專利名稱：雙氣囊式氣動(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雙氣囊式氣動(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)來實(shí)現(xiàn)隔振效果，即氣動(dòng)隔振器的主要結(jié)構(gòu)是用富有彈力的材料制成特定形狀的彈性膜，并與其它構(gòu)件共同構(gòu)成氣囊彈性腔，所述氣囊彈性腔又通過阻尼孔與氣囊阻尼腔相通。這種結(jié)構(gòu)的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，并有氣囊阻尼腔來緩沖它的膨脹和收縮過程，而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)板與來于地面的振動(dòng)隔離。但已有技術(shù)中，尤其是因受國(guó)產(chǎn)氣囊薄膜材質(zhì)的限制，所組成隔振系統(tǒng)的固有頻率受到一定的限制，不能降得很低，即其隔振的效果受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，是在于設(shè)計(jì)一種能獲得垂直隔振效果更好的雙氣囊結(jié)構(gòu)的隔振裝置。本發(fā)明另一個(gè)目的，是在于設(shè)計(jì)一種能同時(shí)獲得水平隔振效果也很好的雙氣囊結(jié)構(gòu)的隔振裝置。
本發(fā)明是通過下述構(gòu)思來加以實(shí)現(xiàn)的將支持工作臺(tái)板的支柱座于第一懸掛杯中，第一懸掛杯則通過第一彈性膜與第二懸掛杯相連成一體，并形成氣囊彈性腔；同時(shí)，第二懸掛杯又通過第二彈性膜與倒擺體相連成一體。由一隔板將倒擺體內(nèi)的空腔分隔成氣囊阻尼彈性腔和氣囊阻尼腔，兩腔通過設(shè)于隔板上的一個(gè)或多個(gè)第二阻尼孔相通；所述氣囊彈性腔則通過設(shè)在第二懸掛杯的底部的一個(gè)或多個(gè)第一阻尼孔與氣囊阻尼彈性腔相通。上述氣囊阻尼彈性腔兼顧雙重作用，即首先是對(duì)第一彈性膜因受壓力變化而膨脹或收縮時(shí)，即氣囊彈性腔中空氣的膨脹和收縮過程起到阻尼作用；另則是對(duì)第二彈性膜則起到使其受壓膨脹或收縮的作用。如上所述，組成一個(gè)具有雙氣囊結(jié)構(gòu)的氣動(dòng)隔振器，當(dāng)向氣囊充以一定壓力的氣體后，靠?jī)蓚€(gè)彈性膜的分別變形，分別完成兩個(gè)氣囊體積的膨脹和收縮，兩個(gè)氣囊的串接結(jié)構(gòu)形成具有更低固有頻率的振動(dòng)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)高隔振的效果。如將上述構(gòu)思中的倒擺體，座于底座內(nèi)的滾珠上，并在底座的上部處，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)整彈簧將倒擺體與底座相連接，此時(shí)的雙氣囊式氣動(dòng)隔振器，已構(gòu)成一個(gè)以底座內(nèi)的滾珠為支點(diǎn)，可以水平擺動(dòng)的倒擺結(jié)構(gòu)，可獲得垂直與水平隔振效果都很高的隔振裝置。
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)板與地面振動(dòng)隔離。因?yàn)楸景l(fā)明主要在于改變了氣囊的橡膠薄膜的結(jié)構(gòu)，分別形成第一氣囊彈性腔和第二氣囊彈性腔，并且兩個(gè)氣囊彈性腔在垂直方向是相互串聯(lián)的結(jié)構(gòu)形式，因此，它們與工作臺(tái)板一起形成了雙自由度的隔振系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的固有頻率明顯地要比單氣囊結(jié)構(gòu)的要低，可以改善其垂直方向的隔振性能，即可提高本發(fā)明對(duì)垂直方向的隔振性能。當(dāng)在上述雙氣囊的基礎(chǔ)上，再構(gòu)造一個(gè)倒擺結(jié)構(gòu)，兩者組合時(shí)，依靠倒擺結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)板與地面的水平隔振，并可將系統(tǒng)的水平固有頻率降到很低，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，可同時(shí)獲得具有高水平隔振性能的隔振裝置。


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是倒擺力學(xué)模型圖。
圖中1—支柱 2—彈性膜II 3—?dú)饽覐椥郧? 4—懸掛杯II5—阻尼孔I 6—?dú)饽易枘釓椥郧? 7—倒擺體 8—滾珠 9—底座10—彈性膜I 11—懸掛杯I 12—水平調(diào)整彈簧 13—阻尼孔II14—隔板 15—?dú)饽易枘崆弧?br> 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，一種雙氣囊式氣動(dòng)隔振器包括支柱、懸掛杯I和懸掛杯II、彈性膜I和彈性膜II、阻尼孔I和阻尼孔II、隔板、倒擺體、滾珠、底座所組成。用于支撐工作臺(tái)板的支柱1座于懸掛杯I11之中，所述懸掛杯I11通過彈性膜I10與懸掛杯II4相連成一體，并形成氣囊彈性腔3。懸掛杯II4又通過彈性膜II2與倒擺體7相連成一體，所述隔板14將倒擺體7內(nèi)的空腔分隔成氣囊阻尼彈性腔6和氣囊阻尼腔15，兩腔通過設(shè)于隔板14上的一個(gè)或多個(gè)阻尼孔II13相通；所述氣囊彈性腔3則通過設(shè)在懸掛杯II4的底部的一個(gè)或多個(gè)阻尼孔I5相通，即氣囊彈性腔3、氣囊阻尼彈性腔6和氣囊阻尼腔15三腔相通。此時(shí)，氣囊阻尼彈性腔6，向上通過阻尼孔I5與氣囊彈性腔3相通，對(duì)彈性膜I10的膨脹或收縮起阻尼作用，同時(shí)又對(duì)構(gòu)成本腔的彈性膜II2施壓使其膨脹或收縮；向下則通過阻尼孔II13與氣囊阻尼腔15相通，并受氣囊阻尼腔15的影響，對(duì)彈性膜II2的膨脹或收縮過程起阻尼作用，使自身腔內(nèi)氣體的膨脹或收縮，即彈性膜II2的膨脹或收縮過程受到緩沖。如此，兩個(gè)氣囊彈性腔在垂直方向的相互串聯(lián)結(jié)構(gòu)形式，它們與工作臺(tái)板一起形成了雙自由度的隔振系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的固有頻率明顯地要比單氣囊結(jié)構(gòu)的要低，即本發(fā)明對(duì)垂直方向的隔振性能明顯地要比單氣囊結(jié)構(gòu)的要好得多。
為了同時(shí)獲得更好的水平方向的隔振性能起見，可將所述倒擺體7座于底座9內(nèi)的滾珠8上，同時(shí)在底座9的上部處，于同一水平面上均布多個(gè)水平調(diào)整彈簧12，如在本實(shí)施例中采用的為四個(gè)水平調(diào)整彈簧12，并通過水平調(diào)整彈簧12將倒擺體7底座9相連接。如此，整個(gè)雙氣囊式氣動(dòng)隔振器通過倒擺體7，以滾珠8作支點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)新的倒擺機(jī)構(gòu)，所述倒擺機(jī)構(gòu)可圍繞支點(diǎn)滾珠8為水平擺動(dòng)，并對(duì)支柱1上的工作臺(tái)板可隔離來自外界水平方向的低頻振動(dòng)干涉，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的預(yù)定目的。
由于本實(shí)施例結(jié)構(gòu)中二個(gè)懸掛杯，即懸掛杯I11和懸掛杯II4的質(zhì)量與工作臺(tái)板相比很小，可以略去不計(jì)，因此其力學(xué)模型就相當(dāng)于工作臺(tái)板下的支承剛度是由二個(gè)氣囊剛度串聯(lián)起來形成的。二個(gè)氣囊的總剛度將大體上等于單個(gè)氣囊剛度的一半，即K′≈12K]]>因此系統(tǒng)的固有頻率為f=12πK′M≈12π12·KM≈0.7·12πKM]]>即本實(shí)施例的垂直方向的固有頻率將降至0.7倍。因此可以改善和提高本發(fā)明對(duì)垂直方向的隔振性能。
至于水平方向隔振情況，則如附圖2所示，可以用簡(jiǎn)單的倒擺力學(xué)模型來加以描述圖中M為工作臺(tái)板質(zhì)量；l為倒擺長(zhǎng)度；a為水平調(diào)整彈簧12離支點(diǎn)的距離；K為水平調(diào)整彈簧12的綜合剛度。
相應(yīng)列出的運(yùn)動(dòng)微分方程為Ml2θ··+(Ka2-Mgl)θ=0]]>從這一方程得到的系統(tǒng)固有頻率為f=12πKa2-MglMl2=C1gL]]>式中C1=12πKa2L-MglLMl2l,]]>為相對(duì)于單擺的倒擺乘子。調(diào)整水平調(diào)整彈簧12的剛度K或距離a值，可使Ka2＞Mgl，即C1＞0，此時(shí)倒擺是倒立穩(wěn)定的；如果使Ka2→Mgl，即C1→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。
由上可見，只需調(diào)整本實(shí)施例中水平調(diào)整彈簧12的剛度K或位置，就可獲得最佳的水平隔振效果。
綜上可見，本發(fā)明不論是垂直方向或水平方向的隔振效果，都要比傳統(tǒng)的單氣囊式結(jié)構(gòu)的氣動(dòng)隔振器好得多。
權(quán)利要求
1.一種雙氣囊式氣動(dòng)隔振器，包括支柱、懸掛杯I和懸掛杯II、彈性膜I和彈性膜II、阻尼孔I和阻尼孔II、隔板、倒擺體、滾珠、底座組成，所述懸掛杯I[11]通過彈性膜I[10]與懸掛杯II[4]相連成一體，并形成氣囊彈性腔[3]，其特征在于支柱[1]座于懸掛杯I[11]中，懸掛杯II[4]又通過彈性膜II[2]與倒擺體[7]相連成一體，所述隔板[14]將倒擺體[7]內(nèi)的空腔分隔成氣囊阻尼彈性腔[6]和氣囊阻尼腔[15]，兩腔通過設(shè)于隔板[14]上的一個(gè)或多個(gè)阻尼孔II[13]相通，所述氣囊彈性腔[3]則通過設(shè)在懸掛杯II[4]的底部的一個(gè)或多個(gè)阻尼孔I[5]與氣囊阻尼彈性腔[6]相通。
2.按權(quán)利要求1所述的雙氣囊式氣動(dòng)隔振器，其特征在于所述倒擺體[7]座于底座[9]內(nèi)的滾珠[8]上，在底座[9]的上部處，于同一水平面上均布多個(gè)水平調(diào)整彈簧[12]，并通過水平調(diào)整彈簧[12]將倒擺體[7]與底座[9]相連接。
3.按權(quán)利要求2所述的雙氣囊式氣動(dòng)隔振器，其特征在于所述水平調(diào)整彈簧[12]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雙氣囊式氣動(dòng)隔振器。將支持工作臺(tái)板的支柱座于第一懸掛杯中，第一懸掛杯則通過第一彈性膜與第二懸掛杯相連成一體，并形成第一氣囊彈性腔。同時(shí)，第二懸掛杯又通過第二彈性膜與底座相連成一體，并形成第二氣囊彈性腔。在第二懸掛杯的底部和第二氣囊彈性腔的底部，分別設(shè)有一個(gè)或多個(gè)阻尼孔，同時(shí)通向氣囊阻尼腔。由此，組成一個(gè)具有相互串聯(lián)的雙氣囊結(jié)構(gòu)的氣動(dòng)隔振器，當(dāng)向氣囊充以一定壓力的氣體后，靠?jī)蓚€(gè)彈性膜的分別變形，形成具有更低固有頻率的振動(dòng)系統(tǒng)。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)F16F9/04GK1487218SQ03141960
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), 賈正夫 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)附屬工廠