專利名稱：組合擺式氣動(dòng)隔振器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種隔振裝置，且更具體地涉及一種組合擺式氣動(dòng)隔振器。
背景技術(shù)：
在廣泛的科學(xué)研究工作和生產(chǎn)過程中，特別是涉及計(jì)量、檢測(cè)、試驗(yàn)和制造等領(lǐng)域，需要排除來源于外界的振動(dòng)，如來源于地面的振動(dòng)，尤其是低頻地面振動(dòng)時(shí)，需采用隔振平臺(tái)或其他隔振裝置，隔振器則是所述隔振裝置實(shí)現(xiàn)隔振效果的核心部件。振動(dòng)隔離技術(shù)領(lǐng)域中的現(xiàn)有技術(shù)，比較先進(jìn)的都是采用空氣彈簧阻尼系統(tǒng)，并以單擺結(jié)構(gòu)形式來實(shí)現(xiàn)隔振效果，即氣動(dòng)隔振器的主要結(jié)構(gòu)是垂直方向的隔振作用依靠氣囊，氣囊充以一定壓力的氣體后，靠橡膠薄膜的變形完成氣囊體積的膨脹和收縮，使承載的臺(tái)板浮起，同時(shí)形成低固有頻率的振動(dòng)系統(tǒng)，使臺(tái)板與地面的垂直振動(dòng)隔離；水平方向的隔振作用則依靠單擺形式的結(jié)構(gòu)，其大體上可分為懸掛式及萬向桿式的二種，它們的基本原理都是利用單擺的低頻隔振性能。但已有技術(shù)的一般結(jié)構(gòu)中，其擺長(zhǎng)是不可調(diào)節(jié)的，而且由于結(jié)構(gòu)上的原因，擺長(zhǎng)也有一定限度，不能無限制地延長(zhǎng)單擺的長(zhǎng)度，因此，所組成隔振系統(tǒng)的水平固有頻率受到一定的限制，不能降得很低，如國(guó)外廠商產(chǎn)品樣本介紹，其隔振系統(tǒng)的固有頻率，垂直方向在1.2～1.7Hz、水平方向在1.5～1.9Hz范圍，若要進(jìn)一步提高其性能會(huì)受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，是在于設(shè)計(jì)一種由同時(shí)具有單擺和倒擺結(jié)構(gòu)形式的氣囊組成的，固有頻率很低，并可人為調(diào)節(jié)固有頻率，具有高隔振性能的隔振裝置。
本發(fā)明是通過下述構(gòu)思來加以實(shí)現(xiàn)的由萬向桿插入懸掛杯中，并座于懸掛杯中的滾珠上；懸掛杯則通過彈性膜懸掛于倒擺體中，隔板將倒擺體內(nèi)的空腔分隔成氣囊彈性腔和氣囊阻尼腔，兩腔通過阻尼孔相通，如此組成一個(gè)以懸掛杯中的滾珠為支點(diǎn)的單擺式結(jié)構(gòu)。然后再將整個(gè)單擺式結(jié)構(gòu)座于底座內(nèi)的滾珠上，在底座的上部處，于同一水平面上均布多個(gè)水平調(diào)整彈簧，并通過水平調(diào)整彈簧與倒擺體相連接，如此又組成一個(gè)以底座內(nèi)的滾珠為支點(diǎn)的倒擺式結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)將單擺式結(jié)構(gòu)和倒擺式結(jié)構(gòu)串聯(lián)組合成一體，共同隔離來自水平方向或是垂直方向振動(dòng)干擾的目的。
本發(fā)明的效果是很明顯的，垂直方向的隔振作用依靠氣囊，當(dāng)氣囊充以一定壓力的氣體后，靠橡膠薄膜的變形使承載的臺(tái)板浮起，同時(shí)形成低固有頻率的振動(dòng)系統(tǒng)，使臺(tái)板與地面垂直振動(dòng)隔離。水平方向的隔振，因?yàn)槭怯蓡螖[式和倒擺式結(jié)構(gòu)串聯(lián)所組成，其隔振效果不但起到雙保險(xiǎn)的效果，更是既保留了傳統(tǒng)單擺式隔振的效果，又克服了單擺式隔振之不足之處。傳統(tǒng)的懸掛式或萬向桿式的隔振結(jié)構(gòu)，都是一種單擺式的結(jié)構(gòu)，其直接反映隔振性能的是隔振平臺(tái)系統(tǒng)的固有頻率f，而所述的固有頻率f僅與擺長(zhǎng)L有關(guān)。但傳統(tǒng)的裝置由于受結(jié)構(gòu)上的限制，擺長(zhǎng)總是有限的，因此系統(tǒng)固有頻率的降低是有一定限度的。而本發(fā)明所述的由單擺式隔振器和倒擺式隔振器串聯(lián)組成的組合擺式氣動(dòng)隔振器，除保留傳統(tǒng)的單擺式隔振器隔振的功能外，又能以倒擺式隔振器特有的功能來克服和改善單擺式隔振器的不足，即倒擺式隔振器對(duì)于一臺(tái)工作臺(tái)板質(zhì)量M和倒擺長(zhǎng)度l一定的隔振設(shè)置而言，其固有頻率f與水平調(diào)整彈簧剛度K和水平調(diào)整彈簧離倒擺支點(diǎn)的距離a有關(guān)，只要調(diào)整水平調(diào)整彈簧的剛度K和位置a，令Ka2→Mgl，則系統(tǒng)的固有頻率可以降到很低，從理論上來說可以接近于0，從而充分地體現(xiàn)了本發(fā)明所述隔振系統(tǒng)的固有頻率是可調(diào)節(jié)的，并可人為調(diào)到很低，獲得具有高隔振性能的隔振裝置的預(yù)期目的。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明加以進(jìn)一步描述，從而使本發(fā)明的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)、特點(diǎn)、目的和優(yōu)點(diǎn)更加明確，但并不限制本發(fā)明的范圍。
圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是單擺力學(xué)模型圖。
圖3是組合擺力學(xué)模型圖。
圖中1—萬向桿 2—彈性膜 3—?dú)饽覐椥郧? 4—倒擺體 5—?dú)饽易枘崆?—滾珠 7—底座 8—懸掛杯 9—滾珠 10—水平調(diào)整彈簧 11—阻尼孔12—隔板。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)結(jié)合附圖來說明本發(fā)明實(shí)施例的構(gòu)造如附圖1所示，一種組合擺式氣動(dòng)隔振器，包括單擺式隔振器和倒擺式隔振器串聯(lián)組成，所述單擺式隔振器包括由萬向桿1插入懸掛杯8中并座于其中的滾珠9上所組成，懸掛杯8則通過彈性膜2懸掛于倒擺體4中，隔板12將倒擺體4內(nèi)的空腔分隔成氣囊彈性腔3和氣囊阻尼腔5，兩腔通過一個(gè)或多個(gè)阻尼孔11相通。整個(gè)單擺式隔振器，通過其組成構(gòu)件倒擺體4，座于底座7內(nèi)的滾珠6上，構(gòu)成另一個(gè)倒擺式隔振器。由此可見，單擺式隔振器和倒擺式隔振器，通過倒擺體4串聯(lián)組合成一體，即為本發(fā)明的實(shí)施例。其工作臺(tái)板與地面的垂直隔振，則是利用密閉氣囊的柔性，當(dāng)氣囊內(nèi)充壓力氣體后可使工作臺(tái)浮起，工作臺(tái)板與隔振器的氣囊組成一固有頻率很低的垂直振動(dòng)系統(tǒng)，從而使工作臺(tái)板與地面的垂直振動(dòng)相隔離。氣囊內(nèi)的壓力可自動(dòng)調(diào)正，以適應(yīng)工作臺(tái)板上不同的儀器或設(shè)備重量的要求。由于單擺結(jié)構(gòu)中的懸掛杯8可繞滾珠9水平擺動(dòng)，而倒擺結(jié)構(gòu)中的倒擺體4可繞滾珠6水平擺動(dòng)，它們都起到讓工作臺(tái)板與地面的水平振動(dòng)相隔離的作用。
為了獲得最佳的水平隔振效果起見，在所述底座7的上部處，于同一水平面上均布多個(gè)水平調(diào)整彈簧10，如附圖1所示，本實(shí)施例為采用四個(gè)水平調(diào)整彈簧10，并通過水平調(diào)整彈簧10將倒擺體4與底座7相連接。此時(shí)，倒擺體4由四個(gè)對(duì)稱布置的水平調(diào)整彈簧10所支持，維持倒立的穩(wěn)定性，只需調(diào)整水平調(diào)整彈簧10的剛度和位置，就可獲得更好的水平隔振效果。
現(xiàn)有技術(shù)隔振平臺(tái)的單擺式水平隔振結(jié)構(gòu)，不論是懸掛式的或是萬向桿式的，都如附圖2所示，可以用簡(jiǎn)單的單擺力學(xué)模型來加以描述圖中L為單擺長(zhǎng)度，M為工作臺(tái)板質(zhì)量。直接反映其隔振性能的是隔振平臺(tái)系統(tǒng)的固有頻率f，表達(dá)式如下f=12πgL]]>式中g(shù)為重力加速度值。
由此可見，系統(tǒng)的固有頻率僅與擺長(zhǎng)L有關(guān)。由于結(jié)構(gòu)上的限制，擺長(zhǎng)總是有限的，因此系統(tǒng)固有頻率的降低，也是有一定限度的。
本實(shí)施例所述的組合擺式氣動(dòng)隔振器，如附圖3所示，也可以用其力學(xué)模型來加以描述圖中M為工作臺(tái)板質(zhì)量；L為單擺長(zhǎng)度；l為倒擺長(zhǎng)度；a為水平彈簧離支點(diǎn)的距離；K為水平彈簧綜合剛度。相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)微分方程列出如下 即Ka2L-MglL+Mgl2Ka2L-MglLθ··2+gLθ2=0]]>系統(tǒng)固有頻率為f=C2·gL]]>式中C2=12πKa2L-MglLKa2L-MglL+Mgl2,]]>為相對(duì)于單擺的組合擺乘子。調(diào)整水平調(diào)整彈簧的剛度K或距離a值，可使Ka2＞Mgl，即C2＞0，此時(shí)倒擺是倒立穩(wěn)定的；如果使Ka2→Mgl，即C2→0，則此時(shí)系統(tǒng)的固有頻率可以降得很低，即從理論上來說，其水平方向固有頻率可調(diào)至接近于0。因此，本發(fā)明比傳統(tǒng)的懸掛式或萬向桿式的單擺結(jié)構(gòu)要明顯的優(yōu)越。經(jīng)國(guó)家認(rèn)可的實(shí)驗(yàn)室機(jī)構(gòu)對(duì)本實(shí)施例的性能測(cè)定，證實(shí)其隔振系統(tǒng)的固有頻率，垂直方向和水平方向均可達(dá)到1.16Hz，由此可見本發(fā)明優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種組合擺式氣動(dòng)隔振器，包括單擺式隔振器和倒擺式隔振器串聯(lián)組成，所述單擺式隔振器包括由萬向桿[1]插入懸掛杯[8]中并座于其中的滾珠[9]上所組成，懸掛杯[8]則通過彈性膜[2]懸掛于倒擺體[4]中，隔板[12]將倒擺體[4]內(nèi)的空腔分隔成氣囊彈性腔[3]和氣囊阻尼腔[5]，兩腔通過一個(gè)或多個(gè)阻尼孔[11]相通，其特征在于所述倒擺式隔振器包括由倒擺體[4]、滾珠[6]、底座[7]、水平調(diào)整彈簧[10]組成，其中倒擺體[4]座于底座[7]內(nèi)的滾珠[6]上，在底座[7]的上部處，于同一水平面上均布多個(gè)水平調(diào)整彈簧[10]，并通過水平調(diào)整彈簧[10]將倒擺體[4]與底座[7]相連接。
2.按權(quán)利要求1所述的組合擺式氣動(dòng)隔振器，其特征在于所述水平調(diào)整彈簧[10]為四個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種隔振裝置，且更具體地涉及一種組合擺式氣動(dòng)隔振器。其由萬向桿座于懸掛杯中的滾珠上，懸掛杯則通過彈性膜懸掛于倒擺體中，隔板將倒擺體分隔成由阻尼孔相通的氣囊彈性腔和氣囊阻尼腔，組成一個(gè)傳統(tǒng)的單擺式結(jié)構(gòu)。然后，整個(gè)單擺式結(jié)構(gòu)座于底座內(nèi)的滾珠上，在底座的上部處，于同一水平面上均布四個(gè)水平調(diào)整彈簧，并通過水平調(diào)整彈簧與倒擺體相連接，由此組成一個(gè)倒擺式結(jié)構(gòu)，可以克服單擺式結(jié)構(gòu)在隔振效果上的缺陷，只需調(diào)整彈簧剛度K和與倒擺支座的距離a，系統(tǒng)固有頻率可以趨近于0。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究和生產(chǎn)中，特別是涉及計(jì)量、檢測(cè)、試驗(yàn)和制造等領(lǐng)域，需要排除來源于外界的低頻振動(dòng)之處。
文檔編號(hào)F16F9/32GK1487217SQ03141959
公開日2004年4月7日 申請(qǐng)日期2003年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月30日
發(fā)明者朱繼梅, 俞寧長(zhǎng), 王培基 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)附屬工廠