一种隔振装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种隔振装置，包括顶板、底板及设置在顶板与底板之间的隔振单元组，所述隔振单元组包括线性正刚度单元、非线性正刚度单元及非线性负刚度单元；所述线性正刚度单元、非线性正刚度单元及非线性负刚度单元与所述顶板、底板的连接节点为转动节点。本发明专利技术通过对不同非线性正刚度单元、非线性负刚度单元以及线性正刚度单元的选择组合，可获得更长的准零刚度行程装置，隔振性能优越；本发明专利技术能够随时根据上部荷载灵活调控装置的刚度，以保证在承载后在带静载状态下处于动刚度接近于零的状体；本发明专利技术采用组合式结构，顶板与底板之间三种单元易于更换。间三种单元易于更换。间三种单元易于更换。

A vibration isolation device

【技术实现步骤摘要】
一种隔振装置


[0001]本专利技术涉及振动控制技术，具体涉及一种隔振装置。

技术介绍

[0002]振动，作为一种物理状态的循环变化或是运动的往复过程，是一种自然界中普遍存在的物理现象。无论是宏观领域中工程结构或机器设备的机械振动，又或是微观领域中电磁波的电磁振动，振动都是无处不在的。振动是一把双刃剑，虽然在生活和工程中有很多领域在应用振动，但是在生活和工程中却不乏振动带来的危害。例如，虽然钟摆的摆动可以提供计时方法，琴弦的拨动可以产生动听的音乐，电磁波的振动可以传输信号和能量，这些都是生活和工程中对振动的利用，但是与此同时，行车中的振动会给人们带来不适，环境中的噪音会使人们烦躁，基础的振动会降低精密仪器的工作精度，共振现象甚至会导致机械设备损坏和工程结构倒塌，由此可见，振动也会给生活和工程带来不便甚至是巨大的危害。所以，当下人们也在力图减小和阻止振动，振动控制被越来越广泛的应用。
[0003]目前，主动控制、半主动控制和被动控制是振动控制中振动抑制方面的三大基本方法。由于不需要施加外界能源，被动控制也被称为无源控制，其装置结构简单，易于实现，经济性和可靠性好，不会产生因外部能量输入导致的电磁干扰，能在许多工况下具有明显的减振效果，已经被广泛应用于工程领域的诸多方面。
[0004]对于传统的线性隔振系统，从振动传递率曲线中可以看出只有当频率比λ大于√2时，振动传递率的值才小于1，表明此时隔振系统具有隔振效果，该频率区间即为隔振频率区间。同时，阻尼比也对振动传递率有影响，阻尼比越大共振峰值越小，但在有效各镇区间内其振动传递率越大，使隔振器的高频隔振效果变差。为使隔振器能够在不同的工作环境下，隔振器需要有适当的阻尼比和较宽的隔振区间。
[0005]近年来振动工程领域提出准零刚度隔振系统来解决同时满足低动刚度和高静刚度的特性。但现有的准零刚度隔振系统普遍采用非线性负刚度结构与线性正刚度弹簧并联形成，由于线性弹簧刚度在隔振系统行程中是定值，而非线性负刚度结构的刚度具有强非线性，因此线性正刚度弹簧匹配非线性负刚度结构的等效刚度只能在很小的隔振系统行程区间内形成准零刚度特性，无法在较长的行程区间内匹配负刚度形成长行程区间内的准零刚度特性，隔振系统有效隔振工作区段(零刚度段)较短，对不同工况下的振动和过(欠)载状态的适应性较差，这给隔振器的使用带来不便。因此有必要提出一种具有在更大的行程区间内保持系统准零刚度的结构。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术的上述问题，提供一种隔振装置，本专利技术将线性正刚度单元、非线性正刚度单元、非线性负刚度单元并联，可在较长的行程区间形成准零刚度特性，隔振系统有效隔振工作区段长，且本专利技术采用模块化设计，安装拆取方便，制作简单，可根据上部荷载灵活调控装置的刚度。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0008]一种隔振装置，包括顶板、底板及设置在顶板与底板之间的隔振单元组，所述隔振单元组包括线性正刚度单元、非线性正刚度单元及非线性负刚度单元；所述线性正刚度单元、非线性正刚度单元及非线性负刚度单元与所述顶板、底板的连接节点为转动节点。
[0009]所述线性正刚度单元设置在所述顶板中心与底板中心的连接线上；所述非线性正刚度单元为多个沿所述线性正刚度单元四周设置；所述非线性负刚度单元为多个沿所述线性正刚度单元四周设置。
[0010]所述线性正刚度弹性单元为弹簧、橡胶、液压弹性支撑、气囊中的一种，所述线性正刚度弹性元件与所述线性单元顶板、线性单元底板固接。
[0011]所述非线性正刚度单元及所述非线性负刚度单元包括非线性单元顶板、非线性单元底板、弹簧杆、球铰支座。
[0012]所述球铰支座与所述非线性单元顶板、非线性单元底板固接。
[0013]所述弹簧杆包括外圈弹簧杆和内圈弹簧杆，所述外圈弹簧杆及内圈弹簧杆的数量均为4。
[0014]所述外圈弹簧杆及内圈弹簧杆包括中部弹簧、弹簧端板、连接杆、球铰接头。
[0015]所述中部弹簧与所述端板固接，所述端板、连接杆、球铰接头为一体成型结构，所述球铰接头内嵌于所述球铰支座中，并作充分润滑。
[0016]所述非线性正刚度单元顶板与非线性正刚度单元底板间净距为H，所述弹簧杆布置位置如下：设非线性单元顶板圆心为O，非线性单元底板圆心为O1，4根外圈弹簧杆底端均匀分布在以O1为圆心，半径为R1的圆的内接正方形4个角点上，任取以一外圈弹簧杆AA1底端A1为圆心，以d1为半径画圆，取相邻外圈弹簧杆BB1底端B1为圆心，以d2为半径画圆，其中，两圆于内接正方形内部的交点E1即为内圈弹簧杆EE1底端E1所在位置，用同样的方法可获得另外3根内圈弹簧杆底端所在位置，设O1E长度为R2，则有4个内圈弹簧杆底端均匀分布在以O1为圆心，R2为半径的圆上。令∠AA1E1＝θ1，且外圈弹簧杆AA1顶端A在以O2为圆心，以R1为半径的圆上，则外圈弹簧杆AA1的位置可唯一确定，同理可确定另外3根外圈弹簧杆的位置。设∠EE1B1＝θ2，θ1与θ2之间需满足以下关系：π/4＜θ1＜π/2，θ2＝θ1‑
π/4，则θ2可由θ1唯一确定，又4根内圈弹簧杆顶端也在以O2为圆心，以R2为半径的圆上，则4根内圈弹簧杆的位置也可确定。另外，d1与d2需满足如下关系：因此，选定几何参数H，d1，θ1即可确定非线性单元的构型。
[0017]所述非线性负刚度单元顶板与非线性负刚度单元底板间净距为H
’
，所述弹簧杆布置位置如下：设非线性单元顶板圆心为O
’
，非线性单元底板圆心为O1’
，4根外圈弹簧杆底端均匀分布在以O1’
为圆心，半径为R1的圆的内接正方形4个角点上，任取以一外圈弹簧杆A
’
A1’
底端A1’
为圆心，以d1’
为半径画圆，取相邻外圈弹簧杆B
’
B1’
底端B1’
为圆心，以d2’
为半径画圆，其中，两圆于内接正方形内部的交点E1’
即为内圈弹簧杆E
’
E1’
底端E1’
所在位置，用同样的方法可获得另外3根内圈弹簧杆底端所在位置，设O1’
E
’
长度为R2’
，则有4个内圈弹簧杆底端均匀分布在以O1’
为圆心，R2’
为半径的圆上。令∠A
’
A1’
E1’
＝θ1’
，且外圈弹簧杆A
’
A1’
顶端A
’
在以O2’
为圆心，以R1’
为半径的圆上，则外圈弹簧杆A
’
A1’
的位置可唯一确定，同理可确定另外3根外圈弹簧杆的位置。设∠E
’
E1’
B1’
＝θ2’
，θ1’
与θ2’
之间需满足
以下关系：π/4＜θ1’
＜π/2，θ2’...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隔振装置，其特征在于：包括顶板(1)、底板(2)及设置在顶板(1)与底板(2)之间的隔振单元组，所述隔振单元组包括线性正刚度单元(3)、非线性正刚度单元(4)及非线性负刚度单元(5)；所述线性正刚度单元(3)、非线性正刚度单元(4)及非线性负刚度单元(5)与所述顶板(1)、底板(2)的连接节点为转动节点。2.根据权利要求1所述的隔振装置，其特征在于：所述线性正刚度单元(3)设置在所述顶板(1)中心与底板(2)中心的连接线上；所述非线性正刚度单元(4)为多个沿所述线性正刚度单元(3)四周设置；所述非线性负刚度单元(5)为多个沿所述线性正刚度单元(3)四周设置。3.根据权利要求2所述的隔振装置，其特征在于：沿所述线性正刚度单元(3)四周设置的多个非线性正刚度单元(4)位于第一直径的圆上；沿所述线性正刚度单元(3)四周设置的多个非线性负刚度单元(5)位于第二直径的圆上；其中第一直径小于第二直径；所述非线性正刚度单元(4)数量为n，n≥4；所述非线性负刚度单元(5)数量为2n。4.根据权利要求1
‑
3任一所述的隔振装置，其特征在于：所述线性正刚度单元(3)、非线性正刚度单元(4)、非线性负刚度单元(5)与所述顶板(1)、底板(2)之间的连接节点采用设滚珠轴承(6)形成所述转动节点。5.根据权利要求1所述的隔振装置，其特征在于：所述线性正刚度单元(3)包括线性正刚度顶板(31)、线性正刚度单元底板(32)以及线性正刚度单元顶板(31)、线性正刚度单元底板(32)之间的线性正刚度弹性元件(33)。6.根据权利要求1所述的隔振装置，其特征在于：所述非线性正刚度单元(4)包括非线性正刚度单元顶板(41)、非线性正刚度单元底板(42)、非线性正刚度单元外圈弹簧杆(43)、非线性正刚度单元内圈弹簧杆(44)以及非线性正刚度单元球铰支座(45)；所述非线性正刚度单元球铰支座(45)与所述非线性正刚度单元顶板(41)和非线性正刚度单元底板(42)固接；所述非线性负刚度单元(5)包括非线性负刚度单元顶板(51)、非线性负刚度单元底板(52)、非线性负刚度单元外圈弹簧杆(53)、非线性负刚度单元内圈弹簧杆(54)以及非线性负刚度单元球铰支座(55)；所述非线性负刚度单元球铰支座(55)与所述非线性负刚度单元顶板(51)和非线性负刚度单元底板(52)固接。7.根据权利要求6所述的隔振装置，其特征在于：所述非线性正刚度单元外圈弹簧杆(43)和非线性正刚度单元内圈弹簧杆(44)的数量均为4；所述非线性负刚度单元外圈弹簧杆(53)及非线性负刚度单元内圈弹簧杆(54)的数量均为4。8.根据权利要求7所述的隔振装置，其特征在于：所述非线性正刚度单元外圈弹簧杆(43)包括第一中部弹簧(431)、第一弹簧端板(432)、第一连接杆(433)、第一球铰接头(434)；所述第一中部弹簧(431)与所述第一弹簧端板(432)固接，所述第一弹簧端板(432)、第一连接杆(433)、第一球铰接头(434)为一体成型结构，所述第一球铰街头(434)内嵌于所述非线性正刚度单元球铰支座(45)中，并作充分润滑；所述非线性正刚度单元内圈弹簧杆(44)包括第二中部弹簧(441)、第二弹簧端板(442)、第二连接杆(443)、第二球铰接头(444)；所述第二中部弹簧(441)与所述第二弹簧端板
(442)固接，所述第二弹簧端板(442)、第二连接杆(443)、第二球铰接头(444)为一体成型结构，所述第二球铰街头(444)内嵌于所述非线性正刚度单元球铰支座(45)中，并作充分润滑；所述非线性负刚度单元外圈弹簧杆(53)包括第三中部弹簧(531)、第三弹簧端板(532)、第三连接杆(533)、第三球铰接头(534)；所述第三中部弹簧(531)与所述第三弹簧端板(532)固接，所述第三弹簧端板(532)、第三连接杆(533)、第三球铰接头(534)为一体成型结构，所述第三球铰街头(534)内嵌于所述非线性负刚度单元球铰支座(55)中，并作充分润滑；所述非线性负刚度单元内圈弹簧杆(54)包括第四中部弹簧(541)、第四弹簧端板...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金明，杨晓华，李连华，丁海峰，李仲毅，叶霄鹏，陆波，王洋，
申请(专利权)人：中国铁建投资集团有限公司，
类型：发明
国别省市：