CN2088241U

CN2088241U - 精密仪器隔振减震台

Info

Publication number: CN2088241U
Application number: CN 90225725
Authority: CN
Inventors: 杜中瑞; 左成林; 李淑芳; 程瑾
Original assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing
Current assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing
Priority date: 1990-12-13
Filing date: 1990-12-13
Publication date: 1991-11-06

Abstract

一种用于精密仪器的隔振减震台，它主要由放置仪器的台面和隔振减震系统所组成。台面包括用于固定仪器的卡板和仪器固定板；隔振减震系统主要是几个可以支撑台面的支腿，支腿内装有气缸、空气弹簧、推柱、限位器以及与台面连接的限位盘，支腿外侧还有气源、调平阀、背压阀。该隔振减震台自振频率低，隔振效果好，在X，Y，Z三个方向均能起隔振减震作用，既能够保证精密仪器在地面微振条件下正常工作，又可防止在地震设防烈度小于8度时仪器所遭到的破坏，而且隔振减震工作台安装、拆卸、移动都很方便。

Description

本实用新型涉及一种精密仪器的隔振减震台，用于隔离地面微振，保证精密仪器在地面微振条件下能正常工作；同时也可以防止精密仪器在地震设防烈度不大于8度时造成损坏。

精密仪器对工作环境的振动有极严格的限制。例如高精度天平，当基础振动的频率为f_o＜10HZ时，允许振动的振幅为0.6μm，f_o＞10HZ时，允许振动的振幅仅为0.5μm；高分辨的色谱－质谱－计算机联用仪，当基础振动的频率f_o＜6HZ时，允许振动的振幅仅为0.2μm。

地球表面任何地方无时无刻都有不同程度的振动，只是在一般情况下我们感觉不到，这种由大自然和地壳内部变化的各种因素所引起的微振，频率一般都在2～6HZ，振幅为0.1～3.0μm。人工振源如走路、开门、关门、机器的转动等都能使地面产生振动，其频率和振幅值与振源性质、分布等因素有关。无论是自然振源和人工振源产生的振动，都是不可避免的，因此对精密仪器的隔振和减震是很必要的。在有关的资料中，隔振措施大都是支承式或悬挂式基础台，减震器也大多是金属弹簧或橡胶阻尼块减震器。例如在《振动计算和隔振设计》（中国建筑工业出版社，1976年）和《机械工程手册》（机械工业出版社，1982年）及《隔振设计手册》（中国建筑工业出版社，1986年）等书所介绍的JG型、Z型、JD型、JX型减振器等，这些减振器的自振频率在4～15HZ之间，有的甚至更高，而且它们的刚度大，减振系数大，灵敏度低，不适用于高精度的精密仪器隔振和减震。

空气弹簧具有刚度小，自振频率低，阻尼可调，承载能力大，横向稳定性好的优点，而且在XYZ三个方向均能起隔振减震作用，用来做精密仪器的隔振减震元件，减小地面脉动的影响均有较好的效果，如《弹簧》（机械工业出版社，1982年11月）一书中所介绍的空气弹簧，但它只是在车辆的悬挂机构或隔震基础中使用。美国新港公司已将活塞式空气弹簧应用于可移动式的试验台（Newport corporation，“table system Instruction Manual”，1983）。由于活塞式空气弹簧只在垂直方向起作用，为解决水平方向的振动衰减问题，在活塞中增加结构较复杂的悬挂结构；由于该设备是气缸和支腿合而为一，气缸既受内压，又承受台面的负荷，这种受力状态对压力容器是不利的；台面采用蜂窝结构，结构复杂，焊接易变形，台面精度难于保证；无压力稳定控制，气源压力波动容易影响台面的工作稳定性。

本实用新型的目的是为了解决上述存在的问题，提供一个结构简单，隔振效率高，承载能力大，横向稳定性好，在X，Y，Z三个方向都能起到隔振减震作用的移动式精密仪器工作台。

本实用新型的任务通过下述方案来实现的。

本实用新型的结构是由放置仪器的台面和起隔振减震作用的支腿系统组成。所述的台面可以是矩形整体板式结构，并装有防止仪器滑动、倾覆的卡板和仪器固定板；所述的起隔振减震作用的支腿，包括支腿气缸、空气弹簧、推柱、限位盘、限位器以及调平阀、背压阀等。空气弹簧的大小口分别套装在气室上盖下端和气缸头部的外圆锥面上，推柱和限位盘、限位盘和台面分别连接在一起，推柱下端的锥部与气室上盘中心处的球面槽相对应，支腿的空心法兰上连接有调平阀，调平阀上带有能控制阀开关的控制杆，控制杆的自由端装有与台面紧密接触的触头，气缸的外侧装有控制气缸压力稳定的背压阀。

支腿上端的空心法兰上固定有三个限位器，并分别插入限位盘的三个缺口中。

支腿内的气缸头部中心处开有一个阻尼孔，其大小可控制和调节系统的阻尼。

调平阀的控制杆可以绕阀芯的中心任意转动，以控制阀的开关，控制杆的自由端的触头可以控制限位盘在限位器的高低位置，也即控制台面的水平度。

推柱的锥部与气室上盘球面槽，在台面静止时是分开的，其距离应保证台面运动时两者能够互相接触，并把台面顶起。

本实用新型的隔振减震系统是根据空气弹簧的原理工作的，即利用气囊中空气容积的变化来吸收振动能量。具体工作过程：当台面由于振动等原因向下运动时，与台面接触的触头下降使与之连接的控制杆自动把调平阀打开，空气进入气缸后，经阻尼孔进入气缸头部的空气弹簧，空气弹簧由于充气上升，与它连接的气室上盘也随之上升，推动推柱、限位盘和台面，使台面升到原来的位置，在台面上升过程中，控制杆跟着抬起，此时，调平阀自动关闭，进气口停止进气；反之，当台面上升时，与台面接触的触头也随之上升，与之连接的控制杆自动把调平阀放气口打开，气缸和空气弹簧的空气从放气口放空，此时调平阀的进气口仍处于关闭状态，空气无法进入气缸和空气弹簧中，台面由于自重作用而下降，当台面下降到原来的位置时，控制杆自动将调平阀放气口关闭，此时压缩空气不能进入气缸和空气弹簧，而气缸和空气弹簧的空气也不能从放气口放空，台面既不能上升，又不会下降，稳定在原来的位置上。

下面结合附图详细说明本实用新型的具体结构。

图1～3分别为精密仪器隔振减震台的正视图、俯视图、左视图；

图4为支腿（1）的结构图；

图5为限位盘（27）的正视剖面图和俯视图；

图6为推柱（26）的示意图。

由图1～3看出，本实用新型的隔振减震台主要由台面（4）和组成隔振减震系统的支腿（1）两部分构成。

所述的台面（4）可以是矩形整体板式结构或其它形状的异形结构，台面的底面的前后两边开有两条T形槽，每个槽里装有滑块（9），滑块的中心钻有螺纹孔，开有T形槽的卡板（7）通过螺栓（5）、锁紧螺母（11）、滑块（9）与台面（4）固定或松开螺栓（5）和锁紧螺母（11），使卡板（7）沿台面（4）横向移动；仪器固定板（8）也开有T形槽，它与卡板（7）用螺栓螺母（10）相连接，如松开螺栓螺母（10），仪器固定板（8）可沿卡板（7）上的T形槽纵向移动，使仪器可以安装在台面（4）的任意位置上。

所述的能支撑台面（4）的支腿（1），其结构为：

（1）支腿内装有气缸（14），在其头部中心处开有阻尼孔（25），空气弹簧（15）顶部有一气室上盖（30），空气弹簧（15）的大口装在气室上盖（30）下端的外圆锥面上，小口套装在气缸（14）头部外圆锥面上，空气弹簧（15）和气室上盖（30）用弹簧卡盘（17）和气室上盘（18）通过螺钉（16）夹紧，以防止空气弹簧（15）和气室上盖（30）脱开漏气；

（2）气室上盘（18）顶部中心处的球面槽与其上面的推柱（26）锥体部分（图6，26b）相对应，当台面（4）处于静止状态时，两个部分隔开一定距离；

（3）支腿上端焊有法兰（19），它通过螺栓（22）、螺母（21）与空心法兰（20）连接，空心法兰（20）上均布固定的三个限位器（24）同时插入具有三个缺口的限位盘（27）中，并保证限位盘（27）在限位器（24）中自由运动，限位盘和限位器主要用于限制台面的高低位置，以防台面过于倾斜造成仪器的移动或倾倒，还可避免损坏空气弹簧；

（4）推柱（26）和限位盘（27）、限位盘（27）和台面（4）分别通过螺栓（28，29）相连接；

（5）空心法兰（20）上装有调平阀（3），调平阀（3）的出口与气缸进气口（36）连接，调平阀（3）的进口与空气管线连接。调平阀（3）带有控制杆（31），控制杆的自由端装有与台面（4）底部接触的橡胶或塑料制的触头（31），控制杆可以绕阀的中心任意旋转，也可绕自身的固定轴中心自由上下运动，以控制调平阀的开关，触头（32）由于阀芯的推顶，始终保持与台面（4）底部紧密接触，触头（32）随台面（4）的运动而上升或下降，使与之连接的控制杆跟着运动，以控制调平阀（3）的开或关，使空气弹簧（15）充气或放气，从而实现控制台面（4）的位置。

（6）气缸（14）的外侧装有背压阀（6），当气缸（14）中压力高于给定值时，控制管（37）中的气压随之升高，背压阀（6）自动打开，空气从背压阀下端的放气口放出；反之，气缸（14）中压力低于给定值时，背压阀（6）则自动关闭，空气由管线（2）经调平阀（3）沿进气管（35）、气缸进气口（26）进入气缸（14）。调平阀（3）上的压力表（34）随时指示气缸中的压力。

图5所示限位盘（27）正视剖面图和俯视图，图中27a为限位盘（27）与台面（4）用螺栓（29）连接的螺栓孔，27b为推柱（26）和限位盘（27）用螺栓（28）连接的螺栓孔，27c为插入限位器（24）的缺口。

图6所示的推柱（26），26a为与限位盘（27）用螺栓连接的螺纹孔，26b是与气室上盘（18）的球面槽相对应的锥体。

所述的气缸（14），其容积可用下式计算：

式中：

Vt－气缸容积，cm³；

Vs－空气弹簧容积，cm³；

γ－多变指数，1.0～1.4；

P－内压力，MPa；

Pa－绝对压力，Pa＝P－1，MPa；

So－有效面积，So＝ 1/4 πDo，cm²；

Do－有效直径，cm；

Kz－垂直刚度，引起单位变形的量所需的力（N／cm）；

(dSc)/(dλ) －有效面积变化率；

λ－变形，cm。

所述的气缸（14）头部中心处开有阻尼孔，空气弹簧（15）内腔的空气通过此孔进入，其直径为0.5～3.0mm。

所述的空气弹簧（15）可以是膜式空气弹簧或囊式空气弹簧，以膜式空气弹簧较好，自由膜式空气弹簧最好，如113型自由膜式空气弹簧。

所述的调平阀（3），牌号为K3JC2－C4H－Z，福州仪器阀门厂生产。

所述的背压阀（6），牌号为YK－09，石油化工科学研究院机械厂生产。

此外，气缸（14）的外圆柱和支腿（1）的内圆柱面之间，气缸（14）的底部分别装有橡胶板（13、12），支腿（1）的下端套装橡胶座圈（38），限位器（24）上装有橡胶垫（23），他们的主要作用是为了缓冲、隔振和增加阻尼。

所述的支腿（1）可以是三个支腿或多于三个支腿。无论是三个支腿布置，还是超过三个支腿的布置，调平阀（3）只装三只，而背压阀（6）每个支腿均需装一只。当三个以上支腿布置时，未装调平阀的支腿与装调平阀的支腿用管线并联。一般情况下，台面一端的底部的两个支腿装两只调平阀，另一端的底部的一个支腿装一支调平阀，形成三点控制一个平面，当台面较大时，为减小台面的弯曲，中间可加装支腿。

本实用新型的隔振减震台与现有技术相比有如下优点：（1）由于采用膜式空气弹簧，系统自振频率低，在X，Y，Z三个方向的振动都能起衰减作用，不需要任何附加结构，系统阻尼可用改变阻尼孔的大小来调整；（2）气缸和支腿做成分离结构，气缸只承受内压，改善了压力容器的受力状态，降低了焊接要求；保证气缸工作安全；（3）气缸上增加背压阀，气源压力波动对空气弹簧无明显影响；（4）台面采用整体板式结构，加工容易，水平度容易保证，为固定仪器还增加了仪器固定部件。总之，本实用新型具有较好的隔振减震效果，既可以保证精密仪器在地面微振条件下正常工作，又可以防止地震在设防烈度小于8度时仪器遭到破坏，而且隔振减震工作台的安装、拆卸、移动都很方便。

Claims

1、一种用于精密仪器的隔振减震台，它是由放置仪器的台面和隔振减震系统所组成，台面包括用于固定仪器的固定部件，隔振减震系统包括空气弹簧、限位盘，其特征在于：

(1)台面(4)的底部前后两边开有T形槽，每个槽里放有滑块(9)，滑块的中心钻有螺纹孔，开有T形槽的卡板(7)通过螺栓(5)、锁紧螺母(11)、滑块(9)与台面(4)固定或沿台面(4)横向移动，仪器固定板(8)上也开有T形槽，通过螺栓螺母(10)，使其固定在卡板(7)上或沿卡板的T形槽纵向移动；

(2)隔振减震系统是几个能支撑台面(4)的支腿(1)，其结构：

(Ⅰ)支腿(1)内装有气缸(14)，气缸头部中心处开有阻尼孔(25)，空气弹簧(15)的顶部有一气室上盖(30)，空气弹簧(15)的大口套装在气室上盖(30)下端的外圆锥面上，小口套装在气缸(14)头部的外圆锥面上，空气弹簧(15)和气室上盖(30)用弹簧卡盘(17)和气室上盘(18)通过螺钉(16)夹紧；

(Ⅱ)气室上盘(18)顶部中心处的球面槽与推柱(26)下端的锥体部分(26b)相对应，台面(4)静止时两个部件隔开一定距离；

(Ⅲ)支腿上端焊有法兰(19)，并用螺栓(22)与空心法兰(20)相连接，空心法兰上均布固定的三个限位器(24)，同时插入具有三个缺口的限位盘(27)中；

(Ⅳ)推柱(26)和限位盘(27)、限位盘(27)和台面(4)分别通过螺栓(28，29)相连接；

(Ⅴ)空心法兰(20)上装有调平阀(3)，调平阀的出口与气缸(14)进气口(36)连接，调平阀上带有控制杆(31)，可在任意位置上控制阀的开关，控制杆(31)的自由端装有与台面(4)底部接触的触头(32)，以控制台面(4)的位置；

(Ⅵ)气缸(14)的外侧装有控制气压的背压阀(6)。

2、按照权利要求1所述的隔振减震台其特征在于组成隔振减震系统的支腿（1）可以是三个支腿或是多于三个支腿。

3、按照权利要求1或2所述的隔振减震台，其特征在于气缸（14）上的阻尼孔（25）的直径为0.5～3.0mm。

4、按照权利要求1或2所述的隔振减震台，其特征在于气室上盘（18）球面槽与推柱（26）下面的锥体（26b）静止时隔开的距离，要保证台面（4）运动时它们能够互相接触。

5、按照权利要求1或2所述的隔振减震台，其特征在于空气弹簧（15）可以是模式空气弹簧或是囊式空气弹簧，最好是自由模式空气弹簧。