[发明专利]一种适用于隔离微幅低频振动的准零刚度隔振器及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于隔离微幅低频振动的准零刚度隔振器及其实现方法，涉及隔振装置领域。

背景技术

现代科学技术的不断发展，隔振技术在工业生产和工程项目中的地位越来越重要，特别是对于低频和超低频的隔离。由于线性隔振系统存在的局限性，非线性隔振系统应用于低频隔振已经成为现在研究的热点。近年来，由具有负刚度特性的元件或机构，与正刚度弹簧并联后组成的准零刚度隔振器受到许多学者的青睐。准零刚度系统利用正负刚度相消原理，在不失承载能力的情况下，能够在一定范围内保持很低的系统刚度，大大降低隔振的起始频率，在低频或者超低频隔振中具有很好的效果。但是目前的实验研究发现，准零刚度隔振器只有在较大振动幅值状态下，才能表现出很好的隔振性能。当外界振动幅值很小时，比如1mm甚至0.5mm的振幅，则达不到理想的隔振效果。研究人员初步分析的原因是在微幅振动下，弹簧的变形量很小，负刚度机构介入很少，基本上不工作，导致正负刚度相消的效果表现不出来。所以，负刚度机构的结构形式需要改进和创新，设计出能够适应于隔离微幅低频振动的准零刚度隔振器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于隔离微幅低频振动的准零刚度隔振器及其实现方法，不仅保证一定的承载能力和极低的刚度，而且具有行程放大的作用，提高负刚度机构的介入程度，很好地实现微幅低频振动的隔离，同时实现方法简便。

本发明的技术方案在于：一种适用于隔离微幅低频振动的准零刚度隔振器，包括基座，所述基座中部设置有弹性升降机构，所述弹性升降机构的上端设置有载物台，所述载物台的两旁侧分别与设置于基座两旁部的负刚度机构相连接。

进一步地，所述弹性升降机构包括设置于基座中部的轴承座，所述轴承座上纵向穿设有可活动升降的导杆，所述导杆的上端设置有与载物台固定连接的固定座，导杆上套置有夹设于固定座与轴承座之间弹簧。

进一步地，所述负刚度机构包括与基座旁部固定连接的固定架，所述固定架内设置有下端经复位弹簧与基座相连接的剪叉机构，所述剪叉机构的上端外侧与固定架相铰接，剪叉机构的上端内侧设置有轴杆，所述轴杆穿出开设于固定架上的横槽与另一端铰接于载物台下部侧的连杆相铰接。

进一步地，所述固定架由位于前后侧的倒凵型架体组成，所述倒凵型架体下端与基座固定连接。

进一步地，所述固定架内设置有位于前后侧的两剪叉机构，所述剪叉机构的下端分别铰接有经铰链座与基座相连接的复位弹簧，两剪叉机构的上端外侧经第二轴杆相连接并与固定架相铰接，两剪叉机构的上端内侧经轴杆相连接，所述轴杆的两侧端分别穿出横槽，轴杆穿出横槽的端部分别与另一端铰接于载物台前后侧的两连杆相铰接。

进一步地，所述剪叉机构包括下端与复位弹簧的上端相铰接的剪叉短臂，所述剪叉短臂的上端分别铰接有剪叉长臂，两剪叉长臂呈交叉状且中部相铰接。

一种适用于隔离微幅低频振动的准零刚度隔振器的实现方法，包括以下步骤：

1）将一个具有一定重量的被隔振物体放置在载物台上，使弹簧被压缩，载物台向下移动并带动连杆，连杆推动轴杆在固定架的横槽内水平滑动，剪叉机构向下伸展，复位弹簧被压缩；

2）使连杆运动水平位置，以使隔振器处于平衡位置，当外界的振动激励作用在基座时，振动传递到隔振器上，隔振器开始工作，隔离微幅低频振动。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：与传统的线性隔振器相比，能够在保证系统承载能力的同时，大大降低系统的刚度，使得隔振器的固有频率接近于零，从而可以降低隔振器的隔振起始频率，扩宽隔振频率范围，提高隔振器的性能，并且能实现低频隔振。与同类其他隔振器相比，负刚度机构是由剪叉机构和弹簧组成，其中剪叉机构不仅具有较强的非线性，且具有行程放大的作用，能够增加弹簧的变形量，提高负刚度机构的介入程度，使负刚度机构在微小幅度振动下也能发挥较好的作用，实现微幅低频隔振。并且，可以承载较大质量的被隔振物体，结构简单，加工制造方便，具有较好的工程应用价值。

附图说明

图1为本发明的初始状态结构示意图；

图2为本发明放置被隔振物体后处于平衡位置的结构示意图；

图3为本发明的结构简图；

图4为本发明的力-位移特性曲线；

图5为本发明的刚度-位移特性曲线；