具有准零刚度的半主动控制型垂直隔振器制造技术

本发明专利技术公开了一种具有准零刚度的半主动控制型垂直隔振器，包括基座、通过螺旋弹簧A安装在基座中部的承重平台，基座四边底部沿侧壁对称设置有四个伺服阀，伺服阀上均依次设置有由伺服阀控制的液压缸、由液压缸驱动的液压缸推杆、横向安装在液压缸推杆顶部的螺旋弹簧套筒，基座侧壁固定有竖直滑杆，螺旋弹簧套筒一端套接在滑杆上，螺旋弹簧套筒内安装有螺旋弹簧B，螺旋弹簧B通过连杆与承重平台活动连接。用以隔离地面基础传递到上层承载设备中的低频振动，同时在垂直隔振器中引入作动机构，来实现在不同承载质量情况下仍能够使系统具有较低的动态刚度，使隔振系统一直处于准零刚度状态，有效的隔离低频振动，最大程度的隔离了低频振动带来的负面影响。

Semi active control type vertical vibration isolator with quasi zero stiffness

The invention discloses a vertical vibration isolator has a quasi zero stiffness of semi active control, including the base, through the helical spring A is arranged on the base of central bearing platform base, four bottom along the side wall is provided with four symmetrical servo valve, servo valve are arranged in sequence controlled by servo valve hydraulic cylinder the hydraulic cylinder driven by the hydraulic cylinder push rod, transversely arranged on the hydraulic cylinder push rod at the top of the spiral spring sleeve, the base side wall is fixed with a vertical sliding rod, spiral spring sleeve end is sheathed on the sliding rod, spiral spring sleeve is arranged in the spiral spring B, spiral spring B is connected with the movable connecting rod bearing platform. Used to isolate the ground to the upper bearing vibration equipment, while the introduction of actuator in the vertical vibration isolator, to achieve different bearing condition can make the quality system with dynamic low rigidity, the vibration isolation system has been in a state of quasi zero stiffness, low frequency vibration isolation effectively the greatest degree of isolation, the negative impact caused by low frequency vibration.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及隔振器
，尤其涉及一种具有准零刚度的半主动控制型垂直隔振器。
技术介绍
随着社会发展，人们生活水平的提高，使得人们对身边的机械振动品质的要求越来越高，尤其表现在车辆和手术台等精密或者超精密的环境中。研究表明，人们对低频振动最为敏感，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；而且低频振动也对机械设备的损害较大，是导致机械设备降低工作效率、甚至疲劳损坏的重要原因之一。所以隔离低频振动，保护人们和其他机械不受低频振动的影响就显得尤为必要。而隔振器是连接设备和基础的弹性元件，主要用以减少和消除由设备传递到基础的，振动力和由基础传递到设备的振动。经典的振动理论表明，线性隔振器只对大于隔振系统倍固有频率的振动具有隔离作用。隔振系统的固有频率ωn的表达式为(k为隔振系统的刚度，m为被隔离物体的质量)。由此可知，降低隔振系统的固有频率ωn是隔离更低频率振动的有效途径。降低隔振系统的固有频率，有效的途径是降低隔振系统的刚度，而降低了隔振系统的刚度就会使得隔振系统的所承载质量的位移较大，降低系统的承载能力。所以专利技术一种既能消减低频振动(表现为隔振系统的低动刚度特性)又能保证承载能力(表现为隔振系统的高静刚度特性)的隔振器就显得尤为必要；同时考虑到所承载的物体在实际应用中存在质量的变化，所以能使隔振系统在承载质量变化的时候仍旧保证有较低的动刚度特性也是隔振器在设计中需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种具有准零刚度的半主动控制型垂直隔振器，很好的解决了上述问题，用以隔离地面基础传递到上层承载设备中的低频振动，同时在垂直隔振器中引入作动机构，来实现在不同承载质量情况下仍能够使系统具有较低的动态刚度，使隔振系统一直处于准零刚度状态，有效的隔离低频振动，最大程度的隔离了低频振动带来的负面影响。本专利技术的技术方案是一种具有准零刚度的半主动控制型垂直隔振器，包括基座、通过螺旋弹簧A安装在基座中部的承重平台，所述基座四边底部沿侧壁对称设置有四个伺服阀，所述伺服阀上均依次设置有由伺服阀控制的液压缸、由液压缸驱动的液压缸推杆、横向安装在液压缸推杆顶部的螺旋弹簧套筒，所述基座侧壁固定有竖直滑杆，所述螺旋弹簧套筒一端套接在滑杆上，所述螺旋弹簧套筒内安装有螺旋弹簧B，所述螺旋弹簧B通过连杆与承重平台活动连接。进一步的，所述基座侧壁开设有滑槽，所述螺旋弹簧套筒安装在滑槽内。进一步的，所述螺旋弹簧A承受承重平台重量自由压缩。进一步的，所述连杆一端与螺旋弹簧B铰接，所述连杆另一端与承重平台铰接。进一步的，所述螺旋弹簧A上端与承重平台底部固定，所述螺旋弹簧A下端与基座固定。进一步的，所述滑杆为金属滑杆。进一步的，所述承重平台上设置有重量传感器或位移传感器。进一步的，还包括控制器、电源，所述重量传感器或位移传感器、伺服阀均通过导线与控制器和电源分别连接。进一步的，所述对称设置的连杆、螺旋弹簧B、螺旋弹簧安装套筒以及承重平台的对称部分组成一组负刚度机构，所述负刚度机构有两组。本专利技术的有益效果是：本专利技术为具有高静刚度和低动刚度的垂直垂直隔振器，可以隔离地面基础传递到上层承载设备中的低频振动，在垂直隔振器中引入作动机构，实现了在不同承载质量情况下仍能够使系统具有较低的动态刚度，有效的隔离低频振动；本专利技术可以应用在车辆座椅和手术台等支撑设备上，可以针对车辆乘员和进行手术的人的不同重量，精密机床上加工材料的不同质量进行调节控制，使得隔振系统一直处于准零刚度状态，最大程度的隔离低频振动带来的负面影响。附图说明图1：本专利技术原理结构图的主视图；图2：本专利技术原理结构图的俯视图；图3：本专利技术工作过程原理图(1)；图4：本专利技术工作过程原理图(2)；图5：本专利技术刚度和位移变化说明图；图中：1-承重平台、2-重量传感器、3-连杆、4-螺旋弹簧B、5-滑杆、6-螺旋弹簧安装套筒、7-液压缸推杆、8-基座、9-液压缸、10-伺服阀、11-螺旋弹簧A、12-控制器、13-负刚度机构。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本专利技术进行进一步详细说明。如图所示，本专利技术提供了一种具有准零刚度的半主动控制型垂直隔振器，包括基座8、通过螺旋弹簧A11安装在基座8中部的承重平台1，所述基座8四边底部沿侧壁对称设置有四个伺服阀10，所述伺服阀10上均依次设置有由伺服阀10控制的液压缸9、由液压缸9驱动的液压缸推杆7、横向安装在液压缸推杆7顶部的螺旋弹簧套筒6，所述基座8侧壁固定有竖直滑杆5，所述螺旋弹簧套筒6一端套接在滑杆5上，所述螺旋弹簧套筒6内安装有螺旋弹簧B4，所述螺旋弹簧B4通过连杆3与承重平台1活动连接。基座8侧壁开设有滑槽，所述螺旋弹簧套筒6安装在滑槽内。安装时，螺旋弹簧A11具有一定的压缩量，承受承重平台1重量自由压缩。连杆3一端与螺旋弹簧B4铰接，所述连杆3另一端与承重平台1铰接，所述螺旋弹簧B4在安装时具有一定的压缩量。螺旋弹簧A11上端与承重平台1底部固定，所述螺旋弹簧A11下端与基座8固定。所述滑杆5可以为金属滑杆。承重平台1上设置有重量传感器2或位移传感器。还包括控制器12、电源，所述重量传感器2或位移传感器、伺服阀10均通过导线与控制器23和电源分别连接。所述对称设置的连杆4、螺旋弹簧B5、螺旋弹簧安装套筒6以及承重平台1的对称部分组成一组负刚度机构13，如图2中虚线所示，所述负刚度机构13有两组。即液压缸推杆7对螺旋弹簧安装套筒6具有支撑定位作用，在工作过程中液压缸推杆7推动螺旋弹簧安装套筒6上下移动，螺旋弹簧安装套筒6在端部有圆孔，套接在金属滑杆5，金属滑杆5两端固定在基座8中，螺旋弹簧安装套筒6可沿金属滑杆5上下移动，由于金属滑杆5的存在，使得螺旋弹簧安装套筒6不能在水平方向上移动，保证了本专利技术的实际应用上的有效性。液压缸9和伺服阀10均固定在基座8上，液压缸9与伺服阀10固定连接，液压缸推杆7的推力由液压缸9提供，通过伺服阀10对液压缸9的控制，进而使得液压缸9输出所需要的推力，推动螺旋弹簧安装套筒6到指定的位置。重量传感器2安装在承重平台1上，感知承重平台1上的质量变化。具体的，可以建立此隔振系统回复力f的方程：其中，k1为螺旋弹簧A11的刚度，k2为螺旋弹簧B4的刚度，L为连杆3的长度，h为螺旋弹簧B4的压缩量。对方程(1)关于进行求导可以得到系统的刚度方程：为使系统在平衡位置(平衡位置为连杆3和承重平台1在同一水平线的位，此时x＝0)处刚度为零，即达到本专利技术所述的准零刚度特性，将x＝0代入方程(2)令K＝0，整理得到：k1L＝4k2h(3)即在本专利技术设计中，满足方程(3)才能达到本专利技术所述的准零刚度特性，所以在设计中应综合考虑螺旋弹簧B4的刚度，螺旋弹簧A11的刚度，连杆3的长度以及螺旋弹簧B4的压缩量等4个系统参数。图3中A所示位置即为隔振系统所处准刚度位置，刚度曲线为图5的A位置。当在承重平台1上放置一质量为Δm的物体时，由于重量的增加，螺旋弹簧A11进一步受到压缩，承重平台1到达图3所示的C位置，静位移为x，此时增加的质量不再由螺旋弹簧B4完全承载，而是由螺旋弹簧B4和负刚度机构13共同承载，系统的刚度处在图5的C位置。由图5可以看出，此时的刚度不再处于准零刚度状态。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有准零刚度的半主动控制型垂直隔振器，其特征在于：包括基座、通过螺旋弹簧A安装在基座中部的承重平台，所述基座四边底部沿侧壁对称设置有四个伺服阀，所述伺服阀上均依次设置有由伺服阀控制的液压缸、由液压缸驱动的液压缸推杆、横向安装在液压缸推杆顶部的螺旋弹簧套筒，所述基座侧壁固定有竖直滑杆，所述螺旋弹簧套筒一端套接在滑杆上，所述螺旋弹簧套筒内安装有螺旋弹簧B，所述螺旋弹簧B通过连杆与承重平台活动连接。

【技术特征摘要】
1.一种具有准零刚度的半主动控制型垂直隔振器，其特征在于：包括基座、通过螺旋弹簧A安装在基座中部的承重平台，所述基座四边底部沿侧壁对称设置有四个伺服阀，所述伺服阀上均依次设置有由伺服阀控制的液压缸、由液压缸驱动的液压缸推杆、横向安装在液压缸推杆顶部的螺旋弹簧套筒，所述基座侧壁固定有竖直滑杆，所述螺旋弹簧套筒一端套接在滑杆上，所述螺旋弹簧套筒内安装有螺旋弹簧B，所述螺旋弹簧B通过连杆与承重平台活动连接。2.根据权利要求1所述的具有准零刚度的半主动控制型垂直隔振器，其特征在于：所述基座侧壁开设有滑槽，所述螺旋弹簧套筒安装在滑槽内。3.根据权利要求1所述的具有准零刚度的半主动控制型垂直隔振器，其特征在于：所述螺旋弹簧A承受承重平台重量自由压缩。4.根据权利要求1所述的具有准零刚度的半主动控制型垂直隔振器，其特征在于：所述连杆一端与螺旋弹...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓杰，刘辉，刘洋，高田田，郦文平，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11