[发明专利]一种刚度可调的磁性准零刚度隔振器

说明书

技术领域

本发明属于振动与噪声控制技术领域，涉及一种适用性较强的超低频振动被动隔离技术，具体涉及一种刚度可调的磁性准零刚度隔振器。

背景技术

众所周知，对于一个质量为m，刚度为k的单自由度线性隔振系统，系统的固有频率为只有激励频率大于时，系统才有隔振效果。对于一个被隔振对象固定的隔振系统，为了提高系统的隔振效果，需降低系统刚度k，但刚度k的降低会引起系统的静变形变大，难以满足系统的稳定性要求。为解决这一技术问题，学者们提出了具有高静刚度和低动刚度的准零刚度隔振器，使其同时满足高承载能力和低动刚度的要求，在满足一定条件的情况下，能够有效隔离低频振动。

准零刚度隔振器是一种正刚度与负刚度进行匹配的组合型隔振器，在静平衡位置一定区间内具有较小的组合刚度。一方面，若被隔振物体的重量不是设计的理想重量，即被隔振物体放在准零刚度隔振器上，不能够稳定在理想的静平衡位置上，准零刚度隔振器的性能将受到影响。针对这一问题，发明专利CN104455181A、CN203641365U、CN202132428U和CN102678804A，均是通过调节套调节正刚度弹簧的压缩量使系统达到静平衡位置，但是，正刚度弹簧的预压量调节量有限，当被隔振物体重量与设计的理想重量有较大偏差时，该方法难以达到理想的效果。另一方面，若隔振器的某一刚度发生变化，通过调节预压量，将很难达到理想的准零状态。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种刚度可调的磁性准零刚度隔振器，利用矩形永磁铁产生负刚度、弹性气囊提供正刚度设计一种可调式准零刚度隔振器，通过控制弹性气囊工作位置不变并调节负刚度磁性调节机构的负刚度使其与改变的正刚度相匹配，可适应不同重量的被隔振物体；该具有结构简单，安装方便，承载可调等特点，且其隔振起始频率低，承载能力高，可效解决低频振动传递率与高频振动衰减率之间的难题，适用于汽车、船舶、飞机、精密仪器等的隔振领域。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种刚度可调的磁性准零刚度隔振器，包括负载平台、负刚度磁性调节机构、正刚度弹性囊体和机箱；所述负载平台设置在机箱外部上方，机箱内部设置负刚度磁性调节机构和正刚度弹性囊体；其中，负刚度磁性调节机构的上部通过导杆穿出机箱上部与负载平台相连接，负刚度磁性调节机构的下部与正刚度弹性囊体的上部相连，正刚度弹性囊体的下部与机箱下部连接固定；所述正刚度弹性囊体包括上盖板、下盖板和弹性气囊，弹性气囊与气路位置保持装置连通，当负载平台上的负载变化时，通过气路位置保持装置保持弹性气囊的工作位置不变，使隔振器稳定在理想的静平衡位置上；所述磁性准零刚度隔振器整个装置沿导杆的中心轴线呈对称结构。被隔振物体放置在负载平台上，被隔振物体、导杆、中间磁铁和弹性气囊必须保证对中性。

所述负刚度磁性调节机构包括中间磁铁和对称设置在中间磁铁两侧的外部磁铁，所述中间磁铁和外部磁铁均为矩形磁铁，且中截面的高度保持平齐；外部磁铁与横向位移调节装置连接。

所述中间磁铁采用上压板和下压板进行夹持；上压板采用第一螺栓与导杆连接，导杆穿出机箱上部与负载平台连接；下压板采用第二螺栓与正刚度弹性囊体的上盖板连接固定；所述横向位移调节装置固定在箱体的侧部，它包括U型夹体和第三螺栓，U型夹体的开口方向与中间磁铁相对，外部磁铁固定在U型夹体的开口处；第三螺栓的一端与U型夹体侧部的中部固定，另一端穿出机箱的侧部；第三螺栓穿出机箱侧部的部位的两侧设置第一螺母和第二螺母，将第三螺栓固定在侧板上(实现U型夹体和侧板的连接)；所述第三螺栓穿出箱体侧部的一端开始平行于轴向方向开设键槽，第三螺栓与机箱的侧部之间采用键进行连接，使拧动调节第三螺栓的第一螺母调节外部磁铁与中间磁铁的间距时，外部磁铁只发生横向移动而不发生转动。

所述上压板和下压板贴合中间磁铁一侧的中部分别开设凹槽，第一螺栓和第二螺栓分别固定在上压板和下压板开设的凹槽内。

所述U型夹体靠近外部磁铁侧部的中部开设凹槽，第三螺栓穿过U型夹体穿过U型夹体侧部固定在凹槽内，并在U型夹体和第二螺母之间设置第三螺母，通过调节第三螺母将U行夹体和第三螺栓锁紧。

所述上压板和下压板分别沿第一螺栓两侧对称开设滑槽，上压板和下压板开设的滑槽上下位置对应；采用第四螺栓穿过滑槽固定中间磁铁的两侧；所述第四螺栓的尺寸与滑槽的尺寸相配合，可沿滑槽方向调节位置并固定，可实现不同尺寸中间磁铁的固定和更换。