[其他]复合阻尼隔振器

说明书

本发明是一种安置在基座与电子设备、精密仪器之间，用以隔振、缓冲的装置。

在本发明作出之前，通常采用橡胶隔振器和金属弹簧隔振器来实现对振动和冲击的防护。金属弹簧隔振器虽然在隔振区可获得良好的隔振效果，但其阻尼太小，在共振区放大倍数太大，以致设备承受不了而易损坏;通常的橡胶隔振器阻尼也不够大，而用高阻尼橡胶制做的隔振器，虽然能提供稍大的阻尼（阻尼比：0.12～0.16），在共振区可能得到较小的共振放大倍率（约三倍），设备不一定损坏，但是按例行试验要求，无需几分钟时间的共振试验，由于热量的迅速积聚就可使橡胶隔振器破坏。它们之所以至今还被广泛地采用，是由于它们确有不少优点，但是它们都存在一个根本的致命缺点，那就是不能恰到好处地提供适当的阻尼。

US-2631841和US-2732767专利文件公开了利用库仑摩擦（干摩擦）这个物理现象来控制冲击及制动的装置。它的基本力学模型如图4所示。由于具有这种力学模型的装置不具有复合的粘性阻尼，没有库仑阻尼的振幅反馈技术，所以它不能真正有效地抑制共振和吸收冲击能量。现在各国大多采取变通办法、降低要求（但孕育着危险）或提高仪器设备自身的抗振性能（成本和技术要求很高，大部分设备无法实现）等措施。

本发明的目的就是针对上述缺点作了改进，研究了一种具有库仑阻尼的振幅反馈技术的复合阻尼隔振器，它的基本力学模型如图3所示。其特点在于本发明采用了库仑阻尼和粘性阻尼复合技术，弥补了两种阻尼各自的不足，它能够在共振区提供足够大的阻尼，以便最大限度地减少共振振幅，而在隔振区提供尽可能小的阻尼，以获得良好的隔振效果，从而解决了这一普遍存在的悬而未决的问题。

图1为复合阻尼隔振器的结构示意正视图。

图2为复合阻尼隔振器的结构示意A-A剖示图。

图3为复合阻尼隔振器的力学模型图。Y代表基座激励，X代表设备的响应，M代表设备的质量，K代表弹簧刚度，C代表粘性阻尼，F代表带振幅反馈的库仑摩擦力，NK代表库仑阻尼器支承橡胶的刚度。

图4为具有摩擦块库仑阻尼器的力学模型图。Y代表基座的激励，X代表设备的响应，M代表设备的质量，K代表弹簧刚度，F_o代表库仑摩擦力。

根据本发明所提供的隔振器，如图1所示。它包括一根螺钉15，其外套上一根不锈钢套管8，套管置于锥楔座9和上、下两组锥楔3、4的中央，锥楔座外侧为圆柱面，内侧提供了上、下对称的两个锥面与锥楔精密配合，锥楔座的一个端面11与承载弹簧5相接触。上、下两组锥楔之间留有空隙，每组锥楔由圆周方向均分的三小块构成，每小块锥楔外侧锥面与锥楔座的内侧锥面形成一对摩擦副，其内侧圆柱面与不锈钢套管8形成另一对摩擦副，每小块锥楔之间留有缝隙。两个反馈弹簧2、6-端分别压在上、下两组锥楔的锥底上，另一端分别压在上、下两个橡胶金属件1、7上。中央贯穿有螺钉15的上、下两个橡胶金属件分别通过两块减摩环12、13夹住锥楔座，其间隔由四只可调螺钉10和定距外套14来保证，并将上、下两个反馈弹簧和一只承载弹簧固定在其中，用一只螺母18将螺钉15锁紧，并可用此螺钉将隔振器固定于基座上。这样就装配成一套复合阻尼隔振器。其中锥楔座（9）、上下两组锥楔3、4上下两只反馈弹簧2、6不锈钢套管8构成了垂向库仑阻尼器;锥楔座9和减摩环12、13构成了水平库仑阻尼器。就是通过这一简单结构实现了库仑阻尼的振幅反馈技术。

三维库仑阻尼器的特点在于低频共振区内库仑阻尼器设计成锁紧状态，因为锥楔座配置在上下两个橡胶金属件之间，相当于仅有硬弹簧起作用。当频率增加，越过软弹簧共振区以后，随着输入振动加速度的增加，库仑阻尼器设计成开锁的状态，可以获得隔振效果，越过硬弹簧共振区时也无放大。频率继续升高时，进入完全隔振区，不论哪个弹簧起作用都可获得很小的阻尼。当冲击或过大的振幅出现时，由非线性的反馈弹簧受压缩，使得锥楔与不锈钢套管的抱合越紧，增加了库仑力，限制振幅的增加。另外这二对锥楔摩擦偶件还有一定的自锁作用。

锥楔座、锥楔和减摩环的材料是采用耐摩性能好，能长期获得稳定的摩擦系数和摩擦力的材料。它们由聚四氟乙烯、铜、二硫化钼、石墨制成。由于摩擦产生的热量可由金属件传出，不会积聚在橡胶、塑料等不良导体内，因此它基本上不受温度的影响。

本发明的隔振器做成上、下大致对称的结构，并设计成有缝隙相通的上、下两个气囊16、17，在大振幅时，上、下气囊交替压缩或扩张，空气通过缝隙也可产生一定的粘性阻尼，并与橡胶本身的粘性阻尼组合成隔振器的粘性阻尼。