基于形狀記憶合金彈簧的超低頻液壓隔振裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超低頻隔振裝置，更準(zhǔn)確地說，是涉及一種結(jié)合形狀記憶合金彈簧超彈性效應(yīng)與低頻液壓隔振技術(shù)的超低頻液壓隔振裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]作為船舶、車輛以及工程機械等設(shè)備的重要組成部分之一，隔振裝置能有效地隔離機械設(shè)備上發(fā)動機產(chǎn)生的振動，減少振動噪聲對發(fā)動機本身以及周邊儀表器械產(chǎn)生的有害影響。
[0003]當(dāng)前，大多數(shù)車輛與船舶發(fā)動機均采用橡膠懸置或者普通液壓懸置隔振。橡膠隔振裝置通過橡膠分子之間的內(nèi)摩擦作用來衰減振動，因其結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高且便于維修等優(yōu)點，目前仍廣泛應(yīng)用于對振動性能要求較低的車輛及其它工程設(shè)備上。然而，普通應(yīng)用場合的發(fā)動機工作頻帶較寬(10~500Hz)，橡膠隔振裝置無法滿足對低頻振動的隔振要求。普通液壓隔振器具有低頻高阻尼和高頻低剛度的特點，可以滿足普通車輛發(fā)動機的隔振要求，然而對于軍用艦船發(fā)動機這類超低頻振源卻束手無策。
[0004]軍用艦船發(fā)動機運轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的振動會對艦載聲吶等精密儀器設(shè)備產(chǎn)生干擾，還會增大艦船特別是潛艇的水下噪聲輻射，降低艦艇在水下的聲隱身效果。隨著軍事科技的發(fā)展，艦船對戰(zhàn)斗要求不斷提高，發(fā)動機正逐漸向超低轉(zhuǎn)速方向發(fā)展。當(dāng)前最先進潛艇發(fā)動機轉(zhuǎn)速已降低至250rpm左右，低轉(zhuǎn)速動力設(shè)備必然帶來低頻甚至是超低頻振動噪聲。而眾所周知，相比于高頻振動噪聲而言，低頻甚至是超低頻振動噪聲處理更加困難，因為這在技術(shù)上要求隔振裝置本身須具有低頻或者超低頻固有頻率，同時還要實現(xiàn)對振源的有效支撐，現(xiàn)有的隔振技術(shù)難以實現(xiàn)這二者之間的平衡。
[0005]傳統(tǒng)的橡膠隔振裝置與液壓隔振裝置因彈性元件剛度較大，相應(yīng)的高固有頻率決定了其難以達到超低頻隔振的要求。近年來，隨著智能材料技術(shù)的不斷發(fā)展，人們開始將一些具有特殊性質(zhì)的智能材料應(yīng)用于隔振減振裝置中。
[0006]其中利用形狀記憶合金超彈性效應(yīng)進行隔振就是一種極具前景的隔振方法。形狀記憶合金具有形狀記憶效應(yīng)、超彈性效應(yīng)等特點，通過改變材料內(nèi)部的溫度和應(yīng)力進而控制形狀記憶合金材料內(nèi)部的馬氏體相變過程，實現(xiàn)材料在宏觀上的這些特殊性能。由于形狀記憶合金具有超彈性效應(yīng)，因此，基于形狀記憶合金制成的彈簧在特定工作區(qū)間可以取得超低動態(tài)剛度(或接近零剛度)的效果。用形狀記憶合金彈簧代替?zhèn)鹘y(tǒng)隔振裝置中的彈性元件，可以大大降低減振裝置的動剛度，使得系統(tǒng)的固有頻率接近于零，從而對超低頻振動取得良好的隔振效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明針對現(xiàn)有隔振技術(shù)的不足，提出了一種基于形狀記憶合金彈簧超彈性效應(yīng)的新型超低頻液壓隔振裝置。本發(fā)明提出的超低頻液壓隔振裝置，采用形狀記憶合金彈簧作為彈性元件，通過對形狀記憶合金的預(yù)處理，使其工作在超彈性工作區(qū)間。在此超彈性工作區(qū)間，形狀記憶合金彈簧較大的變形只會引起微小的恢復(fù)力，因此形狀記憶合金彈簧可以取得超低動剛度。以形狀記憶合金彈簧為彈性元件的差動式液壓裝置，可以有效的隔離艦船發(fā)動機的低頻振動。
[0008]為了實現(xiàn)上述要求，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:本發(fā)明提出的超低頻液壓隔振裝置主要由油箱、橡膠托體、活動側(cè)板、活塞、活塞桿、安裝臺面、導(dǎo)向套、普通彈簧、形狀記憶合金彈簧、密封圈等部件組成。
[0009]所述油箱箱體內(nèi)壁兩側(cè)各設(shè)一塊活動板，活動板與箱體形成密封腔，內(nèi)部為空氣。所述箱體壁面與活動板之間采用一根普通彈簧連接。
[0010]所述油箱底部安裝有空心彈性橡膠托體，橡膠托體內(nèi)部充滿空氣。所述橡膠托體的橡膠層中嵌有彈性鋼絲網(wǎng)，使其兼具彈性與支撐性能。此外，所述橡膠托體上開有導(dǎo)油槽，當(dāng)通過注油口給油箱充滿高壓油后，高壓油能進入活塞下表面，從而使得活塞與橡膠托體分離，懸置于液壓油中。
[0011]所述箱體上板中心開有圓孔，圓孔與導(dǎo)向套配合，活塞桿穿過導(dǎo)向套，上端與安裝臺面連接，下端與活塞連接。導(dǎo)向套與活塞桿接觸部分利用密封圈密封。
[0012]所述活塞上開有適當(dāng)大小和個數(shù)的阻尼孔，用以調(diào)節(jié)整體的阻尼特性。
[0013]所述導(dǎo)向套上端面與安裝臺面之間安裝有形狀記憶合金彈簧，導(dǎo)向套下端與活塞之間也設(shè)置形狀記憶合金彈簧。所述的形狀記憶合金彈簧必須工作在超彈性工作區(qū)。
[0014]本發(fā)明提出的超低頻液壓隔振裝置在非工作狀態(tài)時，油箱內(nèi)部未注油(或者壓力值非常小)，活塞桿落在橡膠托體上。由于橡膠托體具有一定剛性，能夠?qū)崿F(xiàn)對發(fā)動機(或其他振源)的支撐。
[0015]當(dāng)隔振裝置處在工作狀態(tài)時，通過注油孔向油箱內(nèi)注入高壓油，高壓油進入活塞下面的導(dǎo)油槽，當(dāng)活塞底部表面積與上表面之間的壓差產(chǎn)生的推力足夠支撐活塞桿以及安裝臺面上的振源時，活塞脫離彈性橡膠托體。當(dāng)外部振動激勵引起活塞桿上下振動時，會使得油箱內(nèi)腔容積發(fā)生變化，從而引起油箱內(nèi)油壓產(chǎn)生變化，但是由于兩側(cè)彈簧-活動板的存在，使得活塞桿上下振動產(chǎn)生的壓力波動被彈簧所平衡，進而使得油箱內(nèi)壓力保持相對恒定，使得裝置整體維持一個相對恒定的較高的靜剛度實現(xiàn)對振源的支撐。
[0016]此外，兩個形狀記憶合金彈簧的引入，使得系統(tǒng)獲得了接近于零的動剛度，從而使得整個振動系統(tǒng)獲得了接近于零的固有頻率，進而實現(xiàn)超低頻隔振效果。
[0017]由于此液壓隔振裝置采用的形狀記憶合金彈簧工作在超彈性工作區(qū)，且箱體內(nèi)彈簧-活動板結(jié)構(gòu)起到自動穩(wěn)壓功能，和傳統(tǒng)隔振裝置相比，本液壓隔振裝置具有以下優(yōu)點:
1.用形狀記憶合金彈簧代替?zhèn)鹘y(tǒng)的彈性元件，通過對形狀記憶合金彈簧的預(yù)處理使其工作在超彈性區(qū)域，在此區(qū)域工作的形狀記憶合金彈簧在產(chǎn)生較大的變形時，只會引起微小的恢復(fù)力，因此，形狀記憶彈簧可以取得超低的動剛度，使得系統(tǒng)的諧振頻率接近于零。因此，本隔振裝置能有效隔離超低頻振動。
[0018]2.本液壓隔振裝置設(shè)有自動穩(wěn)定腔內(nèi)油壓的彈簧-活動板裝置，當(dāng)外部振動信號引起活塞上下振動時，油箱內(nèi)的體積變化可以被彈簧-活動板裝置平衡，從而保持油箱內(nèi)油壓恒定。
[0019]3.由于液壓活塞的有桿面和無桿面存在面積差，在一定油壓的作用下，會產(chǎn)生推力。差動液壓結(jié)構(gòu)與油壓恒定相結(jié)合，可以使活塞桿獲得恒定的推力，當(dāng)提供的推力等于振源物體的重力時，相當(dāng)于裝置獲得一個較高的靜剛度實現(xiàn)對振源的支撐。
【附圖說明】
[0020]圖1是隔振裝置處于非工作狀態(tài)時的示意圖；
圖2是隔振裝置處于工作狀態(tài)時的示意圖。
【具體實施方式】
[0021 ] 下面通過附圖來說明本發(fā)明的設(shè)計思想。
[0022]如圖1所示，本實施例中箱體11內(nèi)置空心彈性橡膠托體14，橡膠托體14上開有導(dǎo)油槽13，箱體11左右兩側(cè)各設(shè)置一塊活動板5，活動板5與箱體11內(nèi)壁間設(shè)置彈簧6，箱體11的上蓋板中心開有圓孔，導(dǎo)向套8安裝在圓孔中，通過螺栓與箱體11的上蓋板固聯(lián)，活塞桿4穿過導(dǎo)向套8，通過密封件7密封。活塞桿4上端與安裝臺面2通過螺紋連接，下端與活塞12相連。且安裝臺面2與導(dǎo)向套7上端面之間設(shè)有形狀記憶合金彈簧3，導(dǎo)向套8下端面與活塞12之間同樣設(shè)有形狀記憶合金彈簧9。箱體11還開有注油口 10。
[0023]超低頻液壓隔振裝置在非工作狀態(tài)時，箱體11內(nèi)部未注油(或者壓力值非常小)，活塞12落在橡膠托體14上。由于橡膠托體14具有一定剛性，能夠?qū)崿F(xiàn)對發(fā)動機(或其他振源)的支撐。
[0024]當(dāng)隔振裝置處在工作狀態(tài)時，通過注油孔10向箱體11內(nèi)注入高壓油，高壓油進入活塞12下面的導(dǎo)油槽13，當(dāng)活塞12底部表面積與上表面之間的壓差產(chǎn)生的推力足夠支撐活塞桿4以及安裝臺面2上的振源I時，活塞12脫離彈性橡膠托體14。當(dāng)外部振動激勵引起活塞桿4上下振動時，會使得箱體11內(nèi)腔容積發(fā)生變化，當(dāng)活塞桿4下降時，壓縮內(nèi)腔液壓油，導(dǎo)致油壓增大，兩側(cè)彈簧6-活動板5裝置受壓，活動板5向箱體11內(nèi)壁方向移動，內(nèi)腔體積增大，油壓減小恢復(fù)到原油壓；當(dāng)活塞桿4上升時，內(nèi)腔容積增大，導(dǎo)致腔內(nèi)油壓減小，兩側(cè)彈簧6-活動板5裝置受到的壓力變小，活動板5向中間移動，內(nèi)腔體積減小，油壓增大恢復(fù)到原油壓。上述工作過程使得箱體11內(nèi)壓力始終保持相對恒定，使得裝置整體維持一個相對恒定的較高的靜剛度實現(xiàn)對振源的支撐。
[0025]此外，兩個形狀記憶合金彈簧3與9的引入，使得系統(tǒng)獲得了接近于零的動剛度，從而使得整個振動系統(tǒng)獲得了接近于零的固有頻率，進而實現(xiàn)超低頻隔振效果。
[0026]本發(fā)明的技術(shù)方案不限于上述具體實施例的限制，凡是根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案做出的技術(shù)變形，均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.基于形狀記憶合金彈簧的超低頻液壓隔振裝置，主要由油箱、橡膠托體、活動板、活塞、活塞桿、安裝臺面、導(dǎo)向套、普通彈簧、形狀記憶合金彈簧、密封圈組成，其特征在于:所述油箱箱體內(nèi)壁兩側(cè)各設(shè)一塊活動板，活動板與箱體形成密封腔，內(nèi)部為空氣；所述箱體壁面與活動板之間采用一根普通彈簧連接； 所述油箱底部安裝有空心彈性橡膠托體，橡膠托體內(nèi)部充滿空氣；所述橡膠托體的橡膠層中嵌有彈性鋼絲網(wǎng)，使其兼具彈性與支撐性能；所述橡膠托體上開有導(dǎo)油槽，當(dāng)通過注油口給油箱充滿高壓油后，高壓油能進入活塞下表面，從而使得活塞與橡膠托體分離，懸置于液壓油中； 所述油箱箱體上板中心開有圓孔，圓孔與導(dǎo)向套配合，活塞桿穿過導(dǎo)向套，上端與安裝臺面連接，下端與活塞連接；導(dǎo)向套與活塞桿接觸部分利用密封圈密封； 所述活塞上開有若干阻尼孔，用以調(diào)節(jié)整體的阻尼特性； 所述導(dǎo)向套上端面與安裝臺面之間安裝有形狀記憶合金彈簧，導(dǎo)向套下端與活塞之間也設(shè)置形狀記憶合金彈簧；所述的形狀記憶合金彈簧工作在超彈性工作區(qū)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于形狀記憶合金彈簧的超低頻液壓隔振裝置。該隔振裝置主要由油箱、橡膠托體、活動側(cè)板、活塞、活塞桿、安裝臺面、導(dǎo)向套、普通彈簧、形狀記憶合金彈簧、密封圈等部件組成。本發(fā)明提出的超低頻液壓隔振裝置，采用形狀記憶合金彈簧作為彈性元件，通過對形狀記憶合金的預(yù)處理，使其工作在超彈性工作區(qū)間。在此超彈性工作區(qū)間，形狀記憶合金彈簧較大的變形只會引起微小的恢復(fù)力，因此形狀記憶彈簧可以取得超低動剛度。以形狀記憶合金彈簧為彈性元件的差動式液壓裝置，可以有效的隔離超低頻振動。
【IPC分類】F16F13/00
【公開號】CN105065560
【申請?zhí)枴緾N201510311826
【發(fā)明人】王林翔, 吳庭, 張 誠, 陳惟峰
【申請人】浙江大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年6月10日