CN202402557U

CN202402557U - 压杆式无源低频三向隔振器

Info

Publication number: CN202402557U
Application number: CN2011205559860U
Authority: CN
Inventors: 龚兴龙; 彭超; 郭朝阳; 宗路航; 严启凡; 周宏�
Original assignee: University of Science and Technology of China USTC
Current assignee: University of Science and Technology of China USTC
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2021-12-28

Abstract

本实用新型涉及压杆式无源低频三向隔振器。该隔振器的底座内依次设有下弹性元件、圆形的支撑台、上弹性元件、圆盘状的上挡板；三根以上的弹性压杆的下端分别对应穿过上挡板上的三个以上的圆孔连接着支撑台，上端分别连接着呈圆形的罩盖状的承载外壳，三根以上的弹性压杆上套设有橡胶阻尼套；承载外壳罩设在底座的上部，承载外壳的内侧壁上设有环形的弹性元件，承载外壳内侧顶部设有阻尼缸；阻尼缸里面注入了液体阻尼材料。本实用新型在垂直方向和水平方向上具有超低频隔振抗冲能力，能够广泛应用于隔振精密加工和测量仪器的振动控制中。本实用新型为被动无源减振器，不需要外加能量就能实现低频隔振抗冲作用。

Description

压杆式无源低频三向隔振器

技术领域

本实用新型属于精密仪器的减振技术领域，具体涉及用于低频环境精密加工和测量的低频隔振器。

技术背景

随着各种精密工程领域的迅猛发展，超精密加工和精密测量技术对其工作环境提出了越来越高的要求。外界环境的微小振动将大大降低超精密仪器的加工精度，使各种精密测量出现较大的误差，甚至使测量无法进行，所以精密仪器的隔振性能直接影响着其运行的性能。影响隔振性能的主要指标是隔振系统的固有频率和阻尼比，其中固有频率起着重要的作用，降低隔振系统的固有频率可以显著提高系统的隔振能力。传统的隔振系统，能够很好的对中高频带进行隔离，但由于其在静承载力和低刚度之间的矛盾，很难再降低系统的固有频率。目前对于低频隔振，通常采用空气弹簧和主动式隔振器，然而空气弹簧虽然能够降低系统的固有频率，但是结构复杂，体积庞大，价格昂贵，并且需要辅助的气源设备；一些主动式隔振器虽然能够很好的进行低频隔振，但是需要额外的控制系统，并且需要消耗大量的能量，因此这两种隔振器都很难在实际工程中得到广泛的应用。

为了解决传统隔振器不适用于低频环境的隔振问题，一些研究者将负刚度机构，引入到低频隔振系统中。利用负刚度机构和正刚度弹簧进行并联，研制了一些低频隔振器。这种正负刚度并联隔振器虽然在一定的区间内具有超低刚度，能够进行超低频隔振，但是其存在作用区间狭窄，容易发生失稳的缺点，并且大多是针对垂向隔振的研究，离实际应用还有一定距离。因此有必要研制一种适用于低频环境隔振的无源低频三向隔振器。

实用新型内容

为了解决低频环境的隔振问题，本实用新型提供一种适用于低频环境隔振的压杆式无源低频三向隔振器。

本实用新型实现上述目的的技术方案如下：

压杆式无源低频三向隔振器包括圆桶状的底座7，底座7内中部设有下弹性元件6，底座7上部开口端侧壁上设有一环形台阶，所述环形台阶下部的底座7内壁上均布设有沿轴向的二条以上的导向槽11；下弹性元件6的顶部设有圆形的支撑台5，支撑台5的圆周上均布设有二块以上的导向块12，二块以上的导向块12和二条以上的导向槽11对应配合，支撑台5中部设有上弹性元件17；上弹性元件17的顶部设有圆盘状的上挡板4，上挡板4的底部圆周与底座7上的环形台阶处接触；上挡板4上均布开设有三个以上的圆孔，三根以上的弹性压杆3的下端分别对应穿过上挡板4上的三个以上的圆孔连接着支撑台5，三根以上的弹性压杆3的上端分别连接着呈圆形的罩盖状的承载外壳1，三根以上的弹性压杆3上套设有橡胶阻尼套9；承载外壳1罩设在底座7的上部，承载外壳1的内侧壁上设有环形的弹性元件8，承载外壳1内侧顶部设有阻尼缸2。

所述环形台阶下部的底座7内壁上均布设有沿轴向的四条导向槽11；所述支撑台5的圆周上对应均布设有四块导向块12。

所述下弹性元件6和上弹性元件17均为钢丝绳弹簧或螺旋弹簧或橡胶金属复合弹簧；所述环形的弹性元件8材料为钢丝绳弹簧或橡胶或橡胶钢丝绳复合弹簧。

所述支撑台5中部开设有通孔，中心导杆14穿过支撑台5的通孔上端连接着上挡板4，下端连接着底座7；支撑台5和上挡板4之间的中心导杆14上套装有上弹性元件17，支撑台5和底座7之间的中心导杆14上套装有下弹性元件6，所述上弹性元件17和下弹性元件6均为螺旋弹簧。

所述上挡板4上均布开设有四个圆孔，四根弹性压杆3的下端分别对应穿过上挡板4上的四个圆孔通过法兰连接着支撑台5，四根弹性压杆3的上端分别通过法兰连接着承载外壳1。

所述阻尼缸2为一种液体耗能缓冲器，里面注入的是液体阻尼材料。

本实用新型的有益技术效果体现在下述几个方面：

1、本实用新型的压杆式无源低频三向隔振器能够在保证较大承载力的前提下，在垂直方向和水平方向上都实现超低频隔振；

2、相对一些负刚度隔振器，本实用新型中弹性细长压杆是工作在失稳前的状态，因此隔振系统的稳定性较高；

3、本实用新型设置了多种阻尼耗能机制，根据具体的实施工况，发挥不同的阻尼耗能作用；

4、本实用新型的压杆式无源低频三向隔振器，同时在水平方向和垂直方向具有低频隔振和抗冲击双重功能；

5、本实用新型为被动无源减振器，不需要外加能量就能实现低频隔振抗冲作用。

附图说明

图1为第一种实施方式下压杆式无源低频三向隔振器的整体结构图。

图2为第二种实施方式下压杆式无源低频三向隔振器的整体结构图。

图3为第三种实施方式下压杆式无源低频三向隔振器的整体结构图。

图4为图1中下底座的俯视图。

图5为图1中下支撑台的俯视图。

图6为图1中上挡板的俯视图。

上图中序号：1.承载外壳、2.阻尼缸、3.弹性压杆、4.上挡板、5.支撑台、6.下弹性元件、7.底座、8.环形的弹性元件、9.橡胶阻尼套、10.法兰、11.导向槽、12.导向块、13.夹板、14.中心导杆、15.直线轴承、16.限位环、17.上弹性元件。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例本实用新型作进一步地说明。

实施例1

参见图1，压杆式无源低频三向隔振器包括圆桶状的底座7，底座7内通过夹板13均布安装有三个以上的下弹性元件6，下弹性元件6为钢丝绳弹簧，通过设计钢丝绳的直径、股数、长度、圈数、缠绕方式以及松紧程度来设计出垂向方向上所需的承载力、刚度和阻尼。底座7上部开口端侧壁上设有一环形台阶，环形台阶下部的底座7内壁上均布设有沿轴向的四条导向槽11，见图4；下弹性元件6的顶部设有圆形的支撑台5，支撑台5的圆周上均布设有四块导向块12，见图5，四块导向块12和四条导向槽11对应配合，支撑台5在导向槽11和导向块12的限制下，在底座7中可垂直运动。支撑台5中部装有上弹性元件17，上弹性元件17也是钢丝绳弹簧；上弹性元件17的顶部装有圆盘状的上挡板4，见图6，上挡板4的底部圆周与底座7上的环形台阶处接触。上挡板4上均布开设有四个圆孔，四根弹性压杆3的下端分别对应穿过上挡板4上的四个圆孔通过法兰10连接着支撑台5，四根弹性压杆3的上端分别通过法兰连接着呈圆形的罩盖状的承载外壳1，四根弹性压杆3上套装有橡胶阻尼套9。承载外壳1罩设在底座7的上部，承载外壳1的内侧壁上设有环形的弹性元件8，环形的弹性元件8材料为钢丝绳弹簧，承载外壳1内侧顶部固定安装有阻尼缸2，阻尼缸2为一种液体耗能缓冲器，阻尼缸2内注入了液体阻尼材料，能够耗散各个方向上的振动能量。

当隔振器受到垂直方向的外力作用时，外力通过承载外壳1、弹性压杆3和支撑台5传递到钢丝绳弹簧（下弹性元件6和上弹性元件17）上，由钢丝绳弹簧在垂向方向上进行低频隔振。当振动位移较小，钢丝绳弹簧不产生干摩擦阻尼，此时钢丝绳弹簧主要起到缓存振动能量、减小振动传递率的作用，储存在钢丝绳弹簧中的能量由阻尼缸2中的阻尼材料逐渐消耗；当受到冲击或者共振时，振动位移较大，钢丝绳弹簧发生较大的变形，此时其各股钢丝绳之间将会发生干摩擦，干摩擦阻尼迅速大，能有效的耗散共振和冲击的能量，是振动位移迅速减小，实现垂向隔振抗冲的作用。

当隔振系统受到水平方向的外力作用时，主要由弹性压杆3来进行横向低频隔振作用。当振动位移较小时，横向振动能量主要布置在弹性压杆3上的橡胶阻尼套9来消耗；当振动位移过大或者受到冲击时，承载外壳1将与底座7发生柔性碰撞，这时候设置在承载外壳1内侧壁上的环形的弹性元件8将有效地吸收和消耗掉振动冲击的能量，实现横向隔振抗冲的作用。

实施例2：

参见图2，与实施例1的主要区别在于：支撑台5中部开设有通孔，中心导杆14穿过支撑台5的通孔上端连接着上挡板4，下端连接着底座7；支撑台5和上挡板4之间的中心导杆14上套装有上弹性元件17，支撑台5和底座7之间的中心导杆14上套装有下弹性元件6，上弹性元件17和下弹性元件6均为螺旋弹簧。与上弹性元件17的上端和下端对应的支撑台5的顶面上和上挡板4的底面上分别安装有限位环16；与下弹性元件6的上端和下端对应的支撑台5的底面和底座7的底面上分别安装有限位环16。环形的弹性元件8材料为橡胶。其它同实施例1。支撑台5和中心导杆14之间安装有直线轴承15，进一步保证其在垂向方向上运动。在此实施例中，压杆式无源低频三向隔振器的加工和装备更加简便，主要应用于一些振动冲击较小，并且垂向振动频率不需要太低的隔振系统中。

实施例3：

参见图3，与实施例3的主要区别在于：下弹性元件6和上弹性元件17材料均为橡胶金属复合弹簧；环形的弹性元件8材料为橡胶钢丝绳复合弹簧。其它同实施例2。主要是在实施例2的基础上增加了隔振器的阻尼和承载力，主要应用于低频隔振要求不是太严格的隔振系统中。

Claims

1.压杆式无源低频三向隔振器，其特征在于：包括圆桶状的底座（7），底座（7）内中部设有下弹性元件（6），底座（7）上部开口端侧壁上设有一环形台阶，所述环形台阶下部的底座（7）内壁上均布设有沿轴向的二条以上的导向槽（11）；下弹性元件（6）的顶部设有圆形的支撑台（5），支撑台（5）的圆周上均布设有二块以上的导向块（12），二块以上的导向块（12）和二条以上的导向槽（11）对应配合，支撑台（5）中部设有上弹性元件（17）；上弹性元件（17）的的顶部设有圆盘状的上挡板（4），上挡板（4）的底部圆周与底座（7）上的环形台阶处接触；上挡板（4）上均布开设有三个以上的圆孔，三根以上的弹性压杆（3）的下端分别对应穿过上挡板（4）上的三个以上的圆孔连接着支撑台（5），三根以上的弹性压杆（3）的上端分别连接着呈圆形的罩盖状的承载外壳（1），三根以上的弹性压杆（3）上套设有橡胶阻尼套（9）；承载外壳（1）罩设在底座（7）的上部，承载外壳（1）的内侧壁上设有环形的弹性元件（8），承载外壳（1）内侧顶部设有阻尼缸（2）。

2.根据权利要求1所述的压杆式无源低频三向隔振器，其特征在于：所述环形台阶下部的底座（7）内壁上均布设有沿轴向的四条导向槽（11）；所述支撑台（5）的圆周上对应均布设有四块导向块（12）。

3.根据权利要求1所述的压杆式无源低频三向隔振器，其特征在于：所述下弹性元件（6）和上弹性元件（17）均为钢丝绳弹簧或螺旋弹簧或橡胶金属复合弹簧；所述环形的弹性元件（8）材料为钢丝绳弹簧或橡胶或橡胶钢丝绳复合弹簧。

4.根据权利要求1所述的压杆式无源低频三向隔振器，其特征在于：所述支撑台（5）中部开设有通孔，中心导杆（14）穿过支撑台（5）的通孔上端连接着上挡板（4），下端连接着底座（7）；支撑台（5）和上挡板（4）之间的中心导杆（14）上套装有上弹性元件（17），支撑台（5）和底座（7）之间的中心导杆（14）上套装有下弹性元件（6），所述上弹性元件（17）和下弹性元件（6）均为螺旋弹簧。

5.根据权利要求1所述的压杆式无源低频三向隔振器，其特征在于：所述上挡板（4）上均布开设有四个圆孔，四根弹性压杆（3）的下端分别对应穿过上挡板（4）上的四个圆孔通过法兰连接着支撑台（5），四根弹性压杆（3）的上端分别通过法兰连接着承载外壳（1）。

6.根据权利要求1所述的压杆式无源低频三向隔振器，其特征在于：所述阻尼缸（2）为一种液体耗能缓冲器，里面注入的是液体阻尼材料。