一種正負(fù)剛度并聯(lián)低頻隔振器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種正負(fù)剛度并聯(lián)低頻隔振器，尤其涉及一種傾斜彈簧負(fù)剛度結(jié) 構(gòu)的低頻隔振器，本實用新型可廣泛應(yīng)用于機械工業(yè)、光學(xué)工業(yè)、半導(dǎo)體工業(yè)、感光化學(xué)等 領(lǐng)域儀器設(shè)備的低頻振動控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，城市軌道交通作為緩解城市交通壓力的最有效方式之一，得到了迅猛發(fā)展。 然而，其誘發(fā)的環(huán)境振動卻日益嚴(yán)重:列車運行時對軌道重力加載產(chǎn)生的沖擊，將造成軌道 結(jié)構(gòu)振動，振動沿軌枕、道床、地基等傳到建筑物、儀器設(shè)備等，將導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境振動。這 些環(huán)境振動中，低頻振動是環(huán)境振動治理的難點。
[0003] 另一方面，隨著動力機械大型化、輕量化的發(fā)展，零部件的柔度不斷加大，柔彈性 體導(dǎo)致的低頻振動問題日益嚴(yán)重。而傳統(tǒng)線性剛度隔振技術(shù)只有在
分別 為激勵頻率和系統(tǒng)的固有頻率)才有隔振效果；即系統(tǒng)零部件柔度加大，導(dǎo)致上述公式左邊 極具變小，即需要抗低頻振動，而大型機械高承載條件下的固有頻率往往保持不變，這樣就 出現(xiàn)系統(tǒng)固有頻率高引發(fā)的抗低頻、隔離低頻振動效果差的問題;嚴(yán)重時甚至出現(xiàn)靜變形 過大及失穩(wěn)。因此，傳統(tǒng)鋼彈簧隔振器在隔離軌道低頻振動時會出現(xiàn)靜變形過大的問題，面 臨不能兼顧和低頻隔振兩方面的重大挑戰(zhàn)。
[0004] 為了提高低頻隔振能力就必須降低系統(tǒng)的固有頻率，這又將導(dǎo)致系統(tǒng)剛度的降 低，必然會引起系統(tǒng)的承載能力的下降。因此傳統(tǒng)線性隔振器在隔離低頻、超低頻振動時， 面臨著低剛度與大靜變形兩方面的矛盾。為了減少低頻振動在工程中的危害，人們研究了 各種減振方法，并產(chǎn)生了相應(yīng)的各種振動控制裝置，經(jīng)檢索，相關(guān)度大的文獻如下：
[0005] (1)在《振動與沖擊》2011年第30卷第1期文章"新型超低頻非線性被動隔振系統(tǒng)的 設(shè)計"文章中，根據(jù)正負(fù)剛度并聯(lián)隔振的剛度表達(dá)式及平衡位置處零剛度條件，設(shè)計了非線 性剛度的超低頻被動隔振系統(tǒng)，解決了抗超低頻振動的難題。然而，該文章的正負(fù)剛度并聯(lián) 機構(gòu)的鉸接連桿只能隔離豎直向下方向的激勵，具有負(fù)剛度結(jié)構(gòu)設(shè)計和實現(xiàn)單一、不靈活 的缺陷。
[0006] (2)公開號為CN 101871505 A，題為："一種正負(fù)剛度并聯(lián)三平移振動與沖擊隔離 平臺"的發(fā)明專利，公開了一種正負(fù)剛度并聯(lián)的三平移振動與沖擊隔離平臺，具有承載能力 大、穩(wěn)定性高、體積小、固有頻率低、阻尼可控，制作和維護成本低等優(yōu)點。
[0007] (3)公開號為CN 202520846 U，題為："一種針對基礎(chǔ)激勵的低頻隔振器"的實用新 型專利，提出了一種利用四個傾斜線性彈簧以及一個垂直線性彈簧提供恢復(fù)力的低頻隔 振器，通過合理設(shè)計垂直彈簧和傾斜彈簧的剛度系數(shù)及幾何參數(shù)，使得系統(tǒng)在靜平衡位置 處的剛度為零，達(dá)到系統(tǒng)動態(tài)小剛度的目的，實現(xiàn)低頻或超低頻隔振，該隔振器僅由線彈簧 構(gòu)成，所以結(jié)構(gòu)簡單緊湊，易于實現(xiàn)工程化。然而，此種在超低頻隔振要求復(fù)雜，系統(tǒng)組成復(fù) 雜且狀態(tài)多變的今天，單一依據(jù)原理擴展出來的低頻隔振系統(tǒng)，顯得結(jié)構(gòu)過于簡單，適應(yīng) 性、靈活性及可擴展性弱。
[0008] (4)公開號為CN 202520848 U，標(biāo)題為"一種基于正負(fù)剛度彈簧并聯(lián)的超低頻隔振 器"的實用新型專利，公開了一種基于正負(fù)剛度彈簧并聯(lián)的超低頻隔振器，由導(dǎo)向柱、套蓋、 滑塊、負(fù)剛度彈簧、下蓋、導(dǎo)向座、滾珠和主彈簧構(gòu)成，本實用新型可實現(xiàn)高靜剛度、低動態(tài) 剛度的特性，實現(xiàn)零赫茲超低頻隔振，并且隔振性能可調(diào)；采用滾珠實現(xiàn)滾動摩擦，減小摩 擦阻力;本實用新型可作為一個部件配備使用，適用于承受振動激勵的環(huán)境，尤其是低頻振 動激勵的環(huán)境，如車輛座椅、懸架，精密儀器隔振、減振抗震等。但是該隔振器的負(fù)剛度特性 頻率范圍取決于套蓋處開設(shè)的負(fù)剛度彈簧的安裝孔的深度，不能自由進行負(fù)剛度的調(diào)節(jié)， 具有非常大的限制性，只能隔離特定頻率或頻率段的低頻振動。
[0009] (5)公開號為CN 203641365 U，標(biāo)題為"一種準(zhǔn)零剛度隔振器"的實用新型公開了 一種準(zhǔn)零剛度隔振器，利用四個水平彈簧以及一個豎直彈簧提供恢復(fù)力，利用滾輪-凸輪裝 置連接水平移動裝置與豎直移動裝置，組成一個非線性幾何機構(gòu);通過合理設(shè)計豎直彈簧 和水平彈簧的剛度系數(shù)，及調(diào)節(jié)水平彈簧的壓縮量，使系統(tǒng)在靜平衡位置處的剛度為零，從 而實現(xiàn)低頻或超低頻隔振。該隔振器具有大靜剛度小動剛度特征，動靜剛度比很低，不僅可 實現(xiàn)低頻隔振，還可承受較大的設(shè)備重量，且結(jié)構(gòu)簡單、加工制造方便，易于實現(xiàn)工程化。本 實用新型隔振器對于工程加工及安裝精度有非常高的要求。
[0010] (6)公開號為CN 102678804 B，題目為："滑動彈性梁和彈簧組合非線性超低頻隔 振器"的發(fā)明專利，公開了一種由負(fù)剛度滑動彈性梁及正剛度彈簧組成的非線性超低頻隔 振器，本發(fā)明整體系統(tǒng)具有近似動態(tài)準(zhǔn)零剛度特性，可以對實現(xiàn)超低頻率的振動隔離并兼 有抗沖效果。然而，此發(fā)明的隔振器在實際工程中對于滑動彈性梁的材料特性及安裝精度 有非常嚴(yán)格的要求，不利于工程推廣。
[0011] 本申請與實用新型（5)的本質(zhì)區(qū)別是:本實用新型的正剛度裝置和負(fù)剛度裝置引 入了可以進行準(zhǔn)確調(diào)節(jié)的設(shè)計;與實用新型(4)的本質(zhì)區(qū)別是:負(fù)剛度結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案及垂 直彈簧調(diào)節(jié)裝置設(shè)計方案不同。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有低頻隔振器安裝不方便、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工況適應(yīng)性 差等問題，提出一種正負(fù)剛度并聯(lián)低頻隔振器。
[0013] 本實用新型的核心技術(shù)特點為:應(yīng)用正負(fù)剛度并聯(lián)原理，使用正剛度元件和負(fù)剛 度元件并聯(lián)，結(jié)合加裝的阻尼裝置抑制系統(tǒng)共振及針對過激情況提供保護;正、負(fù)剛度調(diào)節(jié) 裝置來實現(xiàn)正、負(fù)剛度范圍的有效及準(zhǔn)確調(diào)節(jié)以滿足不同承載質(zhì)量與隔振要求。
[0014] 本實用新型采用的具體技術(shù)方案如下：
[0015] 包括正剛度元件調(diào)節(jié)裝置、正剛度元件、負(fù)剛度元件裝置、負(fù)剛度元件調(diào)節(jié)裝置、 阻尼裝置、承載裝置、負(fù)剛度元件支撐柱及底座支撐裝置：
[0016] 其中，所述的正剛度元件即垂直彈簧主體；
[0017] 其中，所述的正剛度元件調(diào)節(jié)裝置由圓形套筒、調(diào)節(jié)旋鈕及輪輻式壓力傳感器組 成；
[0018] 所述的負(fù)剛度元件裝置由水平彈簧主體、水平彈簧套筒、滑動塊固定螺桿、滑動 塊、球形塊、連接桿及側(cè)壁支撐鉸接裝置組成；
[0019] 所述的負(fù)剛度元件調(diào)節(jié)裝置由雙頭螺柱、固定框架、預(yù)壓彈簧、預(yù)壓調(diào)節(jié)螺母、螺 柱調(diào)節(jié)旋鈕、緊固螺母及S型壓力傳感器組成；
[0020] 所述的阻尼裝置由連接板、活塞阻尼器、調(diào)整墊板組成；
[0021] 所述的承載裝置由承載臺及側(cè)壁支撐組成；
[0022] 所述的底座支撐裝置由支撐板、圓盤底座、支撐墊腳、支撐柱及直線軸承組成；
[0023] 所述的水平彈簧主體、垂直彈簧主體及預(yù)壓彈簧的彈簧個數(shù)不唯一且可調(diào)整更 換；
[0024] 所述的活塞阻尼器個數(shù)不唯一且阻尼器型號可調(diào)整更換；
[0025] 本實用新型以底座支撐裝置的支撐柱為中心面對稱分布，各組成部分的連接與安 裝關(guān)系為：
[0026] 正剛度元件調(diào)節(jié)裝置固定于底座支撐裝置下方，輪輻式壓力傳感器與調(diào)節(jié)旋鈕相 連，該傳感器一端與通過直線軸承穿過承載裝置的側(cè)壁支撐下端直桿連接，另一端連接垂 直彈簧主體;與正剛度元件調(diào)節(jié)裝置的圓形套筒中間孔配合連接的調(diào)節(jié)旋鈕可對垂直彈簧 主體進行調(diào)節(jié)，其中圓形套筒固定在支撐板的下表面上；垂直彈簧主體安裝于正剛度元件 調(diào)節(jié)裝置的圓形套筒內(nèi)，上端與輪輻式壓力傳感器連接，下端與調(diào)節(jié)旋鈕連接;負(fù)剛度元件 裝置安裝于負(fù)剛度元件支撐柱上部開設(shè)的通孔處，其水平彈簧主體外部安裝有水平彈簧套 筒，水平彈簧套筒的固定端連接在負(fù)剛度元件支撐柱通孔處外壁，水平彈簧主體的活動端 連接滑動塊，滑動塊另一端連接有負(fù)剛度元件調(diào)節(jié)裝置的S型壓力傳感器;水平彈簧主體預(yù) 壓操作后使用滑動塊固定螺桿對滑動塊進行固定;水平彈簧主體另一端安裝有可在水平彈 簧套筒內(nèi)做直線運動的球形塊，在球形塊上開設(shè)有鉸接孔與連接桿相連，連接桿另一端也 通過鉸接方式與側(cè)壁支撐鉸接裝置連接;S型壓力傳感器的另一端連接到一根通過固定框 架固定在負(fù)剛度元件支撐柱內(nèi)壁的雙頭螺柱上，緊固螺母固定連接雙頭螺柱和S型壓力傳 感器，在雙頭螺柱上安裝有預(yù)壓彈簧，并通過雙頭螺柱一端的預(yù)壓調(diào)節(jié)螺母進行壓力調(diào)節(jié)； 雙頭螺柱通過螺柱調(diào)節(jié)旋鈕與固定框架連接，螺柱調(diào)節(jié)旋鈕能夠調(diào)節(jié)雙頭螺柱的固定位 置;所述負(fù)剛度元件調(diào)節(jié)裝置中的調(diào)節(jié)螺母與雙頭螺柱連接;雙頭螺柱與預(yù)壓彈簧連接，并 與反饋調(diào)節(jié)螺母壓力值的S型壓力傳感器連接；
[0027] 活塞阻尼器通過阻尼裝置的連接板、調(diào)整墊板和側(cè)壁支撐內(nèi)側(cè)與支撐板連接:阻 尼裝置的調(diào)整墊板和側(cè)壁支撐連接到底座支撐裝置的支撐板上方，調(diào)整墊板上固定有活塞 阻尼器，活塞阻尼器上部通過連接板連接到側(cè)壁支撐的內(nèi)壁;承載裝置的側(cè)壁支撐下部直 桿通過底座支撐裝置的直線軸承并穿過其支撐板與正剛度元件調(diào)節(jié)裝置的輪輻式壓力傳 感器