一种用于大负载微振动的负刚度弹簧结构制造技术

本发明专利技术涉及一种用于大负载微振动的负刚度弹簧结构，使用全柔性关节的连续体结构，具体是使用基于三角形原理的负刚度技术，实现负刚度。为解决连续体负刚度实现过程中屈曲梁压应力限制，进一步提高负刚度系数、降低材料附加正刚度，结合翻转板结构与三角形结构，设计了全拉应力负刚度结构。能够用于匹配大刚度弹簧，有效的降低由螺旋弹簧、空气弹簧等隔振器组建的隔振系统的固有频率，特别适用于重载微振动低频隔振场合。振动低频隔振场合。振动低频隔振场合。

【技术实现步骤摘要】
一种用于大负载微振动的负刚度弹簧结构


[0001]本专利技术属于减震装置领域，应用于大型精密仪器在隔离地面微振动中的超低频隔振系统 中，具体是一种用于大负载微振动的负刚度弹簧结构。

技术介绍

[0002]大型精密仪器在使用过程中需要隔离地面低频微振动，目前，大型精密设备主要使用空 气弹簧加外置气室的隔振系统，现有技术存在的缺陷主要包括以下几个方面：1、大承载空气 弹簧的橡胶膜厚度大，橡胶膜引入了较大的刚度；2、空气弹簧高压压缩空气的刚度大，空气 弹簧的刚度与气缸的高度有关，而精密设备隔振系统不希望具有较高的质心，因此空气弹簧 的刚度难以进一步降低；3、隔振系统固有频率偏高，与地面脉动频率、地面低频传递优势频 率不能很好的拉开频率距离，隔振性能不理想。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种用于大负载微振动的负刚度弹簧 结构，针对大的工作载荷需求、微振动需求进行结构设计，主要规避压应力，减小柔性关节 刚度。
[0004]本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
[0005]一种用于大负载微振动的负刚度弹簧结构，其特征在于：包括水平弹簧、水平弹簧压缩 调节机构、传力框架、短拉伸梁、翻转板、长拉伸梁以及柔性铰接撑杆，在地面基础上固装 限位架，限位架中部限位调节安装水平弹簧，水平弹簧的轴向一端连接水平弹簧压缩调节机 构，水平弹簧的轴向另一端连接传力框架，传力框架中部安装水平设置的短拉伸梁，传力框 架两侧均对称安装有一翻转板，翻转板柔性连接传力框架，翻转板的右端连接长拉伸梁，在 翻转板的上端均安装柔性铰接撑杆，柔性铰接撑杆上端连接空气弹簧安装板。
[0006]而且，翻转板与传力框架通过带有柔性关节的短梁连接，翻转板下方与地面基础之间通 过带有柔性关节的梁连接。
[0007]而且，水平弹簧压缩调节机构包括立架、螺纹杆、楔形块以及弹簧套筒，立架固定在地 面基础上，立架一侧限位安装有一竖直设置的螺纹杆，该螺纹杆下部啮合一楔形块，楔形块 制有倾斜坡面，该倾斜坡面与弹簧套筒端部的倾斜坡面配合，弹簧套筒滑动限位安装在限位 架中部通孔内，弹簧套筒内安装水平弹簧，转动螺纹杆调节楔形块上下移动，调节弹簧套筒 在水平方向移动。
[0008]而且，短拉伸梁为薄板或绳，内部仅承受拉力，在振动过程中该梁做转动和挠曲变形。
[0009]而且，长拉伸梁为薄板或绳，内部仅承受拉力，在振动过程中该梁做转动和挠曲变形， 长拉伸梁的左端固定在地面基础上，长拉伸梁的右端连接翻转板。
[0010]而且，在翻转板与传力框架的连接端的翻转板与地面基础之间安装有一翻转板转
轴柔性 梁。
[0011]而且，传力框架的相对两端与地面基础之间安装有柔性关节撑杆。
[0012]本专利技术的优点和积极效果是：
[0013]1、本结构为连续体结构，不使用轴承、关节等机构式运动副，避免了运动副的接触、摩 擦等非线性因素对微振动的影响，因此该隔振系统可用于微振动的隔离。利用弹簧与框架结 构传递水平弹簧力，转换为承受拉应力的薄板，提高结构工作承载能力的同时，降低了扭转 刚度。因此转换压应力为拉应力的结构设计的重要创新点。
[0014]2、本结构中，翻转板为事实上的三角形负刚度的短边，翻转板一侧为负刚度效应点，另 一侧需要具有水平运动和转动能力，在本负刚度结构设计中使用柔性关节撑杆，使翻转板具 有上述功能，并具有针对微振动的特点。
[0015]3、本结构的负刚度部分全部使用拉伸梁，规避了典型结构负刚度中使用的压应力屈曲梁， 避免了屈曲梁造成的扭转刚度与承载能力之间的矛盾。
[0016]4、本结构具有较大的负刚度，基于全拉应力的负刚度结构，可使负刚度具有较大的工作 载荷，获得较大的负刚度，能够用于匹配大刚度弹簧，有效的降低由螺旋弹簧、空气弹簧等 隔振器组建的隔振系统的固有频率，特别适用于重载微振动低频隔振场合。
附图说明
[0017]图1是本结构示意图；
[0018]图2是图1的B
‑
B向剖视图；
[0019]图3是本结构立体图；
[0020]图4是图2中的A部放大示意图；
[0021]图5是三角形负刚度原理示意图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图并通过具体实施例对本专利技术作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不 是限定性的，不能以此限定本专利技术的保护范围。
[0023]本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
[0024]一种用于大负载微振动的负刚度弹簧结构，包括水平弹簧2、水平弹簧压缩调节机构1、 传力框架3、短拉伸梁8、翻转板7、长拉伸梁9以及柔性铰接撑杆5，为了便于说明本实施 例以附图2所示方向描述左右，在地面基础12上固装限位架10，限位架中部限位调节安装 水平弹簧，水平弹簧的轴向一端连接水平弹簧压缩调节机构，水平弹簧的轴向另一端连接传 力框架，
[0025]传力框架中部安装水平设置的短拉伸梁，短拉伸梁为薄板或绳，内部仅承受拉力，在振 动过程中该梁做转动和挠曲变形，水平弹簧通过传力框架将弹簧力传递给短拉伸梁，弹簧推 力传递成为短拉伸梁的拉力；
[0026]传力框架两侧均对称安装有一翻转板，翻转板与传力框架通过带有柔性关节的短梁连接， 翻转板下方与地面基础之间通过带有柔性关节的梁连接。
[0027]翻转板的右端连接长拉伸梁，长拉伸梁安装在翻转板的外侧，长拉伸梁的左端固定在地 面基础上。翻转板以左端为轴，右端能够向上或向下翻转；
[0028]长拉伸梁作为三角形负刚度结构的长边，采用薄板或绳制成，内部仅承受拉力，在振动 过程中该梁做转动和挠曲变形。长拉伸梁的左端固定在地面基础上，长拉伸梁的右端连接翻 转板。
[0029]在翻转板与传力框架的连接端的翻转板与地面基础之间安装有一翻转板转轴柔性梁4， 该翻转板转轴柔性梁为翻转板提供垂向支撑。
[0030]传力框架的右端与地面基础之间安装有柔性关节撑杆6，柔性关节撑杆限制框架结构仅 具有水平方向的平动，具有较小的水平方向刚度，在上、下方向上具有支撑作用，具有较大 刚度。
[0031]在翻转板的上端均安装柔性铰接撑杆5，柔性铰接撑杆上端连接空气弹簧安装板11，空 气弹簧安装板用于安装空气弹簧，该柔性铰接撑杆能够传递垂向的负刚度给空气弹簧，同时 具有较小的水平刚度。柔性铰接撑杆安装位置为结构平衡点，利用翻转板作为三角形短边， 实现对平衡点的负刚度。
[0032]水平弹簧、长拉伸梁、翻转板组成如附图5所示的三角形负刚度结构。
[0033]水平弹簧压缩调节机构为水平弹簧提供预压力调节，参见附图4所示，水平弹簧压缩调 节机构包括立架1
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4、螺纹杆1
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1、楔形块1
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3以及弹簧套筒1
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2，立架固定在地面基础上， 立架一侧限位安装有一竖直设置的螺纹杆1
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1，该螺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于大负载微振动的负刚度弹簧结构，其特征在于：包括水平弹簧、水平弹簧压缩调节机构、传力框架、短拉伸梁、翻转板、长拉伸梁以及柔性铰接撑杆，在地面基础上固装限位架，限位架中部限位调节安装水平弹簧，水平弹簧的轴向一端连接水平弹簧压缩调节机构，水平弹簧的轴向另一端连接传力框架，传力框架中部安装水平设置的短拉伸梁，传力框架两侧均对称安装有一翻转板，翻转板柔性连接传力框架，翻转板的右端连接长拉伸梁，在翻转板的上端均安装柔性铰接撑杆，柔性铰接撑杆上端连接空气弹簧安装板。2.根据权利要求1所述的用于大负载微振动的负刚度弹簧结构，其特征在于：翻转板与传力框架通过带有柔性关节的短梁连接，翻转板下方与地面基础之间通过带有柔性关节的梁连接。3.根据权利要求1所述的用于大负载微振动的负刚度弹簧结构，其特征在于：水平弹簧压缩调节机构包括立架、螺纹杆、楔形块以及弹簧套筒，立架固定在地面基础上，立架一侧限位安装有一竖直设置的螺纹杆，该...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈二龙，吴健，陈光，马嵩源，
申请(专利权)人：天津电气科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：