[发明专利]滚球型准零刚度隔振器

说明书

技术领域

    本发明涉低频或超低频隔振器领域，具体涉及一种滚球型准零刚度隔振器。 

背景技术

隔振是指通过采用附加系统隔离开振源与受控对象以达到对受控对象的振动抑制的目的。现代社会中，人们对振动环境、产品与结构振动特性的要求进一步提高，比如测量时光学隔振平台对高精密光学仪器的隔振保护、水下航行潜艇的减振降噪等，都对隔振技术的要求越来越严格。然而，传统线性隔振器逐渐暴露出一些局限性，例如线性隔振系统只有在外扰频率大于隔振器固有频率的 倍时才能有隔振效果，处理局部、低频外扰时振动控制效果受到结构空间和保证稳定性等限制。从隔振原理来说，隔振器的固有频率越低，隔振效果越好；要降低隔振器额固有频率，一方面可以降低隔振器等效刚度，但是这通常要受到隔振器材料、成本等因素的制约；另一方面可以增大隔振器质量，这样一来势必造成机组功率增大，随之而来的即为机组振动量增大，形成一个恶性循环，因此增大隔振器的质量不是提高隔振性能的根本方法。近年来研究表明，准零刚度隔振系统具有高静态、低动态刚度等优良特性，可以有效降低系统的固有频率，能在低频段有效隔振又能承受较大载荷。 

目前现有的准零刚度隔振器，对大位移振动有良好的隔振效果，其缺陷是当调节到平衡位置后，如果被隔振设备产生微幅振动，如1mm甚至0.1mm的振动，则达不到预期的隔振效果。例如，申请号为201210145254.3的中国发明专利申请公开了一种名称为“滑动梁和弹簧组合非线性超低频隔振器”的发明专利申请，该申请的提供的技术方案是：主要由具有负刚度的滑动弹性梁和连接在其下方的具有正刚度的弹簧组成，并设有用于滑动弹性梁连接的连接部件和用于滑动弹性梁支撑的支撑结构，滑动弹性梁在变形时具有负刚度，弹簧为正刚度，两种弹性元件的组合使用使整个隔振器具有接近零刚度的特征。该隔振器具有较大的静刚度、却具有较小的动刚度, 整体系统具有近似动态准零刚度特性，可以对实现超低频率的振动隔离并兼有抗冲效果，从而拥有良好的低频隔振效果；并且较大的地扩展了隔振器的有效隔振范围，可实现大的衰减。但是该专利申请的提供的隔振器仍然不能解决上述问题。 

发明内容

为解决对被隔振设备的微幅振动，尤其是在毫米级范围内进行隔振比较困难的技术问题，本发明提供了一种滚球型准零刚度隔振器。 

本发明所采用的具体技术方案为： 

一种滚球型准零刚度隔振器，包括底座、上盖和连接件，包括具有负刚度的水平弹性件、具有正刚度的竖直弹性件及始终以水平中心面对齐的方式保持接触的滚球接触副，所述滚球接触副包括外滚球和内滚球结构，所述水平弹性件设置在一水平调节机构内，所述外滚球连接所述水平调节机构，所述内滚球结构连接一水平振动台，所述水平振动台由所述竖直弹性件支撑，所述竖直弹性件连接一竖直调节机构，所述竖直调节结构连接所述底座，所述外滚球和内滚球结构的直径均小于1厘米。

进一步的，所述水平调节机构具有一调节螺栓，所述调节螺栓内端连接一调节块，所述调节块与所述水平弹性件连接，所述水平弹性件与所述调节块设置在一燕尾槽滑块上，所述燕尾槽滑块设置在燕尾槽基座上，所述燕尾槽基座设置在所述底座上，所述外滚球通过滚球保持架固定在所述燕尾槽滑块的支架上；所述水平调节机构具有一升降齿轮，所述升降齿轮连接一过轮，所述过轮连接一手柄轴，所述升降齿轮套接在一导向套上，所述导向套固定在所述底座上，所述升降齿轮承载一推力球轴承，所述推力球轴承承载所述竖直弹性件。 

进一步的，还包括一气囊，所述气囊放置在所述水平振动台上并被所述上盖容纳，所述连接件连接所述气囊与被隔振设备。 

进一步的，所述内滚球结构固定在所述水平振动台下表面的一垂直板上，所述外滚球与所述内滚球结构的直径尺寸小于5毫米，并且所述内滚球结构的直径小于所述外滚球的直径。 

进一步的，所述调节螺栓以螺纹连接的方式连接在所述底座的侧壁上，所述调节螺栓位于所述调节块内的部分还设有辅助块，所述辅助块助于所述调节块实现向外的移动。 

进一步的，所述升降齿轮与所述导向套之间采用螺纹连接方式连接，所述过轮通过一连接键固定在一中心轴上，所述中心轴通过一深沟球轴承固定在所述底座上。 

进一步的，所述水平振动台下表面中心处设有导向杆，通过所述导向杆与所述导向套的定位导向滑动保证所述水平振动台在竖直方向上移动的准确性。 

进一步的，所述水平振动台上还设有指针，所述指针的安装基面与所述内滚球结构的安装基面平行。