CN220726951U - 一种改良型准零刚度三维隔振器结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种改良型准零刚度三维隔振器结构，其包括下底座、上负载板，下底座与上负载板之间装设横向隔振组件、竖向隔振组件，竖向隔振组件包括第一竖向弹簧；横向隔振组件包括四个呈环形阵列安装于下底座的横向弹簧，下底座于各横向弹簧内侧分别通过水平导向副装设有水平滑块；各水平滑块与上负载板之间分别装设中间连杆，各中间连杆两端部分别通过枢轴与相应侧水平滑块、上负载板铰接；下底座与上负载板之间还装设有若干呈环形阵列分布于第一竖向弹簧周侧且分别呈竖向布置的第二竖向弹簧，第二竖向弹簧分别下底座、上负载板弹性抵接。通过上述结构设计，本实用新型具有结构设计新颖、隔振耗能效果好的优点。

Description

一种改良型准零刚度三维隔振器结构

技术领域

本实用新型涉及隔振装置技术领域，尤其涉及一种改良型准零刚度三维隔振器结构。

背景技术

当精密仪器处于复杂城市环境振动中，通常会使背景振动提高1-2个数量级；为了解决振动环境中的低频微振动对精密仪器的干扰，低频隔振系统应运而生。随着工业化进程的加速，服务于不同工作环境的隔振器也得到了迅速发展，现如今有很多的隔振器装置，如橡胶隔振器、钢弹簧隔振器以及空气弹簧隔振器等，这些隔振器通过降低系统的刚度，从而降低系统的固有频率，以达到提高系统隔振性能的目的。

专利申请号为：202210983496.3、专利名称为：基于两对斜杆负刚度机制的恒值准零刚度隔振结构及方法的中国发明专利申请，其公开了一种基于两对斜杆负刚度机制的恒值准零刚度隔振结构；具体的，该基于两对斜杆负刚度机制的恒值准零刚度隔振结构包括固定板，固定板两侧相对称安装有支架，固定板中部安装竖向导杆，竖向导杆上部安装支座连接块，支座连接块安装有与竖向导杆连接的竖向导杆直线轴承；支座连接块底部与固定板之间的竖向导杆上安装有垂直弹簧；支座连接块的左右两端连接斜杆铰链支座，每个支架分别安装直线轴承，每个直线轴承内装有横向导杆，每个横向导杆上均安装横向弹簧；竖向导杆两侧分别相对称的设置有两个斜杆，斜杆一端与横向导杆铰接，斜杆另一端与斜杆铰链支座铰接；支座连接块连接有空心管，空心管顶端设置有载重盘；其中，固定底板、竖向导杆以及固定底板两侧的支架组成底座结构，支座连接块、空心管、载重盘组成负载端结构。

需指出的是，对于上述基于两对斜杆负刚度机制的恒值准零刚度隔振结构而言，其存在以下缺陷，具体的：

缺陷1、固定底板上的两个对称布置的支架与支座连接块分别装设有包括横向弹簧、横向导杆、斜杆以及斜杆铰链支座的横向隔振结构，上述两个横向隔振结构对称布置，即上述基于两对斜杆负刚度机制的恒值准零刚度隔振结构只能实现水平一个方向的隔振，而不能够实现水平X、Y两个方向的隔振；

缺陷2、对于安装于竖向导杆上的竖向弹簧而言，其仅能够实现竖直方向的隔振，而不能够满足负载端结构摆角振动时的隔振需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足而提供一种改良型准零刚度三维隔振器结构，该改良型准零刚度三维隔振器结构设计新颖、隔振耗能效果好。

为达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案来实现。

一种改良型准零刚度三维隔振器结构，包括有下底座、位于下底座上方的上负载板，下底座与上负载板之间装设有横向隔振组件、竖向隔振组件，竖向隔振组件包括有呈竖向布置的第一竖向弹簧，第一竖向弹簧的上端部与上负载板弹性抵接，第一竖向弹簧的下端部与下底座弹性抵接；

横向隔振组件包括有四个呈环形阵列安装于下底座且分别呈水平横向布置的横向弹簧，各横向弹簧的外端部分别与下底座弹性抵接；下底座于各横向弹簧的内侧分别通过水平导向副装设有水平滑块，各横向弹簧的内端部分别与相对应的水平滑块弹性抵接；各水平滑块与上负载板之间分别装设有中间连杆，各中间连杆的两端部分别通过枢轴与相应侧的水平滑块、上负载板铰接；

下底座与上负载板之间还装设有若干呈环形阵列分布于第一竖向弹簧周侧且分别呈竖向布置的第二竖向弹簧，第二竖向弹簧分别下底座、上负载板弹性抵接。

其中，所述下底座包括有底座底板，底座底板的边缘部设置有朝上凸出延伸且呈全围形状的底座侧壁，四个所述横向弹簧分别安装于底座侧壁；

所述上负载板包括有位于底座侧壁上方的负载板顶板，负载板顶板下表面的中间位置设置有呈中空圆柱体形状的中空圆柱构件，四个所述水平滑块环形阵列分布于中空圆柱构件的周侧，各所述中间连杆的内端部分别通过枢轴与中空圆柱构件铰接。

其中，所述中空圆柱构件的外圆周面对应各所述中间连杆分别设置有内侧铰支座，各所述水平滑块分别设置有外侧铰支座，各所述中间连杆的外端部分别通过枢轴与相应水平滑块的外侧铰支座铰接，各中间连杆的内端部分别通过枢轴与相应内侧铰支座铰接。

其中，所述底座侧壁的内表面对应各所述横向弹簧分别装设有弹簧定位套，各横向弹簧的外端部分别伸入至相应弹簧定位套的中心孔内。

其中，所述水平导向副包括有两个分别螺装紧固于所述底座侧壁且分别呈水平横向布置的导向限位杆，所述水平滑块对应各导向限位杆分别开设有横向贯穿的导向限位孔，各导向限位杆分别穿过水平滑块相应的导向限位孔。

其中，所述中空圆柱构件的下端边缘部设置有朝内延伸的下弹簧抵接部，下弹簧抵接部环绕于所述第一竖向弹簧的外围；

所述底座底板的中部装设有环绕于第一竖向弹簧外围且朝上延伸的中空筒形件，中空筒形件的上端部伸入至中空圆柱构件的内部，且中空筒形件的上端部设置有位于下弹簧抵接部上方且朝外延伸的上弹簧抵接部；

所有所述第二竖向弹簧均位于上弹簧抵接部与下弹簧抵接部之间，且各第二竖向弹簧的上端部分别与上弹簧抵接部弹性抵接，各第二竖向弹簧的下端部分别与下弹簧抵接部弹性抵接。

其中，所述底座底板的中部紧固安装有位于所述中空筒形件内侧且呈竖向布置的下套筒，下套筒的芯部开设有朝上开口的套筒内孔；

所述负载板底板的中部紧固安装有位于所述中空圆柱构架内侧的上插杆，上插杆的下端部嵌插于下套筒的套筒内孔内；

所述第一竖向弹簧下端部套装于下套筒的外围，第一竖向弹簧的上端部套装于上插杆的外围，且第一竖向弹簧的上端部、下端部分别与相应侧的负载板顶板、底座底板弹性抵接。

相对于现有技术而言，本实用新型具有以下有益效果，具体为：

1、本实用新型的横向隔振组件包括有四个横向弹簧、四个水平滑块、四个中间连杆，且四个横向弹簧呈环形阵列分布，即其中两个横向弹簧于X轴方向正对布置，另外两个横向弹簧于Y轴方向正对布置，即本实用新型过四个横向弹簧能够实现水平X、Y两个方向的横向隔振作用；相对于现有技术中的水平单向横向隔振结构而言，本实用新型的横向隔振组件具有更好的水平横向隔振性能；

2、对于呈环形阵列分布于第一竖向弹簧周侧的若干第二竖向弹簧而言，当精密仪器的上部机构出现摆角振动时，该由所有第二竖向弹簧所组成的竖向弹簧组能够偏摆减振，即能够实现满足精密仪器的上部机构摆角振动时的隔振需求；

3、本实用新型的改良型准零刚度三维隔振器结构具有结构设计新颖、隔振耗能效果好的优点。

附图说明

下面利用附图来对本实用新型进行进一步的说明，但是附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的分解示意图。

图3为本实用新型的剖面示意图。

图4为本实用新型另一位置的剖面示意图。

在图1至图4中包括有：

1-下底座；11-底座底板；12-底座侧壁；13-弹簧定位套；14-中空筒形件；15-上弹簧抵接部；16-下套筒；161-套筒内孔；2-上负载板；21-负载板顶板；22-中空圆柱构件；23-内侧铰支座；24-下弹簧抵接部；25-上插杆；3-第一竖向弹簧；41-横向弹簧 ；42-水平导向副；421-导向限位杆；422-导向限位孔；43-水平滑块 ；431-外侧铰支座 ；44-中间连杆；45-枢轴；5-第二竖向弹簧。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式来对本实用新型进行说明。

实施例一，如图1至图4所示，一种改良型准零刚度三维隔振器结构，包括有下底座1、位于下底座1上方的上负载板2，使用时，下底座1可通过锁紧螺丝螺装紧固于精密仪器的下部机构位置，上负载板2可通过锁紧螺丝螺装紧固于精密仪器的上部机构位置，以实现精密仪器的上部机构与下部机构之间的隔振耗能；其中，下底座1与上负载板2之间装设有横向隔振组件、竖向隔振组件，竖向隔振组件包括有呈竖向布置的第一竖向弹簧3，第一竖向弹簧3的上端部与上负载板2弹性抵接，第一竖向弹簧3的下端部与下底座1弹性抵接。

进一步的，如图2至图4所示，横向隔振组件包括有四个呈环形阵列安装于下底座1且分别呈水平横向布置的横向弹簧41，各横向弹簧41的外端部分别与下底座1弹性抵接；下底座1于各横向弹簧41的内侧分别通过水平导向副42装设有水平滑块43，各横向弹簧41的内端部分别与相对应的水平滑块43弹性抵接；各水平滑块43与上负载板2之间分别装设有中间连杆44，各中间连杆44的两端部分别通过枢轴45与相应侧的水平滑块43、上负载板2铰接。

更进一步的，如图2至图4所示，下底座1与上负载板2之间还装设有若干呈环形阵列分布于第一竖向弹簧3周侧且分别呈竖向布置的第二竖向弹簧5，第二竖向弹簧5分别下底座1、上负载板2弹性抵接。

需解释的是，对于本实施例一的改良型准零刚度三维隔振器结构而言，四个横向弹簧41提供负刚度，第一竖向弹簧3与若干第二竖向弹簧5所组成的竖向弹簧组提供正刚度，以形成正负刚度并联的准零刚度机构。

需指出的是，对于本实施例一的横向隔振组件而言，其包括有四个横向弹簧41、四个水平滑块43、四个中间连杆44，且四个横向弹簧41呈环形阵列分布，即其中两个横向弹簧41于X轴方向正对布置，另外两个横向弹簧41于Y轴方向正对布置，即实施例一通过四个横向弹簧41能够实现水平X、Y两个方向的横向隔振作用；相对于现有技术中的水平单向横向隔振结构而言，本实施例一的横向隔振组件具有更好的水平横向隔振性能。

对于本实施例一的第一竖向弹簧3而言，其已然被现有技术所公开，在此不做赘述。

还有就是，对于呈环形阵列分布于第一竖向弹簧3周侧的若干第二竖向弹簧5而言，如图4所示，第二竖向弹簧5的数量为四个；当然，上述数量并不构成对本实施例一的限制，即第二竖向弹簧5的数量可以为五个、六个等。对于由上述第二竖向弹簧5所组成的竖向弹簧组而言，当精密仪器的上部机构出现摆角振动时，该竖向弹簧组能够偏摆减振，即能够实现满足精密仪器的上部机构摆角振动时的隔振需求。

综合上述情况可知，通过上述结构设计，本实施例一的改良型准零刚度三维隔振器结构具有结构设计新颖、隔振耗能效果好的优点。

实施例二，如图1至图4所示，本实施例二与实施例一的区别在于：下底座1包括有底座底板11，底座底板11的边缘部设置有朝上凸出延伸且呈全围形状的底座侧壁12，四个横向弹簧41分别安装于底座侧壁12。

其中，底座底板11与底座侧壁12可以为一体结构，也可以为分体结构；对于分体结构的底座底板11、底座侧壁12而言，底座侧壁12可以通过锁紧螺丝螺装紧固于底座底板11的边缘部位置；其中，底座底板11的下表面为平面，且底座底板11开设有若干螺丝安装孔，以避免安装时底座底板11通过锁紧螺丝螺装紧固于精密仪器的下部机构。

另外，上负载板2包括有位于底座侧壁12上方的负载板顶板21，负载板顶板21下表面的中间位置设置有呈中空圆柱体形状的中空圆柱构件22，四个水平滑块43环形阵列分布于中空圆柱构件22的周侧，各中间连杆44的内端部分别通过枢轴45与中空圆柱构件22铰接。

实施例三，如图2至图4所示，本实施例三与实施例二的区别在于，为便于中间连杆44的两端部与相应侧的水平滑块43、中空圆柱构件22进行铰接，本实施例三可以采用以下结构设计，具体的：中空圆柱构件22的外圆周面对应各中间连杆44分别设置有内侧铰支座23，各水平滑块43分别设置有外侧铰支座431，各中间连杆44的外端部分别通过枢轴45与相应水平滑块43的外侧铰支座431铰接，各中间连杆44的内端部分别通过枢轴45与相应内侧铰支座23铰接。

实施例四，如图2至图4所示，本实施例四与实施例二的区别在于：底座侧壁12的内表面对应各横向弹簧41分别装设有弹簧定位套13，各横向弹簧41的外端部分别伸入至相应弹簧定位套13的中心孔内。

在将各横向弹簧41安装于下底座1的底座侧壁12上时，只需将各横向弹簧41的一端部插入至相应弹簧定位套13的中心孔内即可。通过弹簧定位套13对横向弹簧41进行定位，这样可以有效地保证横向弹簧41动作时的稳定性。

实施例五，如图2至图4所示，本实施例五与实施例二的区别在于，本实施例五的水平导向副42可以采用以下结构设计，具体的：水平导向副42包括有两个分别螺装紧固于底座侧壁12且分别呈水平横向布置的导向限位杆421，水平滑块43对应各导向限位杆421分别开设有横向贯穿的导向限位孔422，各导向限位杆421分别穿过水平滑块43相应的导向限位孔422。

需解释的是，通过导向限位杆421与水平滑块43的导向限位孔422相配合，本实施例五的改良型准零刚度三维隔振器结构具有以下作用，具体的：1、保证水平滑块43只能进行水平移动；2、保证水平滑块43稳定地进行水平移动。

实施例六，如图2和图3所示，本实施例六与实施例二的区别在于，本实施例六可以通过以下方式实现第二竖向弹簧5的安装，具体的：中空圆柱构件22的下端边缘部设置有朝内延伸的下弹簧抵接部24，下弹簧抵接部24环绕于第一竖向弹簧3的外围；底座底板11的中部装设有环绕于第一竖向弹簧3外围且朝上延伸的中空筒形件14，中空筒形件14的上端部伸入至中空圆柱构件22的内部，且中空筒形件14的上端部设置有位于下弹簧抵接部24上方且朝外延伸的上弹簧抵接部15。

另外，所有第二竖向弹簧5均位于上弹簧抵接部15与下弹簧抵接部24之间，且各第二竖向弹簧5的上端部分别与上弹簧抵接部15弹性抵接，各第二竖向弹簧5的下端部分别与下弹簧抵接部24弹性抵接。

实施例七，如图2和图3所示，本实施例七与实施例六的区别在于：底座底板11的中部紧固安装有位于中空筒形件14内侧且呈竖向布置的下套筒16，下套筒16的芯部开设有朝上开口的套筒内孔161。

其中，负载板底板的中部紧固安装有位于中空圆柱构架内侧的上插杆25，上插杆25的下端部嵌插于下套筒16的套筒内孔161内。

另外，第一竖向弹簧3下端部套装于下套筒16的外围，第一竖向弹簧3的上端部套装于上插杆25的外围，且第一竖向弹簧3的上端部、下端部分别与相应侧的负载板顶板21、底座底板11弹性抵接。

需解释的是，由下套筒16与上插杆25所组成的对插结构能够对第一竖向弹簧3进行定位，下套筒16对第一竖向弹簧3的下端部进行定位，上插杆25对第一竖向弹簧3的上端部进行定位，该定位机构设计一方面能够提高第一竖向弹簧3安装的便利性，另一方面能够第一竖向弹簧3工作时出现偏摆变形。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (7)

1.一种改良型准零刚度三维隔振器结构，包括有下底座（1）、位于下底座（1）上方的上负载板（2），下底座（1）与上负载板（2）之间装设有横向隔振组件、竖向隔振组件，竖向隔振组件包括有呈竖向布置的第一竖向弹簧（3），第一竖向弹簧（3）的上端部与上负载板（2）弹性抵接，第一竖向弹簧（3）的下端部与下底座（1）弹性抵接；

其特征在于：横向隔振组件包括有四个呈环形阵列安装于下底座（1）且分别呈水平横向布置的横向弹簧（41），各横向弹簧（41）的外端部分别与下底座（1）弹性抵接；下底座（1）于各横向弹簧（41）的内侧分别通过水平导向副（42）装设有水平滑块（43），各横向弹簧（41）的内端部分别与相对应的水平滑块（43）弹性抵接；各水平滑块（43）与上负载板（2）之间分别装设有中间连杆（44），各中间连杆（44）的两端部分别通过枢轴（45）与相应侧的水平滑块（43）、上负载板（2）铰接；

下底座（1）与上负载板（2）之间还装设有若干呈环形阵列分布于第一竖向弹簧（3）周侧且分别呈竖向布置的第二竖向弹簧（5），第二竖向弹簧（5）分别下底座（1）、上负载板（2）弹性抵接。

2.根据权利要求1所述的一种改良型准零刚度三维隔振器结构，其特征在于：所述下底座（1）包括有底座底板（11），底座底板（11）的边缘部设置有朝上凸出延伸且呈全围形状的底座侧壁（12），四个所述横向弹簧（41）分别安装于底座侧壁（12）；

所述上负载板（2）包括有位于底座侧壁（12）上方的负载板顶板（21），负载板顶板（21）下表面的中间位置设置有呈中空圆柱体形状的中空圆柱构件（22），四个所述水平滑块（43）环形阵列分布于中空圆柱构件（22）的周侧，各所述中间连杆（44）的内端部分别通过枢轴（45）与中空圆柱构件（22）铰接。

3.根据权利要求2所述的一种改良型准零刚度三维隔振器结构，其特征在于：所述中空圆柱构件（22）的外圆周面对应各所述中间连杆（44）分别设置有内侧铰支座（23），各所述水平滑块（43）分别设置有外侧铰支座（431），各所述中间连杆（44）的外端部分别通过枢轴（45）与相应水平滑块（43）的外侧铰支座（431）铰接，各中间连杆（44）的内端部分别通过枢轴（45）与相应内侧铰支座（23）铰接。

4.根据权利要求2所述的一种改良型准零刚度三维隔振器结构，其特征在于：所述底座侧壁（12）的内表面对应各所述横向弹簧（41）分别装设有弹簧定位套（13），各横向弹簧（41）的外端部分别伸入至相应弹簧定位套（13）的中心孔内。

5.根据权利要求2所述的一种改良型准零刚度三维隔振器结构，其特征在于：所述水平导向副（42）包括有两个分别螺装紧固于所述底座侧壁（12）且分别呈水平横向布置的导向限位杆（421），所述水平滑块（43）对应各导向限位杆（421）分别开设有横向贯穿的导向限位孔（422），各导向限位杆（421）分别穿过水平滑块（43）相应的导向限位孔（422）。

6.根据权利要求2所述的一种改良型准零刚度三维隔振器结构，其特征在于：所述中空圆柱构件（22）的下端边缘部设置有朝内延伸的下弹簧抵接部（24），下弹簧抵接部（24）环绕于所述第一竖向弹簧（3）的外围；

所述底座底板（11）的中部装设有环绕于第一竖向弹簧（3）外围且朝上延伸的中空筒形件（14），中空筒形件（14）的上端部伸入至中空圆柱构件（22）的内部，且中空筒形件（14）的上端部设置有位于下弹簧抵接部（24）上方且朝外延伸的上弹簧抵接部（15）；

所有所述第二竖向弹簧（5）均位于上弹簧抵接部（15）与下弹簧抵接部（24）之间，且各第二竖向弹簧（5）的上端部分别与上弹簧抵接部（15）弹性抵接，各第二竖向弹簧（5）的下端部分别与下弹簧抵接部（24）弹性抵接。

7.根据权利要求6所述的一种改良型准零刚度三维隔振器结构，其特征在于：所述底座底板（11）的中部紧固安装有位于所述中空筒形件（14）内侧且呈竖向布置的下套筒（16），下套筒（16）的芯部开设有朝上开口的套筒内孔（161）；

所述负载板底板的中部紧固安装有位于所述中空圆柱构架内侧的上插杆（25），上插杆（25）的下端部嵌插于下套筒（16）的套筒内孔（161）内；

所述第一竖向弹簧（3）下端部套装于下套筒（16）的外围，第一竖向弹簧（3）的上端部套装于上插杆（25）的外围，且第一竖向弹簧（3）的上端部、下端部分别与相应侧的负载板顶板（21）、底座底板（11）弹性抵接。