一种非线性刚度周期性隔振器制造技术

本发明专利技术公开一种非线性刚度周期性隔振器，包括：底板，提供安装及承载支撑；外壳，呈筒状，一端敞口，另一端有端面；敞口端安装在底板上；端面上具有开口；隔振内芯，在外壳的轴向呈周期性弹性结构，位于底板与外壳围设的空间内；周期性弹性结构中具有弹性的部分由能够提供非线性刚度形变特性的多孔弹性材料制成；承载平台，呈台阶状，大径段安装在所述隔振内芯上，小径段从外壳端面的开口内伸出，大径段直径大于所述外壳端面的开口。解决现有技术中低频状态下形变增加导致设备稳定性和安全性降低及中高频共振等问题，降低在动态重载作用下引起的位移，从而减小对设备的安全、可靠、稳定、舒适运行带来的不利影响，并提升对中高频隔振性能。

A kind of nonlinear stiffness periodic vibration isolator

【技术实现步骤摘要】
一种非线性刚度周期性隔振器
本专利技术涉及隔振器
，具体是一种非线性隔振器。
技术介绍
机械结构振动会引起结构疲劳、断裂、爆炸等严重事故，其降低产品的使用寿命并形成辐射噪声环境污染。隔振器是阻碍振动传递的重要减振部件，在舰艇、高速列车、铁路、地铁、建筑等结构中广泛使用，能有效提升结构的振动噪声抑制性能。各项工程应用对低频、抗剪切且小变形的隔振器需求迫切。当前隔振器存在以下不足：(1)为了降低隔振频率通常需降低隔振器刚度，但是线性隔振器的刚度不会随着变形量的变化而变化，降低刚度意味着增加隔振器变形，使在动态的重载作用下引起较大位移(例如列车的行驶过程)，反而对装备的安全、可靠、稳定、舒适运行带来更严重的不利影响；(2)隔振器中不可避免地使用多种弹性部件，这些部件在中高频产生的共振导致中高频隔振性能降低。
技术实现思路
本专利技术提供一种隔振器，用于克服现有技术中隔振器刚度与变形量呈线性变化导致使用设备的安全、可靠及稳定性能降低等缺陷，通过提供一种刚度与变形量呈非线性变化的非线性隔振器，降低在动态重载作用下引起的位移，从而减小对设备的安全、可靠、稳定、舒适运行带来的不利影响；通过周期结构提升对中高频隔振性能。为实现上述目的，本专利技术提供一种非线性刚度周期性隔振器，包括：底板，用于提供安装及承载支撑；外壳，呈筒状，一端敞口，另一端具有端面；敞口端安装在所述底板上；端面上具有开口；隔振内芯，在外壳的轴向为周期性弹性结构，位于所述底板与外壳围设的空间内；所述周期性弹性结构中具有弹性的部件由能够提供非线性刚度形变特性的多孔弹性材料制成；承载平台，呈台阶状，大径段安装在所述隔振内芯上，小径段从所述外壳端面的开口内伸出，所述大径段直径大于所述外壳端面的开口。本专利技术提供的非线性刚度隔振器，使用时，可通过底板将隔振器安装在设备上，当隔振器承载平台承受轴向静态载荷时，由于隔振内芯在轴向具有周期性弹性结构，多孔弹性材料制成的弹性部件受载产生变形，并随着载荷动态增加产生的变形量增加，且刚度随着变形量增加呈现硬刚度非线性变化趋势而迅速增大，进而抑制变形，使得隔振器产生小变形量，保持动态加载情况下被隔振设备运动的稳定性、安全、可靠及舒适性；此外，周期性内芯可形成Bragg带隙能有效抑制中高频结构共振。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1(a)、1(b)为本专利技术优选实施例中隔振器结构示意图，其中：图1(a)为隔振器立体示意图；图1(b)为过隔振器中心轴的剖面图；图2为隔振器内芯带凹槽的不锈钢板立体图；图3为侧向隔振圆筒结构立体图；图4为制备的金属橡胶样品图；图5为试验测试的单块金属橡胶压缩加载、卸载变形曲线；图6为采用工业高温修补剂粘接的金属橡胶样品图；图7为粘接后的金属橡胶拉伸加载、卸载变形曲线；图8(a)、8(b)为实施例中有限元方法计算的波传递率和振动传递率，其中：图8(a)为无重物情况下的波传递率；图8(b)为负载1吨重物情况下的振动传递率；图9为实施例中有限元方法计算的不同厚度金属橡胶对带隙和波传递率的影响图；图10为实施例中所加工的由四层周期结构构成的内芯的压缩变形曲线及其拟合曲线；图11(a)、11(b)为实施例中1吨重载下实验测试的隔振器振动传递率曲线；图11(a)低频振动传递率；图11(b)全频带振动传递率。附图标号说明：1、轴向弹性体；2、刚性板；3、刚性体；4、径向弹性体；5、载荷平台；6、外壳；7、抗拉层；8、底板；9、连接螺栓孔；10、第一限位槽。本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明，本专利技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本专利技术中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。另外，本专利技术各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。实施例一如附图1-3所示，本实施例提供一种非线性刚度周期性隔振器，包括底板8、外壳6、隔振内芯和承载平台5；底板8用于提供安装及承载支撑；外壳6呈筒状，一端敞口，另一端具有端面；敞口端安装在所述底板8上；端面上具有开口81；隔振内芯在外壳6的轴向为周期性弹性结构，位于所述底板8与外壳6围设的空间内；所述周期性弹性结构中具有弹性的部件由能够提供非线性刚度形变特性的多孔弹性材料制成；承载平台5呈台阶状，大径段安装在所述隔振内芯上，小径段从所述外壳端面的开口内伸出，所述大径段直径大于所述外壳端面的开口。周期性弹性结构在本专利技术一实施例中由多个弹性块和连接件，连接件用于将弹性块在轴向上连接起来，每个弹性块在轴向上的弹性用于提供隔振功能；弹性块与连接件的结构在此不限。多孔弹性材料在压缩载荷作用下具有显著的非线性载荷-变形特征，通常其刚度随着压缩量的增加而增加，为大载荷下的小变形隔振器设计提供技术思路。金属橡胶是由金属丝缠绕压缩而成的多孔非线性材料，其制备技术较成熟，其刚度随着压缩变形量呈指数级增加。多孔弹性材料包括但不限于高分子材料、橡胶、特质海绵、金属橡胶等。振动以弹性波的形式在结构中传播。声学超材料是一种人工周期结构，它的弹性波带隙能够高效反射弹性波传播，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非线性刚度周期性隔振器，其特征在于，包括：/n底板，用于提供安装及承载支撑；/n外壳，呈筒状，一端敞口，另一端具有端面；敞口端安装在所述底板上；端面上具有开口；/n隔振内芯，在外壳的轴向为周期性弹性结构，位于所述底板与外壳围设的空间内；所述周期性弹性结构中具有弹性的部件由能够提供非线性刚度形变特性的多孔弹性材料制成；/n承载平台，呈台阶状，大径段安装在所述隔振内芯上，小径段从所述外壳端面的开口内伸出，所述大径段直径大于所述外壳端面的开口。/n

【技术特征摘要】
1.一种非线性刚度周期性隔振器，其特征在于，包括：
底板，用于提供安装及承载支撑；
外壳，呈筒状，一端敞口，另一端具有端面；敞口端安装在所述底板上；端面上具有开口；
隔振内芯，在外壳的轴向为周期性弹性结构，位于所述底板与外壳围设的空间内；所述周期性弹性结构中具有弹性的部件由能够提供非线性刚度形变特性的多孔弹性材料制成；
承载平台，呈台阶状，大径段安装在所述隔振内芯上，小径段从所述外壳端面的开口内伸出，所述大径段直径大于所述外壳端面的开口。


2.如权利要求1所述的非线性刚度隔振器，其特征在于，隔振内芯包括沿所述外壳轴向排列的多个轴向弹性单元，每个所述轴向弹性单元包括：
轴向弹性体，呈圆盘状；
刚性板，位于相邻两轴向弹性体之间，通过设置在刚性板两面同轴心的限位槽连接两轴向弹性体；
相邻两轴向弹性体靠近所述刚性板的一端夹持于邻近的一限位槽内，所述轴向弹性体的轴向尺寸大于限位槽深度的两倍。


3.如权利要求2所述的非线性刚度隔振器，其特征在于，所述轴向弹性体内部具有轴向的内孔；
所述刚性板的限位槽与所述轴向弹性体的端面形状适配。


4.如权利要求2或3所述的非线性刚度隔振器，其特征在于，所述底板上靠近所述隔振内芯的一面以及所述承载平台的大径段靠近所述隔振内芯的一面均设置有与所述轴向弹性体端面适配的限位槽；
所述隔振内芯中靠近所述承载平台的轴向弹性体的端部置于大径段的限位槽内；
所述隔振内芯中靠近所述底板的轴向弹性...

【专利技术属性】
技术研发人员：方鑫，郁殿龙，温激鸿，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43