[发明专利]一种耦合动力吸振器的正负刚度并联低频隔振装置

说明书

本发明公开了一种耦合动力吸振器的正负刚度并联低频隔振装置。利用凸轮‑滚珠‑弹簧机构对称布置作为负刚度机构，并与正刚度弹簧并联构建准零刚度隔振器，在此基础上增设动力吸振器，构成耦合线性吸振器的正负刚度并联隔振系统。基于多自由度系统中的反共振特性，利用附加动力吸振器吸收主系统的振动能量，使振动能量转移到动力吸振器以实现减弱主结构振动强度的目标。当激振力频率接近动力吸振器的固有频率时，动力吸振器提供给主系统的力逐渐抵消掉作用于主系统上的激励力，可使主系统的振幅急剧下降。选择适当的吸振器质量、刚度和阻尼，可使力传递率曲线左移，降低起始隔振频率和扩大隔振频带宽，使系统的低频隔振性能得以改善。该隔振装置具有高静刚度低动刚度特性，具有较大的隔振带宽，可推广应用于低频振动控制。

技术领域

本发明涉及一种耦合动力吸振器的正负刚度并联低频隔振装置，该发明对承受力、位移等激励的设备均有较好的低频隔振效果，可广泛应用于车辆悬架、桥梁、轮船、精密测量仪、医疗等领域的低频振动控制中。

背景技术

在工程生产中振动无处不在，大多数情况下振动是有害的，会对生产活动、科学研究和日常生活产生一定的危害和不便。振动在制造加工领域会影响机械设备的工作寿命，降低机械设备运转的平稳性；在汽车领域会影响发动机、悬架等的工作效率，降低人们乘车的舒适性。在传统的线性隔振系统中，为了使隔振系统具有良好的隔振性能，要最大限度地降低系统固有频率。但是减小系统刚度或增大被隔振体质量，会影响系统的承载能力，出现静变形过大及失稳的问题。准零刚度隔振器是由正负刚度结构并联组成的，正刚度可确保系统具有足够的承载能力，负刚度能降低系统总刚度，使系统具有高静刚度低动刚度特性，但有时并不能达到期望的隔振效果。为了优化系统的低频甚至超低频隔振性能，这就需要考虑如何降低系统的起始隔振频率及扩大隔振频带宽，从而使系统的低频隔振性能得到进一步改善。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种耦合动力吸振器的正负刚度并联低频隔振装置。在准零刚度隔振器的基础上增设了动力吸振器，利用附加的吸振器吸收主系统的振动能量，使振动能量转移到动力吸振器以实现减弱主结构振动强度的目标。

本发明提出的一种耦合动力吸振器的正负刚度并联低频隔振装置，具体包括动力吸振器，水平支撑台，正刚度机构，负刚度机构，水平弹簧调节装置。

吸振质量块放在支撑板上表面的中心位置；吸振器弹簧的上下两端分别通过弹簧连接件与所述支撑板和被隔振质量块连接；所述支撑板与所述被隔振质量块之间设置有吸振器阻尼；所述支撑板的左端设置了带有垂向导轨的L型板，所述L型板固定在靠近水平支撑台左侧的上表面；在所述L型板与所述支撑板左侧的凸起部位正对的位置处安装了竖直调节器；所述吸振器弹簧左右两侧的结构是对称的。

所述被隔振质量块放在水平支撑台上，所述水平支撑台由下端固定在底座上的垂向弹簧支撑，在所述水平支撑台与所述底座之间设置了垂向阻尼；在所述垂向弹簧的左侧设置有底端固定于底座上的竖直挡板，所述竖直挡板的左侧安装了竖直导轨，在所述竖直导轨的左侧设置了固定有凸轮的竖直滑板；在所述竖直挡板的上下两端分别安装有两个垂向调节器；所述凸轮的左侧设置有与其外表面相接触的滚轮；连杆的右端与所述滚轮连接，所述连杆的左端与横向滑块相连；靠近水平导轨的右端处设有竖直固定板，所述竖直固定板与所述横向滑块通过水平弹簧连接，在所述竖直固定板与所述横向滑块之间设有水平阻尼；带有所述水平导轨的水平板固定在垂向杆的底部，所述垂向杆的顶端固定于所述水平支撑台的内侧；所述垂向弹簧左右两侧的结构是对称的。

进一步地，所述竖直调节器的底端与所述支撑板左侧的凸起部位的上表面接触；所述支撑板的左端与所述垂向导轨的右侧面接触。

进一步地，所述被隔振质量块放在所述水平支撑台的中间；所述垂向调节器安装在所述竖直挡板上，所述竖直滑板的上、下表面分别与所述垂向调节器的端面接触。