CN206487818U - 准零刚度碟簧隔振器 - Google Patents

Abstract

一种准零刚度碟簧隔振器，解决了现有结构对有效隔振的振幅受限，大振幅振动隔振效果差的问题，包括底座，与底座组装在一起的导向套筒、导向轴及碟簧，其技术要点是：碟簧采用通过隔离环对接的上、下内开口槽蝶簧，上、下内开口槽蝶簧和隔离环均套装在承载导向轴的外周，上内开口槽蝶簧外周边支撑在通过与承载导向轴连接在一起的转接环底部，下内开口槽蝶簧外周边支撑在底座的顶部，承载导向轴插接在导向套筒内，导向套筒与底座固定连接，加载时承载导向轴沿导向套筒的内腔，在上、下内开口槽蝶簧的阻尼作用下沿轴向滑动。其设计合理，结构紧凑，与同类产品相比，隔振的振幅范围大，显著提高抗负载偏心能力，减小了摩擦阻力，达到更好的隔振效果。

Description

准零刚度碟簧隔振器

技术领域

本实用新型涉及一种隔振装置，特别是一种置于被隔振物体和激振源之间的准零刚度碟簧隔振器。属于低频或超低频隔振技术领域。

背景技术

目前，随着科技的进步和人们生活水平的提高，对设备的隔振性能，尤其是低频隔振性能提出越来越高的要求。然而，在日常生活中低频振动问题一直在困扰着人们。例如，车辆的低频振动会造成人们头晕、恶心等不适；对于高精度照相机，人们走路的轻微振动就会对摄像效果造成影响，产生很大的偏差等。对于振动控制主要有主动隔振、半主动隔振和被动隔振三种方式，考虑到结构的复杂程度和成本等因素，一般应用最多的方式为被动隔振。根据振动理论，被动隔振起始有效隔振频率是系统固有频率的1.4倍左右，系统固有频率越低，其隔振范围越大，效果越好。但是，对于传统结构，降低固有频率就意味着降低系统静刚度或是增加系统质量，从而造成系统静态位移加大。为了克服上述缺点，理想的隔振系统应该同时具有较高的静态刚度和较低的动态刚度（较低动态刚意味着较低系统固有频率），在承受较高的负载的同时保证系统固有频率较低，系统的隔振频率范围更大，隔着效果更好。

据专利文献报道，在公告号为CN203362993U的“具有准零刚度的单自由度垂直隔振系统”中，其公开的技术方案：包括底座和凹形刚性承载平台，两根导向轴对称固定于底座外圈，凹形刚性承载平台外圈穿过导向轴，蝶形弹簧倒置在底座中心轴和凹形刚性平台之间，蝶形弹簧上方的底座中心轴上嵌套轴套，线性弹簧介于轴套和凹形刚性承载平台之间。存在的主要问题是：其一，使用标准碟形弹簧作为减振核心部件，易受标准碟形弹簧结构自身的限制，能提供的准零刚度范围非常小，一般在1mm范围左右。由于准零刚度隔振器主要是利用其准零刚度性能来隔振，所以使其能够有效隔振的振幅非常受限，大振幅振动隔振效果差。其二，使用两个导向轴，当负载安装偏心时，系统会产生倾覆力矩造成导向轴互锁，将导致刚性平台与导向轴之间的摩擦力过大，影响减振效果； 其三，使用螺旋弹簧与碟形弹簧配合方式来实现准零刚度，因螺旋弹簧本身占用空间很大，故造成结构整体不够紧凑。

还有公布号为CN105240434A的“碟片弹簧准零刚度隔振器”，公开的结构主要包括碟片弹簧、压片、刚性外壳、线性弹簧、线性弹簧长度调节器组成。碟片弹簧外缘通过压片与刚性外壳连接，碟片弹簧中心与线性弹簧顶部固联，线性弹簧底部与线性弹簧长度调节器固联，线性弹簧长度调节器与刚性外壳螺纹连接。尽管其具有附加质量小、承载能力大、承载能力可调节等优点，但因使用标准碟片弹簧作为减振核心部件，故仍在上述专利存在的有效隔振的振幅非常受限等缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种准零刚度碟簧隔振器，解决了现有结构对有效隔振的振幅受限，大振幅振动隔振效果差的问题，其设计合理，结构紧凑，与同类产品相比，隔振的振幅范围大，显著提高抗负载偏心能力，减小了摩擦阻力，达到更好的隔振效果。

本实用新型所采用的技术方案是：该准零刚度碟簧隔振器包括底座，与底座组装在一起的导向套筒、导向轴及核心隔振部件碟簧，其技术要点是：所述导向轴采用设置可承装负载的空心承载导向轴，碟簧采用通过隔离环对接的上、下内开口槽蝶簧，上内开口槽蝶簧、隔离环和下内开口槽蝶簧均套装在承载导向轴的外周，上内开口槽蝶簧外周边支撑在通过与承载导向轴连接在一起的转接环底部，下内开口槽蝶簧外周边支撑在底座的顶部，承载导向轴插接在导向套筒内，导向套筒与底座固定连接，加载时承载导向轴沿滑导向套筒的内腔，在上、下内开口槽蝶簧的阻尼作用下沿轴向滑动。

所述转接环与承载导向轴通过固定螺栓连接在一起。

所述导向套筒采用无油石墨自润滑导向套筒，无油石墨自润滑导向套筒与底座通过加强螺栓连接在一起。

本实用新型具有的优点及积极效果是：由于本实用新型的核心隔振部件使用结构独特的通过隔离环对接的上、下内开口槽蝶簧结构，所以可以实现较大准零刚度隔振幅值，其设计合理，结构紧凑，与同类产品相比，隔振的振幅范围大，提高隔振效果。根据实际检测数据得知，在相同外径条件下，单个内开口槽蝶簧的准零刚度范围是普通碟簧的3倍以上，而同时使用两片内开口槽蝶簧对接叠加，并在中间设置隔离环的结构形式，使隔振的振幅达到单个标准碟簧6倍以上，隔振效果更佳。在对接叠加的两片内开口槽碟簧之间使用隔离环，不仅使整体结构更加紧凑，而且保证受压翻转时不互相干涉。承载导向轴插接在导向套筒内，加载时承载导向轴沿导向套筒的内腔，在上、下内开口槽蝶簧的阻尼作用下沿轴向滑动，采用这种导向套筒与承载导向轴相配合的轴向传动结构，可以在显著提高抗负载偏心能力的同时，大大地减小了摩擦阻力，从而达到更好的隔振效果。因此，本实用新型从根本上解决了现有结构对有效隔振的振幅受限，大振幅振动隔振效果差的问题。

附图说明

以下结合附图对本实用新型作进一步描述。

图1是本实用新型一种结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1施加额定负载后的结构示意图；

图4是图3的俯视图；

图5是图1中内开口槽碟簧的一种结构示意图；

图6是图5沿A-A线的剖视图。

图中序号说明：1底座、2导向套筒、3上内开口槽蝶簧、4下内开口槽弹簧、5转接环、6固定螺栓、7承载导向轴、8隔离环、9加强螺栓、10负载。

具体实施方式

根据图1～6详细说明本实用新型的具体结构。该准零刚度碟簧隔振器包括底座1，与底座1组装在一起的导向套筒、导向轴及核心隔振部件碟簧等部件。其中碟簧不用普通碟簧，采用结构独特的二个内开口槽蝶簧，也可以根据实际需要采用多个上内开口槽蝶簧3与下内开口槽蝶簧4相结合的叠加结构。上内开口槽蝶簧3、隔离环8和下内开口槽蝶簧4均套装在承载导向轴7的外周。导向套筒2采用无油石墨自润滑导向套筒，导向轴采用设置可承装负载10的空心承载导向轴7。本实施例中将上内开口槽蝶簧3、下内开口槽蝶簧4的开口端，通过隔离环8相对接组合在一起，上内开口槽蝶簧3的外周边支撑在转接环5底部，转接环5与承载导向轴7的连接，可以通过固定螺栓6连接或其它固定方式连接在一起。下内开口槽蝶簧4外周边支撑在底座1的顶部。承载导向轴7插接在无油石墨自润滑导向套筒2内，无油石墨自润滑导向套筒2与底座1的连接，可以通过加强螺栓9连接或其它固定方式在一起。加载时承载导向轴7沿无油石墨自润滑导向套筒2的内腔，在上、下内开口槽蝶簧3、4的阻尼作用下沿轴向滑动,就能够达到准零刚度隔振效果。

结构原理：对于内开口槽碟簧的结构如图5、6所示，当未开槽部分的高度H与厚度t之比在1.4左右时，随着竖直方向负载增加其竖直方向载荷-位移就会出现水平（或接近水平）段。在该水平段，内开口槽碟簧被向下压缩，但是负荷大小基本不变，系统刚度接近零，即所谓准零刚度特性。本实用新型就是利用内开口槽碟簧的这种准零刚度特性进行隔振的。将这种隔振器放置在激振源和被隔振物体之间，一端与激振源连接，另一端与被隔振物体连接。被隔振物体放在隔振器上面后，物体自身重量压缩隔振器，使其正好处于准零刚度区间，此时被隔振物体在自身重力和隔振系统反力作用下处于平衡状态。当激振源发生振动时，隔振器与其连接的一端随其振动，当振动范围在隔振系统准零刚度范围内时，位移变化但是系统刚度不变，也就是隔着系统作用在被隔振物体上的反作用力是不变的。根据牛顿第二定律，被隔振物体受力平衡，继续保持静止状态，激振源振动没有传递到被隔振物体，达到隔振目的。由上面可见隔振系统准零刚度范围大小对其隔振性能有着至关重要的影响。

实施状态：图1为初始状态，当负载10安放在承载导向轴3上，与承载导向轴7刚性连接的转接环5压缩上、下内开口槽碟簧3、4一起向下运动。由于上、下内开口槽碟簧3、4之间安装有隔离环8，两个碟簧可以运动到翻转位置而不干涉。当系统向下运动到图3状态，也就是上、下内开口槽碟簧3、4处于压平位置时，每个内开口槽碟簧的变形量为h₀，被隔振物体向下移动量为2h₀，这个位置是该隔振系统的平衡状态。

Claims (3)

1.一种准零刚度碟簧隔振器，包括底座，与底座组装在一起的导向套筒、导向轴及核心隔振部件碟簧，其特征在于：所述导向轴采用设置可承装负载的空心承载导向轴，碟簧采用通过隔离环对接的上、下内开口槽蝶簧，上内开口槽蝶簧、隔离环和下内开口槽蝶簧均套装在承载导向轴的外周，上内开口槽蝶簧外周边支撑在通过与承载导向轴连接在一起的转接环底部，下内开口槽蝶簧外周边支撑在底座的顶部，承载导向轴插接在导向套筒内，导向套筒与底座固定连接，加载时承载导向轴沿导向套筒的内腔，在上、下内开口槽蝶簧的阻尼作用下沿轴向滑动。

2.根据权利要求1所述的准零刚度碟簧隔振器，其特征在于：所述转接环与承载导向轴通过固定螺栓连接在一起。

3.根据权利要求1所述的准零刚度碟簧隔振器，其特征在于：所述导向套筒采用无油石墨自润滑导向套筒，无油石墨自润滑导向套筒与底座通过加强螺栓连接在一起。