DE102020005786A1 - Vibrationsisolator mit Quasi-Null-Steifigkeit und kompaktem Bau - Google Patents

Vibrationsisolator mit Quasi-Null-Steifigkeit und kompaktem Bau Download PDF

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Huayan Pu
Shujin Yuan
Jun Luo
Yi Sun
Min Wang
Jiheng Ding
Yan Peng
Shaorong Xie
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University of Shanghai for Science and Technology
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Chongqing University
University of Shanghai for Science and Technology
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Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart einen Quasi-Null-Steifigkeits- (QZS-) Vibrationsisolator mit kompaktem Bau und betrifft das Gebiet der Vibrationssteuerung. Ein Hohlraum ist in einer Schale ausgebildet und durchdringt die obere Oberfläche und die untere Oberfläche der Schale. Eine Führungskomponente ist am oberen Ende der Schale befestigt. Eine Blattfeder ist am unteren Ende der Schale befestigt. Eine Verbindungswelle ist in die Führungskomponente eingepasst. Eine Lastplattform ist am oberen Ende der Verbindungswelle angebracht. Eine magnetisch leitfähige Welle ist am unteren Ende der Verbindungswelle angebracht. Die Verbindungswelle verbindet die Lastplattform mit der magnetisch leitfähigen Welle, und sie bewegen sich axial zusammen bezüglich der Schale und der Führungskomponente. Ein Magnetring ist starr im Hohlraum angebracht und hülst die magnetisch leitfähige Welle koaxial ein. Es besteht ein Spalt zwischen dem Magnetring und der magnetisch leitfähigen Welle, sodass kein Kontakt vorliegt. Eine Anpassungskomponente ist auf der Blattfeder angebracht. Das obere Ende der Anpassungskomponente ist mit der magnetisch leitfähigen Welle verbunden. Die Anpassungskomponente wird zum Anpassen der Anfangsposition der magnetisch leitfähigen Welle in Übereinstimmung mit dem Magnetring benutzt. Der QZS-Vibrationsisolator mit kompaktem Bau, der durch die vorliegende Erfindung vorgesehen ist, weist einen einfachen und kompakten Bau und eine kleine Bodenfläche auf, reduziert die natürliche Frequenz unter Beibehaltung der Belastbarkeit, verbreitert das Vibrationsisolationsfrequenzband und verbessert die Vibrationsisolationsleistung.

Description

  • TECHNISCHES FELD
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Vibrationssteuerung, und insbesondere einen Vibrationsisolator mit Quasi-Null-Steifigkeit und kompaktem Bau.
  • STAND DER TECHNIK
  • Vibration kommt gewöhnlich in der Natur, in der Maschinenbautechnologie und im täglichen Leben vor. Wenn die Vibration vernünftig genutzt wird, kann sie Menschen positiv beeinflussen. In den meisten Fällen bewirkt die Vibration jedoch große Unannehmlichkeiten, sogar schweren Schaden, für das Leben und die Produktion der Menschen. Beispielsweise kann die Vibrationsinterferenz die maschinelle Bearbeitungsgenauigkeit herabsetzen, und nachdem Umgebungslärm, der durch die Vibration verursacht wird, bestimmte Dezibel erreicht, kann er die Arbeitseffizienz und Ruhequalität der Menschen ernstlich schwächen. Derzeit ist das allgemein in Betracht gezogene Vibrationssteuerverfahren, eine Vibrationsisolationskomponente zwischen eine Vibrationsquelle und eine Annahmestruktur einzufügen, die die Vibration durch Ändern des Vibrationsübertragungswegs isoliert. Der bestehende, allgemein benutzte passive Vibrationsisolator weist jedoch den innewohnenden Gegensatz zwischen der Vibrationsisolationsleistung und der Belastbarkeit auf. Insbesondere sollte, wenn ein linearer Vibrationsisolator Vibrationsisolation erzielen möchte, seine natürliche Frequenz weniger als das 0,7-Fache der äußeren Erregungsfrequenz betragen. Im Allgemeinen kann die Last nicht erhöht werden, und dann wird die natürliche Frequenz nur durch Reduzieren der Steifigkeit des Vibrationsisolators reduziert. Zu geringe Steifigkeit kann jedoch zu große statische Verformung und ein Instabilitätsproblem bewirken, und bewirkt außerdem, dass die Belastbarkeit des Systems niedrig ist. Der Gegensatz kann durch Einfügen einer nichtlinearen Komponente mit dem hochstatischen niederdynamischen Steifigkeitskennzeichen beseitigt werden. Dieses System wird folgendermaßen erzielt: eine Struktur mit negativer Steifigkeit ist parallel zu einer Komponente mit normaler positiver Steifigkeit, damit die dynamischen Steifigkeiten nahe der Gleichgewichtsposition einander entgegenwirken, sodass die Quasi-Null-Steifigkeit (QZS) erzielt werden kann. Der Vibrationsisolator weist die niedrige natürliche Frequenz auf, kann ausgezeichnete Vibrationsisolationsleistung erzielen, weist außerdem die geringe statische Verformung auf und kann die hohe Belastbarkeit erzielen. Die negative Steifigkeit und die positive Steifigkeit sind entgegengesetzt zueinander, was das Kennzeichen bedeutet, dass die Neigung der Kraftverschiebungskurve negativ ist; dabei ist die negative Steifigkeit instabil. Eine mechanische Feder mit negativer Steifigkeit wird im Allgemeinen durch eine Kombination von Federn mit positiver Steifigkeit gemäß der spezifischen geometrischen Beziehung erzielt, und ihre Leistungsfähigkeit kann durch Materialermüdung und die maschinelle Bearbeitungsbelastung beeinträchtigt werden. Ein Montageprozess, wie etwa Vorpressen usw., kann außerdem den Wert der negativen Steifigkeit beeinflussen. Das Volumen ist groß, und die Montage ist komplex. Der Permanentmagnet hat im ultrapräzisen Vibrationsreduktionsgebiet die allgemeine Anwendungsaussicht, und wenn der Permanentmagnet speziell gestaltet ist, kann er die magnetische negative Steifigkeit erzielen.
  • Die chinesische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer CN105805204B , erfunden von Xiang, Shi, offenbart einen Mechanismus mit magnetischer negativer Steifigkeit. Ein quer verlaufender, statischer Magnet und ein quer verlaufender, beweglicher Magnet stoßen sich an denselben Polen ab, um die negative Steifigkeit mit einem Kennzeichen zu erzeugen, dass die negative Steifigkeit mit der Verschiebung abnimmt. Ein längs verlaufender, statischer Magnet und ein längs verlaufender, beweglicher Magnet ziehen sich an den Gegenpolen an, um die negative Steifigkeit mit einem Kennzeichen zu erzeugen, dass die negative Steifigkeit mit der Verschiebung zunimmt. Die beweglichen Magneten sind unter Benutzung eines Eisenkerns miteinander verbunden; dann können durch Bewegung geförderte Steifigkeit und durch Bewegung geschwächte Steifigkeit kombiniert werden. Nach dem Gestalten der Größe, der Stärke und der Magnetpole einer statischen Magnetgruppe kann ein geeignetes Magnetfeld in einem statischen Magnetbefestigungsrahmen erzeugt werden. Daher kann die Kraft mit dem Kennzeichen von linearer negativer Steifigkeit auf eine bewegliche Magnetgruppe ausgeübt werden. Die chinesische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer CN102808883B , eingereicht von der Huazhong University of Science and Technology, offenbart einen Mechanismus mit magnetischer negativer Steifigkeit. Mehrere Magnetgruppen sind parallel zum Ausbilden eines Magnetpolteils angeordnet. Zwei benachbarte Magnetgruppen weisen dieselben entgegengesetzten Magnetisierungsrichtungen auf. Das Kennzeichen von negativer Steifigkeit wird durch Nutzung der Abstoßungsfunktion der umgekehrt angeordneten Magneten erzielt. Zudem kann eine negative Steifigkeitsanpassungskomponente zum Anpassen des Raums zwischen den Magneten zum Ändern der Größe der negativen Steifigkeit benutzt werden. Die oben angegebenen Mechanismen mit negativer Steifigkeit weisen die Mängel einer komplexen Struktur und großer Bodenfläche auf.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Um die obigen technischen Probleme zu lösen, sieht die vorliegende Erfindung einen QZS-Vibrationsisolator mit kompaktem Bau vor. Der QZS-Vibrationsisolator mit kompaktem Bau weist einen einfachen und kompakten Bau auf, reduziert die natürliche Frequenz unter Beibehaltung der Belastbarkeit, schwächt die dynamische Kopplung der Lastplattform und einer Erregungsquelle, verbreitert das Vibrationsisolationsfrequenzband und verbessert die Vibrationsiso lationsleistung.
  • Zum Lösen der obigen Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung die folgende Lösung vor:
    • Die vorliegende Erfindung sieht einen QZS-Vibrationsisolator mit kompaktem Bau vor, umfassend eine Lastplattform, eine Führungskomponente, eine Schale, eine Verbindungswelle, eine magnetisch leitfähige Welle, einen Magnetring, eine Blattfeder und eine Anpassungskomponente. Ein Hohlraum ist in der Schale ausgebildet und durchdringt die obere Oberfläche und die untere Oberfläche der Schale. Die Führungskomponente ist am oberen Ende der Schale befestigt. Die Blattfeder ist am unteren Ende der Schale befestigt. Die Verbindungswelle ist in die Führungskomponente eingepasst. Die Lastplattform ist am oberen Ende der Verbindungswelle angebracht. Die magnetisch leitfähige Welle ist am unteren Ende der Verbindungswelle angebracht. Die Verbindungswelle verbindet die Lastplattform mit der magnetisch leitfähigen Welle, und sie bewegen sich axial zusammen bezüglich der Schale und der Führungskomponente. Der Magnetring ist starr im Hohlraum angebracht und hülst die magnetisch leitfähige Welle koaxial ein. Es besteht ein Spalt zwischen dem Magnetring und der magnetisch leitfähigen Welle, sodass kein Kontakt vorliegt. Die Anpassungskomponente ist auf der Blattfeder angebracht. Das obere Ende der Anpassungskomponente ist mit der magnetisch leitfähigen Welle verbunden. Die Anpassungskomponente wird zum Anpassen der Anfangsposition der magnetisch leitfähigen Welle in Übereinstimmung mit dem Magnetring benutzt.
  • Vorzugsweise umfasst die Schale eine Magnetschale und eine Blattfederstütze. Die Magnetschale ist am oberen Ende der Blattfederstütze befestigt. Die Führungskomponente ist am oberen Ende der Magnetschale befestigt. Die Blattfeder ist am unteren Ende der Blattfederstütze befestigt. Eine ringförmige Nut ist zwischen der Magnetschale und der Blattfederstütze ausgebildet, und der Magnetring ist in der ringförmigen Nut befestigt.
  • Vorzugsweise ist der Magnetring ein axial magnetisierter, ringförmiger Permanentmagnet. Die magnetisch leitfähige Welle ist eine zylindrische Welle, die aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität hergestellt ist.
  • Vorzugsweise weicht die axiale Höhe des Magnetrings von der axialen Höhe der magnetisch leitfähigen Welle ab.
  • Vorzugsweise umfasst die Führungskomponente ein Lagergehäuse und ein lineares Lager. Das Lagergehäuse ist am oberen Ende der Magnetschale befestigt. Das lineare Lager ist starr im Lagergehäuse eingepasst. Die Verbindungswelle ist im linearen Lager eingepasst.
  • Vorzugsweise umfasst die Blattfeder einen mittigen Ring und mehrere Stützarme, die mit der Kante des mittigen Rings verbunden sind, und die Stützarme sind am unteren Ende der Blattfederstütze befestigt.
  • Vorzugsweise ist ein Durchgangsloch in einem Ende, abseits vom mittigen Ring, des Stützarms ausgebildet. Eine Schraube befestigt den Stützarm am unteren Ende der Blattfederstütze durch das Durchgangsloch.
  • Vorzugsweise sind die mehreren Stützarme einheitlich am Umfang des mittigen Rings verteilt.
  • Vorzugsweise umfasst die Anpassungskomponente eine Wellenendschraube und eine Anpassungsmutter. Die Wellenendschraube läuft vom unteren Ende der Blattfeder durch die Blattfeder und ist in den Hohlraum eingefügt. Das obere Ende der Wellenendschraube ist mit dem unteren Ende der magnetisch leitfähigen Welle verbunden. Die Anpassungsmutter schraubt sich auf die Wellenendschraube, und die Anpassungsmutter presst außerdem eng auf die obere Oberfläche der Blattfeder. Die Anpassungsmutter wird zum Anpassen der Anfangsposition der Lastplattform und der magnetisch leitfähigen Welle bezüglich des Magnetrings benutzt.
  • Die vorliegende Erfindung erzielt die folgenden technischen Auswirkungen im Vergleich zum Stand der Technik:
    • Der QZS-Vibrationsisolator mit kompaktem Bau, der durch die vorliegende Erfindung vorgesehen ist, umfasst die Lastplattform, die Führungskomponente, die Schale, die Verbindungswelle, die magnetisch leitfähige Welle, den Magnetring, die Blattfeder und die Anpassungskomponente. Der Magnetring und die magnetisch leitfähige Welle bilden einen Mechanismus mit negativer Steifigkeit aus. Die Blattfeder wird als ein Mechanismus mit positiver Steifigkeit benutzt. Wenn der Mechanismus mit negativer Steifigkeit parallel zum Mechanismus mit positiver Steifigkeit an einer Gleichgewichtsposition ist, wirkt die Kraft, die die Lastplattform weg von der Gleichgewichtsposition aufgrund der negativen Steifigkeit treibt, der Kraft entgegen, die die Lastplattform zurück zur Gleichgewichtsposition aufgrund der positiven Steifigkeit treibt; dadurch wird die QZS erzielt. Diese QZS reduziert die natürliche Frequenz des Vibrationsisolators, schwächt die dynamische Kopplung der Lastplattform und einer Erregungsquelle, verbreitert das Vibrationsisolationsfrequenzband und verbessert die Vibrationsisolationsleistung. Dabei beeinflusst die negative Steifigkeit die statische Ablenkung des Vibrationsisolators nicht. Die Belastbarkeit der positiven Steifigkeit wird beibehalten. Zudem ist beim QZS-Vibrationsisolator der vorliegenden Erfindung aufgrund der Gestaltung der Blattfeder und der kompakten Magnetfeder mit negativer Steifigkeit der Zusammenbau einfach und praktisch, und die Bodenfläche ist klein.
  • Figurenliste
  • Um die technischen Lösungen in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oder im Stand der Technik deutlicher zu beschreiben, werden im Folgenden die beiliegenden Zeichnungen kurz eingeführt, die zum Beschreiben der Ausführungsformen erforderlich sind. Offensichtlich zeigen die beiliegenden Zeichnungen in der folgenden Beschreibung lediglich einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, und der Durchschnittsfachmann kann weiterhin ohne schöpferische Arbeit andere Zeichnungen aus diesen beiliegenden Zeichnungen ableiten.
    • 1 ist eine schiefwinklige Schnittansicht eines QZS-Vibrationsisolators mit kompaktem Bau, der durch die vorliegende Erfindung vorgesehen ist.
    • 2 ist eine Schnittansicht eines QZS-Vibrationsisolators mit kompaktem Bau, der durch die vorliegende Erfindung vorgesehen ist.
    • 3 ist ein schematisches Strukturdiagramm eines Mechanismus mit negativer Steifigkeit in der vorliegenden Erfindung.
    • 4 ist ein schematisches Strukturdiagramm einer Blattfeder in der vorliegenden Erfindung.
  • Beschreibung der Bezugszeichen:
  • 1-
    Blattfederstütze,
    2 -
    Magnetschale,
    3 -
    Lagergehäuse,
    4 -
    lineares Lager,
    5 -
    Verbindungswelle,
    6 -
    Lastplattform,
    7 -
    magnetisch leitfähige Welle,
    8 -
    Magnetring,
    9 -
    Wellenendschraube,
    10 -
    Anpassungsmutter,
    11 -
    Blattfeder,
    1101 -
    mittiger Ring und
    1102 -
    Stützarm.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Untenstehendes beschreibt die technischen Lösungen in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung deutlich und vollständig. Offensichtlich sind die beschriebenen Ausführungsformen ein Teil statt aller der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Alle anderen Ausführungsformen, die durch den Durchschnittsfachmann basierend auf den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ohne schöpferische Arbeit erreicht werden, sollen unter den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung fallen.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen QZS-Vibrationsisolator mit kompaktem Bau vorzusehen. Der QZS-Vibrationsisolator mit kompaktem Bau weist einen einfachen und kompakten Bau und eine kleine Bodenfläche auf, reduziert die natürliche Frequenz unter Beibehaltung der Belastbarkeit, schwächt die dynamische Kopplung der Lastplattform und einer Erregungsquelle verbreitert das Vibrationsisolationsfrequenzband und verbessert die Vi brationsisolationsleis tung.
  • Um die vorstehenden Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung offensichtlicher und verständlicher zu machen, wird die vorliegende Erfindung unten weiter im Detail unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen und spezifische Ausführungsformen beschrieben.
  • Wie in 1 bis 4 gezeigt, sieht die Ausführungsform einen QZS-Vibrationsisolator mit kompaktem Bau vor, umfassend eine Lastplattform 6, eine Führungskomponente, eine Schale, eine Verbindungswelle 5, eine magnetisch leitfähige Welle 7, einen Magnetring 8, eine Blattfeder 11 und eine Anpassungskomponente. Ein Hohlraum ist in der Schale ausgebildet und dringt durch die obere Oberfläche und die untere Oberfläche der Schale. Die Führungskomponente ist am oberen Ende der Schale befestigt. Die Blattfeder 11 ist am unteren Ende der Schale befestigt. Die Verbindungswelle 5 ist in die Führungskomponente eingepasst. Die Lastplattform 6 ist am oberen Ende der Verbindungswelle 5 angebracht. Die magnetisch leitfähige Welle 7 ist am unteren Ende der Verbindungswelle 5 angebracht. Die Verbindungswelle 5 verbindet die Lastplattform 6 mit der magnetisch leitfähigen Welle 7, und sie bewegen sich axial zusammen bezüglich der Schale und der Führungskomponente. Der Magnetring 8 ist starr im Hohlraum angebracht. Der Magnetring 8 hülst die magnetisch leitfähige Welle 7 koaxial ein. Es besteht ein Spalt zwischen dem Magnetring und der magnetisch leitfähigen Welle, sodass kein Kontakt vorliegt. Der Magnetring 8 und die magnetisch leitfähige Welle 7 bilden einen Mechanismus mit negativer Steifigkeit aus. Die Blattfeder 11 wird als ein Mechanismus mit positiver Steifigkeit genutzt. Der Mechanismus mit negativer Steifigkeit und der Mechanismus mit positiver Steifigkeit sind parallel zueinander. Die Anpassungskomponente ist auf der Blattfeder 11 angebracht. Das obere Ende der Anpassungskomponente ist mit der magnetisch leitfähigen Welle 7 verbunden. Die Anpassungskomponente wird zum Anpassen der Anfangsposition der magnetisch leitfähigen Welle 7 in Übereinstimmung mit dem Magnetring benutzt.
  • Insbesondere sind der Magnetring 8 und die magnetisch leitfähige Welle 7 koaxial angeordnet. Der Magnetring 8 ist ein axial magnetisierter, ringförmiger Permanentmagnet. Die magnetisch leitfähige Welle 7 sollte aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität hergestellt sein, wie etwa aus elektrisch reinem Eisen, das magnetisiert werden kann. Entsprechend sollten die anderen Teile des Vibrationsisolators aus dem nichtmagnetischen Material, wie etwa Aluminiumlegierung, hergestellt sein, um Beeinflussung der Magnetfeldverteilung zu vermeiden.
  • Die Schale umfasst eine Magnetschale 2 und eine Blattfederstütze 1. Die Magnetschale 2 ist am oberen Ende der Blattfederstütze 1 befestigt. Die Führungskomponente ist am oberen Ende der Magnetschale 2 befestigt. Die Blattfeder 11 ist am unteren Ende der Blattfederstütze 1 befestigt. Eine ringförmige Nut ist zwischen der Magnetschale 2 und der Blattfederstütze 1 ausgebildet, und der Magnetring 8 ist in der ringförmigen Nut befestigt. Insbesondere sind die Magnetschale 2 und die Blattfederstütze 1 starr durch Schrauben verbunden.
  • Die Führungskomponente umfasst ein Lagergehäuse 3 und ein lineares Lager 4. Das Lagergehäuse 3 ist am oberen Ende der Magnetschale 2 befestigt. Das lineare Lager 4 ist starr in das Lagergehäuse 3 eingepasst. Die Verbindungswelle 5 ist in das lineare Lager 4 eingepasst. Insbesondere sind das Lagergehäuse 3 und die Magnetschale 2 starr durch Schrauben verbunden. Das lineare Lager 4 und das Lagergehäuse 3 sind starr durch die Schrauben verbunden. Das lineare Lager 4 wird zum Reduzieren der Reibung bei Bewegung und der Feuchtigkeit eines Systems benutzt.
  • Wie in 4 gezeigt, umfasst die Blattfeder 11 einen mittigen Ring 1101 und mehrere Stützarme 1102, die mit dem mittigen Ring 1101 verbunden sind, und die Stützarme 1102 sind am unteren Ende der Blattfederstütze 1 befestigt. Insbesondere ist ein Durchgangsloch in einem Ende, abseits vom mittigen Ring 1101, des Stützarms 1102 ausgebildet. Eine Schraube befestigt den Stützarm 1102 am unteren Ende der Blattfederstütze 1 durch das Durchgangsloch. Die mehreren Stützarme 1102 sind einheitlich am Umfang des mittigen Rings 1101 verteilt. In der spezifischen Ausführungsform sind drei Stützarme 1102 vorhanden.
  • Die Anpassungskomponente umfasst eine Wellenendschraube 9 und eine Anpassungsmutter 10. Die Wellenendschraube 9 läuft vom unteren Ende der Blattfeder durch die Blattfeder 11 und ist in den Hohlraum eingefügt. Das obere Ende der Wellenendschraube 9 ist mit dem unteren Ende der magnetisch leitfähigen Welle 7 verbunden. Die Anpassungsmutter 10 schraubt sich auf die Wellenendschraube 9, und die Anpassungsmutter 10 presst außerdem eng auf die obere Oberfläche der Blattfeder 11. Die magnetisch leitfähige Welle 7 presst die obere Oberfläche der Blattfeder 11 durch die Anpassungsmutter 10. Die Anpassungsmutter 10 wird zum Anpassen der Lastplattform 6 und der Anfangsposition der magnetisch leitfähigen Welle 7 bezüglich des Magnetrings 8 benutzt. An der anfänglichen Arbeitsposition ohne Vibration sollten sich die Mitte des Magnetrings 8 und die Mitte der magnetisch leitfähigen Welle 7 auf derselben Höhe befinden. Im Gebrauch kann der Abstand zwischen der magnetisch leitfähigen Welle 7 und dem mittigen Ring 1101 der Blattfeder 11 durch Drehen der Anpassungsmutter 10 angepasst werden; jedoch ist die Kompressionsmenge der Blattfeder 11 unter der statischen Last unveränderlich; dadurch wird die statiklastbezügliche Position der magnetisch leitfähigen Welle 7 und des Magnetrings 8 angepasst, und der Mechanismus mit negativer Steifigkeit unter der statischen Last befindet sich an der Gleichgewichtsposition.
  • Hinsichtlich des Magnetismusansammlungseffekts des Wellenendes kann der Magnetring 8 die zwei Wellenenden der magnetisch leitfähigen Welle 7 zum Schließen der mittleren Position anziehen. Je näher die Wellenenden am Magnetring 8 sind, desto mehr Anziehungskraft liegt vor. Wenn sich die magnetisch leitfähige Welle 7 an der mittleren Position des Magnetrings 8 befindet, sind die Anziehungskräfte des Magnetrings 8 auf die zwei Wellenenden der magnetisch leitfähigen Welle 7 gleich, und die resultierende Kraft auf die magnetisch leitfähige Welle 7 ist Null, und dann befindet sich der Mechanismus mit negativer Steifigkeit an der Gleichgewichtsposition. Das Gleichgewicht weicht jedoch vom statischen Gleichgewicht einer Feder mit positiver Steifigkeit ab und ist instabil. Wenn die Feder mit positiver Steifigkeit eine Last trägt und äußere Interferenz vorliegt, kann die positive Steifigkeit und die Schwerkraft die Last zurück zur statischen Gleichgewichtsposition veranlassen. Für den Mechanismus mit negativer Steifigkeit ist, sobald die mittlere, magnetisch leitfähige Welle 7 aus der Gleichgewichtsposition abgelenkt wird, ein Wellenende näher am Magnetring 8; dann kann dieses Wellenende durch eine größere Kraft angezogen werden, wodurch bewirkt wird, dass die magnetisch leitfähige Welle 7 weiter aus der Gleichgewichtsposition abgelenkt wird. Anders gesagt kann sich der Mechanismus mit negativer Steifigkeit, sobald er aus der Gleichgewichtsposition abgelenkt wird, nicht ohne die äußere Kraft zurücksetzen. Unter der statischen Last ohne die Vibration befindet sich die magnetisch leitfähige Welle 7 an der mittleren Position des Magnetrings 8 durch Drehen der Anpassungsmutter 10. An diesem Punkt befindet sich der Mechanismus mit negativer Steifigkeit an der Gleichgewichtsposition, die der ideale Anfangszustand des Vibrationsisolators ist.
  • Wenn der Mechanismus mit negativer Steifigkeit parallel zum Mechanismus mit positiver Steifigkeit an der Gleichgewichtsposition ist, wirkt die Kraft, die die Lastplattform 6 weg von der Gleichgewichtsposition aufgrund der negativen Steifigkeit treibt, der Kraft entgegen, die die Lastplattform 6 zurück zur Gleichgewichtsposition aufgrund der positiven Steifigkeit treibt; dadurch kann die QZS erzielt werden. Die QZS reduziert die natürliche Frequenz des Vibrationsisolators, schwächt die dynamische Kopplung der Lastplattform 6 und der Erregungsquelle, verbreitert das Vibrationsisolationsfrequenzband und verbessert die Vibrationsisolationsleistung. Dabei beeinflusst die negative Steifigkeit die statische Ablenkung des Vibrationsisolators nicht. Die Belastbarkeit der positiven Steifigkeit wird beibehalten. Zudem ist beim Vibrationsisolator in der Ausführungsform aufgrund der Gestaltung der Blattfeder und der kompakten Magnetfeder mit negativer Steifigkeit der Bau einfach und kompakt, der Zusammenbau einfach und praktisch und die Bodenfläche klein.
  • Verschiedene Beispiele sind zur Veranschaulichung der Prinzipien und Implementierungsverfahren der Spezifikation benutzt. Die Beschreibung wird zum Unterstützen beim Veranschaulichen des Verfahrens und seiner Kernprinzipien der vorliegenden Erfindung genutzt. Zudem kann der Fachmann verschiedene Modifikationen hinsichtlich spezifischer Ausführungsformen und des Anwendungsbereichs gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung vornehmen. Zusammenfassend ist der Inhalt dieser Spezifikation nicht als eine Einschränkung der vorliegenden Erfindung aufzufassen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • CN 105805204 B [0003]
    • CN 102808883 B [0003]

Claims (9)

  1. QZS-Vibrationsisolator mit kompaktem Bau, umfassend eine Lastplattform, eine Führungskomponente, eine Schale, eine Verbindungswelle, eine magnetisch leitfähige Welle, einen Magnetring, eine Blattfeder und eine Anpassungskomponente, wobei ein Hohlraum in der Schale ausgebildet ist und die obere Oberfläche und die untere Oberfläche der Schale durchdringt; wobei die Führungskomponente am oberen Ende der Schale befestigt ist; wobei die Blattfeder am unteren Ende der Schale befestigt ist; wobei die Verbindungswelle in die Führungskomponente eingepasst ist; wobei die Lastplattform am oberen Ende der Verbindungswelle angebracht ist; wobei die magnetisch leitfähige Welle am unteren Ende der Verbindungswelle angebracht ist; wobei die Verbindungswelle die Lastplattform mit der magnetisch leitfähigen Welle verbindet und sie sich axial zusammen bezüglich der Schale und der Führungskomponente bewegen; wobei der Magnetring starr im Hohlraum angebracht ist und die magnetisch leitfähige Welle koaxial einhülst; wobei ein Spalt zwischen dem Magnetring und der magnetisch leitfähigen Welle besteht, sodass kein Kontakt vorliegt; wobei die Anpassungskomponente auf der Blattfeder angebracht ist; wobei das obere Ende der Anpassungskomponente mit der magnetisch leitfähigen Welle verbunden ist; wobei die Anpassungskomponente zum Anpassen der Anfangsposition der magnetisch leitfähigen Welle in Übereinstimmung mit dem Magnetring benutzt wird.
  2. QZS-Vibrationsisolator mit kompaktem Bau nach Anspruch 1, wobei die Schale eine Magnetschale und eine Blattfederstütze umfasst; wobei die Magnetschale am oberen Ende der Blattfederstütze befestigt ist; wobei die Führungskomponente am oberen Ende der Magnetschale befestigt ist, wobei die Blattfeder am unteren Ende der Blattfederstütze befestigt ist; wobei eine ringförmige Nut zwischen der Magnetschale und der Blattfederstütze ausgebildet ist und der Magnetring in der ringförmigen Nut befestigt ist.
  3. QZS-Vibrationsisolator mit kompaktem Bau nach Anspruch 1, wobei der Magnetring ein axial magnetisierter, ringförmiger Permanentmagnet ist; wobei die magnetisch leitfähige Welle eine zylindrische Welle ist, die aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität hergestellt ist.
  4. QZS-Vibrationsisolator mit kompaktem Bau nach Anspruch 1, wobei die axiale Höhe des Magnetrings von der axialen Höhe der magnetisch leitfähigen Welle abweicht.
  5. QZS-Vibrationsisolator mit kompaktem Bau nach Anspruch 2, wobei die Führungskomponente ein Lagergehäuse und ein lineares Lager umfasst; wobei das Lagergehäuse am oberen Ende der Magnetschale befestigt ist; wobei das lineare Lager starr in das Lagergehäuse eingepasst ist; wobei die Verbindungswelle in das lineare Lager eingepasst ist.
  6. QZS-Vibrationsisolator mit kompaktem Bau nach Anspruch 2, wobei die Blattfeder einen mittigen Ring und mehrere Stützarme umfasst, die mit der Kante des mittigen Rings verbunden sind, und wobei die Stützarme am unteren Ende der Blattfederstütze befestigt sind.
  7. QZS-Vibrationsisolator mit kompaktem Bau nach Anspruch 6, wobei ein Durchgangsloch an einem Ende, abseits vom mittigen Ring, des Stützarms ausgebildet ist; wobei eine Schraube den Stützarm am unteren Ende der Blattfederstütze durch das Durchgangsloch befestigt.
  8. QZS-Vibrationsisolator mit kompaktem Bau nach Anspruch 6, wobei die mehreren Stützarme einheitlich am Umfang des mittigen Rings verteilt sind.
  9. QZS-Vibrationsisolator mit kompaktem Bau nach Anspruch 1, wobei die Anpassungskomponente eine Wellenendschraube und eine Anpassungsmutter umfasst; wobei die Wellenendschraube vom unteren Ende der Blattfeder durch die Blattfeder läuft und in den Hohlraum eingefügt ist; wobei das obere Ende der Wellenendschraube mit dem unteren Ende der magnetisch leitfähigen Welle verbunden ist; wobei sich die Anpassungsmutter auf die Wellenendschraube schraubt und die Anpassungsmutter außerdem eng auf die obere Oberfläche der Blattfeder presst; wobei die Anpassungsmutter zum Anpassen der Lastplattform und der Anfangsposition der magnetisch leitfähigen Welle bezüglich des Magnetrings benutzt wird.
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