一种并联可调频的负刚度减振装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种并联可调频的负刚度减振装置，该装置由上承载板、子结构以及基座组成。其中子结构呈两个矩形圈分布，两个矩形圈分为内矩形圈与外矩形圈，每一矩形圈都由四个子结构组成，每一个子结构都由负刚度单元与正刚度单元以及普通阻尼构件所组成。负刚度单元由内磁铁和外磁铁以及导杆所组成；正刚度单元由上机械弹簧与上连接件以及下机械弹簧与下连接件所组成；普通阻尼构件均匀布置在环形外框上。为达到对低频段内各频率点的减振效果，可通过对内矩形圈与外矩形圈各子结构的上机械弹簧的刚度大小和普通阻尼构件的阻尼系数大小进行不同的设置，来实现该装置在低频段内针对仪器具体频率振动可调频的减振目的。

A Parallel Frequency-adjustable Negative Stiffness Vibration Absorbing Device

The invention discloses a parallel frequency-adjustable negative stiffness vibration absorber, which is composed of an upper bearing plate, a substructure and a base. The substructures are distributed in two rectangular circles. The two rectangular circles are divided into inner rectangular circles and outer rectangular circles. Each rectangular circle consists of four substructures. Each substructure consists of negative stiffness element, positive stiffness element and ordinary damping element. Negative stiffness element is composed of internal magnet and external magnet as well as guide rod; positive stiffness element is composed of upper mechanical spring and upper connector and lower mechanical spring and lower connector; ordinary damping elements are evenly arranged on the annular outer frame. In order to achieve the effect of reducing the vibration of each frequency point in the low frequency band, the stiffness of the upper mechanical spring of each substructure of the inner rectangular ring and the outer rectangular ring and the damping coefficient of the ordinary damping component can be set differently to achieve the purpose of frequency-adjustable vibration reduction of the device in the low frequency band for the specific frequency vibration of the instrument.

【技术实现步骤摘要】
一种并联可调频的负刚度减振装置
本专利技术属于精密减振领域，具体涉及一种并联可调频的负刚度减振装置。
技术介绍
随着科学技术与社会经济的快速发展，在医疗生产，航空航天电子生产业等民用军事领域都向着高精度的方向发展，因此这对各领域高精度的精密仪器所需要的工作环境要求更为严苛。低频振动对于精密仪器的危害很严重。对于应对低频振动的危害，负刚度结构能有效解决传统隔振仪器对低频隔离效果差的问题，并且这种结构成本更为低廉。而一般的负刚度装置都只能针对某一具体频率点进行减振，从而无法满足要求比较严苛的精密仪器，如有些精密仪器要求的的减振频段较宽，且在该频段内需要在各频率点都有较好的可调频减振效果。故为满足这些领域对精密仪器所处工作环境的上述要求，专利技术一种并联可调频的负刚度减振装置，该装置不仅可以满足一般负刚度对低频的减振要求，还可以在低频段内实现可调频的减振效果。。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种并联可调频的负刚度减振装置，该装置可在某一低频段内实现针对仪器具体频率振动可调频的减振目的。本专利技术的目的在于提供一种并联可调频的负刚度减振装置，该装置由上承载板、中间子结构以及下部的基座所组成。其中子结构呈两个矩形圈分布，两个矩形圈分为内矩形圈与外矩形圈，每一矩形圈都由四个子结构组成。可对内外矩形圈各子结构的上机械弹簧的刚度大小和普通阻尼构件的阻尼系数大小进行不同的设置，来实现在低频段内针对仪器具体频率振动可调频的减振目的。本专利技术提供的一种并联可调频的负刚度减振装置，矩形圈内的子结构包括负刚度单元和正刚度单元以及普通阻尼构件。正刚度单元与普通阻尼构件用于支承外部的负载；负刚度单元与正刚度单元串联，可降低整体的动刚度。。本专利技术所提供一种并联可调频的负刚度减振装置，子结构中的负刚度单元利用内磁铁与外磁铁磁极相反产生吸引力的方向与内磁铁运动方向相反，从而形成具有负刚度的特性。所述子结构内的负刚度单元由内磁铁与外磁铁以及导杆所组成，内磁铁由一环形磁铁构成，且内磁铁套于导杆上，可沿导杆自由光滑运动，外磁铁也由一环形磁铁构成，外磁铁固定于环形外框内部，内外磁铁磁极相反互相吸引，内磁铁的上下两端分别于与上连接件与下连接件固定连结，导杆下端与下部基座固定连接，内外磁铁在竖直方向上的长度一致。所述的正刚度单元由上机械弹簧与上连接件以及下机械弹簧与下连接件组成，上机械弹簧与上负载板和上连接件固定连接，下机械弹簧与下连接件和下部基座固定连接。上连接件与内磁铁上端固定连接，下连接件则与内磁铁下端固定连接。上连接件与下连接件中间都有圆孔，可穿过导杆自由光滑运动。所述的普通阻尼构件上端与上负载板固定连接，下端与环形外框固定连接。均匀布置在环形外框上。阻尼构件采用单出杆式阻尼减振器，活塞杆只在液压缸中伸出，其主要通过对介质油液的节流作用产生阻尼力，将振动部件的能量转化、吸收为热能耗散，从而达到减振消能的目的。本专利技术的优点在于：（1）该装置的子结构由正负刚度串联装置组成，可以有效实现对低频段振动的减振。（2）内外矩形圈的各子结构采用并联的方式进行布置，可以使装置具有较大的承载力。（3）可通过对内矩形圈与外矩形圈各子结构的上机械弹簧的刚度大小和普通阻尼构件的阻尼系数大小进行不同的设置，来实现在低频段内针对仪器具体频率振动可调频的减振目的。（4）该装置采用对子结构内外矩形圈的布置，能为所承载的精密仪器提供平稳的工作环境。附图说明为了更清楚的说明本专利实施例的技术方案，特绘制下述图片加以介绍。图1所示为本专利技术并联可调频的负刚度减振装置的正视图；图2所示为本专利技术并联可调频的负刚度减振装置的俯视图；图3所示为本专利技术串联机制子结构装置的结构图；图4所示为本专利技术子结构中负刚度单元的结构图；图5所示为本专利技术子结构负刚度单元中内磁铁受振动向上运动时的受力图；图6所示为本专利技术子结构负刚度单元中内磁铁受振动向下运动时的受力图；图7所示为本专利技术子结构负刚度单元的俯视图。附图标记汇总：A-内矩形圈，B-外矩形圈，C-子结构，1-外磁铁，2-内磁铁，3-导杆，4-环形外框，5-基座，6-上负载板，7-上机械弹簧，8-上连接件，9-下连接件，10-下机械弹簧，11-普通阻尼构件。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明。结合图1与图2，图1所示为本专利技术并联可调频的负刚度减振装置的正视图，图2所示为本专利技术并联可调频的负刚度减振装置的俯视图，为达到针对仪器具体频率振动可调频的减振目的，根据所需承载精密仪器对减振频率的要求，对内外矩形圈中各子结构C的上机械弹簧7的刚度大小以及普通阻尼构件11的阻尼系数大小进行不同的设置，从而实现在低频段内针对仪器具体频率振动可调频的减振目的。图2中虚线为内外矩形圈的分布位置。结合图3，首先对于该装置子结构C负刚度的原理进行解释。刚度在物理上的意义为偏离平衡位置的单位位移，当再恢复到平衡时所需外力的大小。当位移方向与外力方向一致时，该刚度为正刚度；当位移方向与外力方向相反时，该刚度为负刚度。结合图3，图3为本专利技术串联机制子结构C装置的结构图，子结构C由负刚度单元与正刚度单元以及普通阻尼构件组成。结合图3，所述的子结构C负刚度单元包括环形外框4，内磁铁2，外磁铁1以及导杆3。内磁铁2的上下两端分别与上连接件8与下连接件9固定连结，导杆3下端与外框基座5固定连接，内磁铁2套于导杆3上，并可沿导杆3光滑运动，且内外磁铁在竖直方向上的长度一致。结合图3，所述的子结构C内负刚度单元中内磁铁2的磁性与外磁铁1的磁性相反，在此专利技术中设计为内磁铁2的磁性为N极，外磁铁1的磁性为S极。正刚度单元包括有上机械弹簧7，上连接件8，下连接件9，下机械弹簧10，负刚度单元中内磁铁2的上下两端分别与上连接件8与下连接件9固定连结，且上连接件8与下连接件9中间开有圆孔，可穿过导杆3自由运动；上机械弹簧7与上负载板6和上连接件8固定连接，下机械弹簧10与下连接件9和下部基座5固定连接。在最初平衡状态下，上机械弹簧7处于不受力的状态，下机械弹簧10处于受压状态来平衡内磁铁2以及与其固定连接的上连接件8和下连接件9产生的重力。结合图3与图5对该装置子结构C的负刚度受力状态进行分析，图5所示为本专利技术子结构C负刚度单元中内磁铁受振动向上运动时的受力图。因为上机械弹簧7与下机械弹簧10在子结构C中起到传递来自外部振动的作用，并使该振动的能量通过内磁铁的运动来进行消耗与转化。故首先对内磁铁进行受力分析，当外部没有振动能量进行传递时，此时内磁铁与外磁铁处于同一水平线上，且内外磁铁在竖直方向上的长度一致，在水平方向上，内磁铁2四周受到来自外磁铁1的吸引力作用且内磁铁2紧密套在导杆上，其在圆周各方向上所受的力相抵消，从而保持水平方向上的平衡；在竖直方向上，内磁铁2与固定连接在其上的上连接件8和下连接件9产生的重力作用，使下机械弹簧10受压产生向上力的作用，从而保持内磁铁处于平衡状态。当外部振动能量传递进来，使内磁铁产生沿导杆向上的运动作用时，此时会受到四周来自外磁铁1的吸引力作用F1，从而对内磁铁产生竖直向下的分力，而上机械弹簧7则由原来不受力的状态变为受压状态，产生竖直向下力的作用F2。由于低频段振动幅度较小，机械弹簧10仍处于受压状态，依旧会产生向上的力F3，但可设置磁铁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种并联可调频的负刚度减振装置，其特征在于：该装置由上承载板(6)、两个呈矩形圈分布的子结构(C)以及下部的基座(5)组成，两个矩形圈分为内矩形圈(A)与外矩形圈(B)，每一矩形圈都由四个子结构(C)组成，所述的子结构(C)由内磁铁(1)、外磁铁(2)、导杆(3)、环形外框(4)、基座(5)、上负载板(6)、上机械弹簧(7)、上连接件(8)、下连接件(9)、下机械弹簧(10)以及普通阻尼构件(11)所组成。

【技术特征摘要】
1.一种并联可调频的负刚度减振装置，其特征在于：该装置由上承载板(6)、两个呈矩形圈分布的子结构(C)以及下部的基座(5)组成，两个矩形圈分为内矩形圈(A)与外矩形圈(B)，每一矩形圈都由四个子结构(C)组成，所述的子结构(C)由内磁铁(1)、外磁铁(2)、导杆(3)、环形外框(4)、基座(5)、上负载板(6)、上机械弹簧(7)、上连接件(8)、下连接件(9)、下机械弹簧(10)以及普通阻尼构件(11)所组成。2.根据权利要求1所述的一种并联可调频的负刚度减振装置，其特征在于：所述的两个矩形圈通过改变内矩形圈（A）、外矩形圈（B）各子结构(C)的上机械弹簧(7)的刚度大小或普通阻尼构件(11)的阻尼系数的大小，来实现该装置在低频段内针对仪器具体频率振动可调频的减振目的。3.根据权利要求1所述的一种并联可调频的负刚度减振装置，其特征在于：所述的每一矩形圈都由四个子结构(C)组成，且子结构(C)之间并联布置，该子结构(C)是一种正负刚度串联机制的装置，其包括内磁铁(1)与外磁铁(2)以及导杆(3)组成的负刚度单元；上机械弹簧(7)、上连接件(8)、下连接件(9)和下机械弹簧(10)构成的正刚度单元及普通阻尼构件；因为子结构(C)由负刚度单元与正刚度单元串联而成，故该子结构(C)具有高静刚度和低动刚度的特性。4.根据权利要求2所述的一种并联...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘林芽，牛振宇，左志远，刘全民，秦佳良，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：江西,36