[发明专利]准零刚度隔振器在审
申请号: | 202010001585.4 | 申请日: | 2020-01-02 |
公开(公告)号: | CN111188871A | 公开(公告)日: | 2020-05-22 |
发明(设计)人: | 周加喜;赵旭辉;昌耀鹏;曹浩;吴晓文 | 申请(专利权)人: | 湖南大学 |
主分类号: | F16F15/08 | 分类号: | F16F15/08 |
代理公司: | 惠州市超越知识产权代理事务所(普通合伙) 44349 | 代理人: | 郝丽娜 |
地址: | 410082 *** | 国省代码: | 湖南;43 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 刚度 隔振器 | ||
本发明涉及一种准零刚度隔振器,属于振动控制领域,其包括底板和与底板平行设置的顶板,底板与顶板之间设置有连接底板和顶板的正刚度机构和负刚度机构,负刚度机构包括两交叉设置的弹性臂,弹性臂的两端分别设置有第一底座和第二底座,第一底座和第二底座通过转轴分别枢接于底板的上表面和顶板的下表面,弹性臂包括套筒和可滑动地插设于套筒中的滑杆,第一底座和第二底座通过转轴分别枢接于底板的上表面和顶板的下表面,弹性臂包括套筒和可滑动地插设于套筒中的滑杆,弹性臂上套设有第一圆柱弹簧,第一圆柱弹簧的两端分别与第一底座和第二底座固定连接。本发明在振动幅值很小的情况表现出良好的隔振性能,能适用于隔离微幅低频振动。
技术领域
本发明涉及振动控制领域,特别涉及一种准零刚度隔振器。
背景技术
振动和冲击现象广泛的存在于日常生活、工业科技和国防事业中,这些振动大部分对设备的性能及人员的舒适性要求等产生消极作用,因此,需要对这些振动进行有效的隔离。同时人们对振动环境、产品与结构振动特性的要求也进一步提高,尤其是手术台、高精密仪器仪表、高精密机械设备等都需要建立超精密的隔振平台,实现低频/超低频隔振,使得在较高频率有大的衰减。在日常生活中,人们对低频振动也最为敏感,长期处在低频振动环境中,会使人产生疲劳、焦虑等不良反应;然而,传统线性隔振器只有在外扰频率大于隔振器固有频率的1.4倍时才能有隔振效果,处理低频/超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。因此如何有效的降低隔振器的固有频率且不破坏整个系统原有的性能,使人们和其他机械设备不受低频/超低频振动的影响就显得尤为重要,但现有的隔振器不能有效的隔离设备与设备基础之间的低频振动。本发明基于高静刚度低动刚度非线性隔振器的原理,提出一种减振杆与弹簧组合的非线性超低频隔振器,以满足实际使用的需要。
发明内容
基于此,有必要提供一种准零刚度隔振器,包括底板和与所述底板平行设置的顶板,所述底板与所述顶板之间设置有连接所述底板和顶板的正刚度机构和负刚度机构,所述负刚度机构包括两交叉设置的弹性臂,所述弹性臂的两端分别设置有第一底座和第二底座,所述第一底座和第二底座通过转轴分别枢接于所述底板的上表面和顶板的下表面,所述弹性臂包括套筒和可滑动地插设于所述套筒中的滑杆,所述第一底座和第二底座通过转轴分别枢接于所述底板的上表面和顶板的下表面,所述弹性臂包括套筒和可滑动地插设于所述套筒中的滑杆,所述弹性臂上套设有第一圆柱弹簧,所述第一圆柱弹簧的两端分别与所述第一底座和第二底座固定连接。
其中,滑杆的外侧壁与套筒的内侧壁贴合且可滑动的配合,滑杆只能沿着套筒的中心线往复移动,套筒远离滑杆的一端与第一底座连接,滑杆远离套筒的一端与第二底座连接;或者套筒远离滑杆的一端与第二底座连接,滑杆远离套筒的一端与第一底座连接。
本发明中,底板用于将隔振器固定在地基等承载结构上,顶板用于承载被隔振物,底板和顶板以及位于底板和顶板中间的正刚度机构和负刚度机构形成一个准零刚度系统,准零刚度系统在静平衡位置处的动刚度为零,可以使得隔振器在保证承载力的前提下其刚度接近为零,从而表现出优良的低频隔振性能。
其中,正刚度机构的数量为一个或多个,其用于支撑顶板并使得顶板平稳;负刚度机构的数量为一个或多个,其具体数量根据正刚度机构的数量以及规格而定,以保证本发明能在放置被隔振物后能成为准零刚度系统。
本发明中,弹性臂的两端分别枢接于顶板的下表面和底板的上表面,则在顶板因承载有被隔振物而下移时,弹性臂会趋向于平行于底板,此时弹性臂会被压缩,弹性臂上的第一圆柱弹簧被压缩,滑杆更深入地插入到套筒中,即弹性臂变形产生负刚度,此时负刚度机构与正刚度机构形成一个准零刚度系统,且本发明中的被隔振物主要由正刚度机构提供支撑,而负刚度机构中的弹性臂倾斜设置,顶板向下移动时,第一圆柱弹簧的压缩量大于顶板的移动距离,因此本发明中的弹性臂对于刚度更为敏感,因此本发明中负刚度机构能使得隔振器在振动幅值很小的情况表现出良好的隔振性能,能适用于隔离微幅低频振动;同时,相较于现有隔振器中的作为负刚度结构的弹簧,本发明中的负刚度机构占用的安装空间更小,因而能实现隔振器的小型化。
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