本发明专利技术公开了一种负刚度可调准零刚度隔振装置及其应用方法，负刚度可调准零刚度隔振装置包括承载台，承载台的下侧设有正刚度机构，承载台四周连接有中心对称布置的多个可调负刚度机构，正刚度机构包括用于支承承载台的竖直弹性元件，可调负刚度机构包括用于给承载台施加水平作用力的水平弹性元件；应用方法包括在承载台上安装承载物后调节各高度调节机构使水平弹性元件水平。本发明专利技术能够随时根据承载进行灵活调整的负刚度，以便在承载后能根据实际情况进行调整负刚度可调准零刚度隔振装置确保现场安装后在带静载状态下处于动刚度接近零的理想状态，能够避免隔振系统的失效，具有结构简单、易于加工、装卸方便、设计合理且易于调整的优点。
【技术实现步骤摘要】
一种负刚度可调准零刚度隔振装置及其应用方法
本专利技术涉及振动控制技术，具体涉及一种负刚度可调准零刚度隔振装置及其应用方法。
技术介绍
传统线性隔振方法仅当激频大于隔振系统固频的√2倍时才有效果，如要隔离低频振动，系统刚度需很低，将影响机械系统的安装稳定性。因此，低频隔振仍是振动工程领域的一大难题。在传统隔振器基础上，引入负刚度机构/结构，构成准零刚度隔振器，不仅能承受设备自重而不产生较大变形，而且在静平衡位置附近动刚度极低，是一种理想的被动隔振器。在实际使用过程中，确定好准零刚度隔振结构需要承载的质量后，会针对性地通过计算确定该结构内弹性元件的刚度、位置尺寸等参数，一旦确定好之后，如果设计承载质量发生改变，或者安装之后在承载质量上附加了未预先计算到且能改变最终承载力的因素，该准零刚度实现机构的实际静平衡位置会偏离设计时确定的理想静平衡位置，此时水平弹性元件无法保持在接近水平的位置，其压缩后的长度也无法保证等于预设值。通过分析可以知道，当承载的准零刚度机构静平衡位置偏离预设点时，准零刚度机构无法保证动刚度接近零，在偏离严重的情况下，可能使得隔振机构效果急剧恶化，导致准零刚度隔振结构失效，影响设备稳定。因此有必要提出一种能够随时根据承载进行灵活调整的负刚度实现机构，使得准零刚度实现机构在承载后能根据实际情况进行调整，确保现场安装后，在带静载状态下，能够调节准零刚度机构处于动刚度接近零的理想状态。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种负刚度可调准零刚度隔振装置及其应用方法，本专利技术能够在正刚度机构承载被承载物体后可以沿承载力方向对高度调节机构进行位置调节，从而使得水平弹性元件保持预设的压缩量，灵活调整的负刚度，以便在承载后能根据实际情况进行调整负刚度可调准零刚度隔振装置确保现场安装后在带静载状态下处于动刚度接近零的理想状态，能够避免隔振系统的失效。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：本专利技术提供一种负刚度可调准零刚度隔振装置，包括承载台，所述承载台的下侧设有正刚度机构，所述承载台四周连接有中心对称布置的多个可调负刚度机构，所述正刚度机构包括用于支承承载台的竖直弹性元件，所述可调负刚度机构包括水平弹性元件、保持架以及高度调节机构，所述水平弹性元件一端和高度调节机构铰接连接、另一端和承载台直接或间接相连。可选地，所述保持架上设有沿竖直方向布置的滑槽，所述高度调节机构包括丝杆和滑块，所述丝杆沿竖直方向安装在保持架上且可自由转动，所述滑块布置在滑槽中且与丝杆螺纹配合，所述水平弹性元件和滑块铰接。可选地，所述滑槽为燕尾槽，所述滑块的底部嵌设布置在燕尾槽中。可选地，所述滑槽的一端设有用于取出滑块的缺口。可选地，所述水平弹性元件一端设有第一连接杆、另一端设有第二连接杆，所述水平弹性元件一端通过第一连接杆和高度调节机构上的第一铰接座铰接连接、另一端通过第二连接杆和承载台铰接连接。可选地，所述水平弹性元件的外部套设有套筒。可选地，所述套筒一端封闭且与第一连接杆固定连接，另一端开口且内部设有与套筒内壁滑动配合的活塞柱，所述水平弹性元件一端和套筒的封闭端连接固定，另一端通过活塞柱和第二连接杆相连。可选地，所述套筒上设有水平刻度仪。可选地，所述水平弹性元件为弹簧、或者弹性气囊、或磁铁块对。可选地，所述竖直弹性元件为弹簧、或者弹性气囊、或磁铁块对。可选地，所述正刚度机构包括底座，所述竖直弹性元件的下端与底座连接固定。可选地，所述承载台的下部还设有连接座，所述竖直弹性元件的上端和连接座连接固定，所述连接座的四周设有多个第二铰接座，所述多个可调负刚度机构分别与连接座四周的第二铰接座铰接连接。可选地，所述承载台的四周设有用于安装固定被承载物的通孔。本专利技术提供一种前述的负刚度可调准零刚度隔振装置的应用方法，实施步骤包括：在承载台上安装固定被承载物，通过各个可调负刚度机构的高度调节机构将水平弹性元件调节至水平状态，使得各个水平弹性元件保持预设的压缩量；当被承载物在工作平衡位置受到外界的扰动时，各个水平弹性元件内储存的弹性势能得到释放，产生与外界扰动力方向相同的作用力，从而抵消竖直弹性元件产生变形所需的部分能量，最终起到隔绝被承载物的振动往外部传递的作用。可选地，所述各个水平弹性元件保持预设的压缩量的函数表达式如式(1)所示；式(1)中，λ为各个水平弹性元件(30)保持预设的压缩量，n为水平弹性元件的个数且n为偶数，L为水平弹性元件和承载台之间的刚性连接部分的长度，K1为竖直弹性元件的刚度，K2为水平弹性元件的刚度。和现有技术相比，本专利技术负刚度可调准零刚度隔振装置具有下述优点：1、本专利技术承载台的下侧设有正刚度机构，所述承载台四周连接有中心对称布置的多个可调负刚度机构，正刚度机构包括用于支承承载台的竖直弹性元件，所述可调负刚度机构包括水平弹性元件、保持架以及高度调节机构，所述水平弹性元件一端和高度调节机构铰接连接、另一端和承载台直接或间接相连，在正刚度机构承载被承载物体后可以沿承载力方向对高度调节机构进行位置调节，从而使得水平弹性元件保持预设的压缩量，灵活调整的负刚度，以便在承载后能根据实际情况进行调整负刚度可调准零刚度隔振装置确保现场安装后在带静载状态下处于动刚度接近零的理想状态，能够避免隔振系统的失效。2、本专利技术负刚度可调准零刚度隔振装置的结构简单，易于加工和现场安装，且成本低廉，适合推广应用。本专利技术负刚度可调准零刚度隔振装置的应用方法为本专利技术前述负刚度可调准零刚度隔振装置的使用方法，因此同样也具有本专利技术负刚度可调准零刚度隔振装置的前述优点。附图说明图1为本专利技术实施例的立体结构示意图。图2为本专利技术实施例中可调负刚度机构和弹性元件的立体结构示意图。图3为本专利技术实施例中滑块的立体结构示意图。图4为本专利技术实施例的隔振原理示意图。图例说明：1、承载台；11、连接座；111、第二铰接座；12、通孔；2、正刚度机构；20、竖直弹性元件；21、底座；3、可调负刚度机构；30、水平弹性元件；301、第一连接杆；302、第二连接杆；303、套筒；304、活塞柱；305、水平刻度仪；31、保持架；311、滑槽；312、缺口；32、高度调节机构；321、丝杆；322、滑块；323、第一铰接座。具体实施方式如图1和图2所示，本实施例提供一种负刚度可调准零刚度隔振装置，包括承载台1，承载台1的下侧设有正刚度机构2，承载台1四周连接有中心对称布置的四个可调负刚度机构3(此外也可以根据需要布置为三个或者四个以上)，正刚度机构2包括用于支承承载台1的竖直弹性元件20，可调负刚度机构3包括水平弹性元件30、保持架31以及高度调节机构32，水平弹性元件30一端和高度调节机构32铰接连接、另一端和承载台1直接或间接相连。本实施例的负刚度可调准零刚度隔振装置能够随时根据承载进行灵活调整高度调节机构32达到负刚度调整的目的，以便在承载后能根据实际情况进行调整负刚度可调准零刚度隔振装置确保现场安装后在带静载状态下处于动刚度接近零的理想状态，能够避免隔振系统的失效，具有结构简单、易于加工、装卸方便、设计合理且易于调整的优点。如图1所示，承载台1的下部还设有连接座11，竖直弹性元件20的上端和连接座11连接固定，连接座11的四周设有多个第二铰本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种负刚度可调准零刚度隔振装置，其特征在于：包括承载台(1)，所述承载台(1)的下侧设有正刚度机构(2)，所述承载台(1)四周连接有中心对称布置的多个可调负刚度机构(3)，所述正刚度机构(2)包括用于支承承载台(1)的竖直弹性元件(20)，所述可调负刚度机构(3)包括水平弹性元件(30)、保持架(31)以及高度调节机构(32)，所述水平弹性元件(30)一端和高度调节机构(32)铰接连接、另一端和承载台(1)直接或间接相连。
【技术特征摘要】
1.一种负刚度可调准零刚度隔振装置，其特征在于：包括承载台(1)，所述承载台(1)的下侧设有正刚度机构(2)，所述承载台(1)四周连接有中心对称布置的多个可调负刚度机构(3)，所述正刚度机构(2)包括用于支承承载台(1)的竖直弹性元件(20)，所述可调负刚度机构(3)包括水平弹性元件(30)、保持架(31)以及高度调节机构(32)，所述水平弹性元件(30)一端和高度调节机构(32)铰接连接、另一端和承载台(1)直接或间接相连。2.根据权利要求1所述的负刚度可调准零刚度隔振装置，其特征在于：所述保持架(31)上设有沿竖直方向布置的滑槽(311)，所述高度调节机构(32)包括丝杆(321)和滑块(322)，所述丝杆(321)沿竖直方向安装在保持架(31)上且可自由转动，所述滑块(322)布置在滑槽(311)中且与丝杆(321)螺纹配合，所述水平弹性元件(30)和滑块(322)铰接。3.根据权利要求2所述的负刚度可调准零刚度隔振装置，其特征在于：所述滑槽(311)为燕尾槽，所述滑块(322)的底部嵌设布置在燕尾槽中。4.根据权利要求2所述的负刚度可调准零刚度隔振装置，其特征在于：所述滑槽(311)的一端设有用于取出滑块(322)的缺口(312)。5.根据权利要求1所述的负刚度可调准零刚度隔振装置，其特征在于：所述水平弹性元件(30)一端设有第一连接杆(301)、另一端设有第二连接杆(302)，所述水平弹性元件(30)一端通过第一连接杆(301)和高度调节机构(32)上的第一铰接座(323)铰接连接、另一端通过第二连接杆(302)和承载台(1)直接或间接铰接连接。6.根据权利要求1所述的负刚度可调准零刚度隔振装置，其特征在于：所述水平弹性元件(30)的外部套设有套筒(303)。7.根据权利要求6所述的负刚度可调准零刚度隔振装置，其特征在于：所述套筒(303)一端封闭且与第一连接杆(301)固定连接，另一端开口且内部设有与套筒(303)内壁滑动配合的活塞柱(304)，所述水平弹性元件(30)一端和套筒(303)的封闭端连接固定，另一端通过活塞柱(304)和第二连接杆(302)相连。8.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹浩，吴晓文，周加喜，胡胜，卢铃，祝令瑜，彭继文，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司，国网湖南省电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43
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