权利要求2所述的一种抗横向冲击的主被动混合隔振器，其特征在于，还包括锁紧装置(27)；所述锁紧装置(27)为螺栓旋入式或齿带卡箍式，用于主被动混合隔振器安装时的高度调整；两个或两个以上锁紧装置(27)均布于气囊减振器囊体(15)外部，锁紧装置(27)的一端与上安装面板(1)连接，另一端与下安装面板(22)连接。

6.如权利要求2所述的一种抗横向冲击的主被动混合隔振器，其特征在于，所述的气囊减振器囊体(15)为帘线层缠绕的单球或环形气囊囊体或圆柱型橡胶体。

7.如权利要求3所述的一种抗横向冲击的主被动混合隔振器，其特征在于，所述上永磁体(17)和下永磁体(21)均为钕铁硼的稀土永磁体。

8.如权利要求4所述的一种抗横向冲击的主被动混合隔振器，其特征在于，出力杆盘(6)和垫片均需进行淬火处理。

9.如权利要求4所述的一种抗横向冲击的主被动混合隔振器，其特征在于，所述滚珠的个数根据传递的输出力确定。