CN2135684Y

CN2135684Y - 一种高阻尼多股弹簧减振器

Info

Publication number: CN2135684Y
Application number: CN 91217637
Authority: CN
Inventors: 金仁端; 金亮
Original assignee: Research Inst Of Labour Protection Of Heilongjiang Prov
Current assignee: Research Inst Of Labour Protection Of Heilongjiang Prov
Priority date: 1991-07-03
Filing date: 1991-07-03
Publication date: 1993-06-09
Anticipated expiration: 2001-07-03

Abstract

本实用新型属于一种高阻尼多股弹簧减振器，它是在现有技术上进行了改进，即采用至少两股以上等径圆形截面金属材卷绕而成的圆柱形，截面内各股的外圆弧可构成一外接圆而内圆弧可构成一内切圆，内切圆可设置与其相切的芯子。其主要是利用线材之间的干摩擦阻尼作用吸收弹簧承载的振动动量，从而获得最佳的减振效果，其具有高阻尼、耐用的特点，同时具有容易加工制造、成本低、适应性强的特点。

Description

本实用新型属于弹簧减振器，特别是一种高阻尼多股弹簧减振器。

在工程实际应用中，设计自振频率低又有较理想阻尼性能的减振器是一个困难问题，国内外厂家曾生产出：金属弹簧和油阻尼减振器（德国GERB公司）；金属弹簧和橡胶组合减振器（又称ZT型阻尼减振器）；阻尼可调空气弹簧减振器（JQZ型空气阻尼减振器）等。上述各类减振器均是利用液体油、空气有孔或缝隙中往返流动产生摩擦阻力和橡胶自身内耗来补偿金属弹簧阻尼很小（D＝0.006）的缺陷。但是采用液体、气体阻尼器和橡胶自身内耗阻尼组合成的减振器，存在密封要求较高，结构复杂，适应性差，使用范围窄，制造成本高，承荷能力受限制等不足。

本实用新型针对现有技术存在的不足进行了改进，提供一种承载力大，耐久性好，适应性强，成本低的高阻尼多股弹簧减振器。

本实用新型是通过下列方式予以实现的：一种高阻尼多股弹簧减振器，包括底盘及其上的垫块、减振弹簧、垫圈及固定螺母和螺栓，其特征在于：所说的减振弹簧设计采用至少两股以上等径圆形截面金属线材卷绕而成的圆柱形，其截面内各股的外圆弧可以构成一个外接圆而其内圆弧可以构成一个内切圆，上述所说的至少两股以上等径圆形截面金属线材卷绕而成的圆柱形中，至少两股以上，指的是可以两股、3股或4股，也可以是5股或6股，还可以是7或8股，当然还可以是9或10股，以及11或12股，或者12股以上，通过多股金属丝的股数（或根数）、卷绕方式、金属丝（或称金属线材）、表面处理方式来调节阻尼大小，再经不同卷绕组合（通常采用D₂／d的关系，D－螺旋节径，d－金属丝或线材直径）。构成了不同承载能力的高阻尼减振弹簧。线径粗、根数（股数）多、承力亦大，采用冷拉金属丝的线径为0.025～5mm（也可以采用5～10mm），根数为3～9股为宜，如果根数过多，使卷绕曲率半径过小，剩余应力大影响成型弹簧使用寿命。前述所说的内切圆，在其内可以设置与其相切的芯子，其可以是一个整体的圆形芯子，通常采用金属材料，随股数的增加，其多股弹簧的总的截面增大，因此其内切圆增大，芯子的直径将不断增大。

所说的芯子可以是与前述的减振弹簧中各股的直径相同的若干个金属丝构成，该芯子的若干个金属丝的圆形截面的外圆弧可以构成一个外接圆，其尺寸大小恰好与前述的减振弹簧中各股的内圆弧构成的内切圆直径相同。另外，说的芯子还可以是与前述的减振弹簧中各股的直径不同的若干金属丝构成，该芯子若干个金属丝的圆形截面的外圆弧可以构成一个外接圆，其尺寸大小恰好与前述的减振弹簧中各股的内圆弧构成的内切圆直径相同。所说的若干个金属丝根根股数不同而增减，股数多，则金属丝个数也增多，对于2～12股范围内通常为1～3个，3、4、5股时（指外圈），通常不需要与各股等径的芯子（因放不进去，见图6、7、8和图16、17、18），6股～12股以后才可加入与各股等径的芯子，6、7、8股时为一个，9－12股时为2～4个。股数增加，其个数还将增加。

所说的减振弹簧可以单个或两个以上及它们与普通弹簧组合装配构成一个减振单元安装在减振器上（见图2、图4、图5）。

本实用新型和现有技术相比，具有承载力大，耐久性好，适应性强，成本低等特点。同时，其具有另一个重要特点，即可以克服普通金属弹簧阻尼很小（阻尼比为0.006～0.008，本技术阻尼比为0.1～0.6），克服了橡胶减振器易收温度、油质、臭氧等侵蚀老化的不足。

图1是本实用新型的第一种结构总体结构示意图。

图2是本实用新型第二种结构总体结构示意图。

图3为成形后多股的减振弹簧结构图。

图4为两个多股的减振弹簧组合在一起构成的减振单元。

图5为一个多股的减振弹簧与普通弹簧组合在一起构成的减振单元。

图6～图15为3～12股时的多股减振弹簧的芯子为整体的圆形芯子时的截面放大图，随股数增加，芯子的直径也增大。

图16～图25为3～12股时的多股减振弹簧的芯子为与外圈各股的直径相同的若干个金属丝构成的芯子的截面放大图。

图26～图29为多股减振弹簧其它排列方式的截面图，其中图27为减振弹簧的股为两圈排列时的情况，实际情况中像这样类似的排列方式可以很多。

图中：1螺栓、2螺母、3弹簧垫圈、4斜垫圈、5定位板、6上罩、7减振弹簧、8下罩、9垫块、10螺栓、11垫圈、12橡胶垫圈、13胶木、14底盘、15橡胶板、16普通弹簧、17股、18整体的圆形芯子、19与各股等径的若干个金属构成的芯子、20多圈芯子。

本实用新型的最佳实施例，如图1－29所示。一种高阻尼多股弹簧减振器，包括底盘14及其上的垫块9、减振弹簧7、垫圈及固定螺母和螺栓，其特征在于：所说的减振弹簧7设计采用至少两股以上等径圆形截面金属线材卷绕而成的圆柱形，其截面内各股17的外圆弧可构成一个外接圆而其内圆弧可以构成一个内切圆，上述所说的至少两股以上等径圆形截面金属线材卷绕而成的圆柱形中，至少两股以上，指的是可以两股、3股或4股，也可以是5股或6股，还可以是7或8股，当然还可以是9或10股以及11或12股，或者12股以上，通过多股金属丝的股7的个数（或根数）、卷绕方式、金属丝（或称金属线材）、表面处理方式来调节阻尼大小，再经不同卷绕组合（通常采用D₂／d的关系，D－螺旋节径，d－金属丝或线材直径）。构成了不同承载能力的高阻尼减振弹簧7。线径粗、根数（股7的个数）多、承力亦大，采用冷拉金属丝的线径为0.12～5mm（也可以采用5～10mm）根数为3～9股为宜，如果根数过多，使卷绕曲率半径过小，剩余应力大，影响成型弹簧使用寿命。前述所说的内切圆，在其内可以设置与其相切的芯子，其可以是一个整体的圆形芯子18，通常采用金属材料，随股7个数的增加，其多股弹簧的总的截面增大，因此其内切增大，芯子18的直径将不断增大。

所说的芯子也可以是与前述的减振弹簧7中与各股17的等径的若干个金属丝的圆形截面的外圆弧可以构成一个外接圆其尺寸大小恰好与前述的减振弹簧7中各股17的内圆弧构成的内切圆直径相同。另外，说的芯子还可以是与前述的减振弹簧7中各股17的直径不同的若干个金属丝构成（见图27），该芯子20的若干个金属丝的圆形截面的外圆弧可以构成一个外接圆，其尺寸大小恰好与前述的减振弹簧7中各股17的内圆弧构成的内切圆直径相同。所说的若干个金属丝根据股数17不同而增减，股17多，则金属丝个数也增多，对于2～12股范围内通常为1～3个，3、4、5股时（指外圈），通常不需要与各股17等径的芯子（因放不进去，见图6、7、8和图16、17、18），6股～12股以后才可加入与各股等径的芯子18、6、7、8股时为一个（见图19、20、21），9－12股为2～4个（见图22、23、24、25）。股数增加，其个数还将增加。

所说的减振弹簧7可以单独或两个以上及它们与普通弹簧16组合装配构成一个减振单元，（见图2、4、5）安装在减振器上进行使用。

图4是采用（3－9）股，直径d＝0.4～5.0mm，通过钢丝绳编结机先制成弹簧钢丝绳，按设计长度切断，再经焊接工艺固紧两端头，通过弹簧卷绕机绕制成要求圈数和高度的多股弹簧。另外，其还有一种是采用直径d＝5～10mm，外盘绕（3－6）股直径d＝0.2～1.5mm，也是先叠绕成多股钢丝绳，然后按设计要求和弹簧卷绕工艺卷成需要高度，圈数的多股带芯弹簧。

图5则是用图4和常规圆柱压缩弹簧组成复合弹簧，目的是制成能承担重型冲击型负载（如压力机、锻锤等）的减振器部件。图4、5的性能表如下

类别	型号数	静载范围	自振范围（Hz)	阻尼比(N)	特点
						图4	15	100～5000	2－4.8	0.2～0.6	多股线材绞合
图4	15	100～8000	2－4.8	0.1～0.3	带芯多股线材绞合
						图5	10	200～26000	2-4.8	0.1～0.3	圆柱单芯和多芯绞合

关于多股弹簧减振器的计算方式如下：

如果该减振器是用直径d＝3m、5根线材和线径d＝2mm、7根线材，分别卷绕成主付弹簧各四个并联组合成的单只减振器。

计算公式：

高阻尼弹簧计算和常规（单股）弹簧不同，其计算式如下：

按压缩弹簧计算：

K_Z＝ (P)/(δ) ＝ (G(md)⁴)/(8nD³ ₂) ；

τ_O＝ (8D²)/(π(md)³) P；

式中：d－线材直径；

m－线材根数；

D－螺旋节径；

K_Z－弹簧刚度；

n－有效圈数；

G－单根线材切变模量；

τ_O－未修正切应力；

τ＝kτ_O；

τ－修正切应力；P－轴向负荷；δ－变形量；

K－修正系数（ (d)/(d²) ，m函数）

按钮转弹簧计算：

K_T＝ (M)/(φ) ＝ (ZT)/(L) ＝ (E(md)⁴)/(64D₂n) ；

σ＝ (M)/(Z) ＝ (32M)/(π(md)³) ＝ (Zmdφ)/(2πD₂n)

式中：K_T－钮转弹簧刚度，I－惯性矩，

L－有效长度，σ－弯曲应力，Z－断面系数。

另外，还有许多多股的减振弹簧7的截面排列方式，如图26、27、28、29，以及其它排列方式。这里就不一一列例举了，就其应用来讲，不限于以上两种情况（图4、5）还可以应用在其它各种类型及规格的减振器上，只是多股的减振弹簧7的尺寸小相应有些变化。

总之本实用新型是采用数根园形（方形、矩形）截面线材卷绕而成的园柱形（蜗卷形）弹簧，制成阻尼可变的金属弹簧减振器，是利用线材之间的干摩擦阻尼作用，吸收弹簧承载的振动能量，从而获得最佳减振效果，该减振器通过不同根数、不同截面金属线材，按顺（逆）时针方向先绕成钢丝绳，再经卷绕弹簧机卷成螺旋弹簧，不同粗细和不同节径的多股线绕制成的弹簧组合，制造出不同承载能力减振器。其综合金属弹簧和橡胶隔振器的诸优点，克服单纯金属弹簧阻尼很小（阻尼比0.006～0.008）和橡胶减振器易受温度、油质、臭氧等侵蚀老化的缺点。设计和制造出阻尼比（0.1～0.6）可变的高阻尼多股金属丝干摩擦减振器。是一种有推广价值的新技术。

Claims

1、一种高阻尼多股弹簧减振器，包括底盘及其上的垫块、减振弹簧、垫圈及固定螺母和螺栓，其特征在于所说的减振弹簧设计采用至少两股以上等径圆形截面金属线材卷绕而成的圆柱形，其截面内各股的外圆弧可以构成一个外接圆而其内圆弧可以构成一个内切圆，该内切圆内可以设置与其相切的芯子，其可以是一个整体的圆形芯子，股数的增加其芯子的直径也不断增大。

2、如权利要求1所述的一种高阻尼多股弹簧减振器，其特征在于所说的芯子也可以是与前述的减振弹簧中各股的直径相同的若干个金属丝构成，该芯子的若干个金属丝的圆形截面的外圆弧可以构成一个外接圆，其尺寸大小恰好与前述的减振弹簧中各股的内圆弧构成的内切圆直径相同。

3、如权利要求1或2所述的一种高阻尼多股弹簧减振器，其特征在于所说的减振弹簧可以单个或两个以上及它们与普通弹簧组合装配构成一个减振单元安装在减振器上。