一种基于碟形弹簧的宽频减震装置及其工作方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于碟形弹簧的宽频减震装置及其工作方法。装置由预设边缘接头的碟形弹簧，包括设置在碟形弹簧外圈的外圈边缘接头和设置在碟形弹簧内圈的内圈边缘接头；多个方向相同的碟形弹簧的内圈边缘接头通过中心连接件并联在一起的碟簧组，中心连接件的外壁上设有对内圈边缘接头进行限位的第一限位部；多组方向相反的所述碟簧组通过消能连接件串联在一起的碟簧减振组件，消能连接件上设有对外圈边缘接头进行限位的第二限位部；传力支撑组件，贯穿至少一组所述碟簧减振组件中心，将碟簧减振组件沿碟形弹簧轴向固定形成减震装置。本发明专利技术装置能够提升力学特性，简化传力，实现比仅依靠粘弹性材料剪切滞回耗能更加稳定可靠的耗能，实现宽频减震。实现宽频减震。

【技术实现步骤摘要】
一种基于碟形弹簧的宽频减震装置及其工作方法


[0001]本专利技术主要涉及到结构振动控制领域，具体涉及一种基于碟形弹簧的宽频减震装置及其工作方法。

技术介绍

[0002]粘弹性消能减震技术是广受欢迎的振动控制技术。其优势在于耗能能力强、结构简单可靠，消能减震不依赖塑性变形，已较多应用于土木、机械、航空、船舶等诸多领域的振动控制中。然而，粘弹性减震装置的刚度耗能特征与温度频率相关，不能满足复杂随机环境激励中最优化控制结构动力响应的刚度阻尼需求。如何保障粘弹性减震装置在不同温度与频率下的稳定耗能性能，并精确控制其刚度出力，是振动控制领域的重点问题之一。

技术实现思路

[0003]针对上述技术问题，本专利技术提出一种基于碟形弹簧的宽频减震装置及其工作方法，利用碟形弹簧本身的弹性不稳定性和阻尼特性配合装置内粘弹性组件，实现比仅依靠粘弹性材料剪切滞回耗能更加稳定可靠的耗能，耗能能力不会受到外部环境温度，环境激励频率和幅值的影响，实现宽频减震。
[0004]为了实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术手段：
[0005]一种基于碟形弹簧的宽频减震装置，包括：
[0006]由预设边缘接头的碟形弹簧，所述边缘接头能够传递碟形弹簧受到的轴向与径向力，避免弹簧并联时，截面其他位置发生接触，并在碟形弹簧变形时，保证其受力位置在边缘接头圆弧中，碟形弹簧产生连续变化，受力位置不发生突变；包括设置在碟形弹簧外圈的外圈边缘接头和设置在碟形弹簧内圈的内圈边缘接头；
[0007]多个方向相同的碟形弹簧的内圈边缘接头通过中心连接件并联在一起的碟簧组，所述中心连接件的外壁上设有对所述内圈边缘接头进行限位的第一限位部；
[0008]多组方向相反的所述碟簧组通过由粘弹性材料制作的消能连接件串联在一起的碟簧减振组件，所述消能连接件上设有对所述外圈边缘接头进行限位的第二限位部；
[0009]传力支撑组件，贯穿至少一组所述碟簧减振组件中心，将至少一组所述碟簧减振组件沿碟形弹簧轴向固定形成减震装置，将外部变形转化为对碟形弹簧的挤压，并将减震装置出力传递至外部控制结构。
[0010]所述边缘接头为圆环形、半圆环形或光环曲线形；
[0011]边缘接头的材料与弹簧材料相同、或为尼龙或橡胶材料制成。
[0012]所述中心连接件为外经与碟形弹簧内圈直径相匹配的第一环形件，所述第一环形件的外壁上设有上下平行布置的第一环形卡槽，所述第一环形卡槽形成所述第一限位部，碟形弹簧上所述内圈边缘接头能够与所述第一环形卡槽卡接限位。
[0013]所述第一环形件上设有用于对各碟簧减振组件之间、以及碟簧减振组件与传力固定支撑之间进行支撑的扩径部。
[0014]每组碟簧减震组件中位于上下两组碟簧组之间并联橡胶圈。
[0015]所述消能连接件为支撑连接在两组碟簧组之间的第二环形件，所述第二环形件的上下两端设有对称布置的第二环形卡槽，所述第二环形卡槽形成所述第二限位部，碟簧组中临近所述消能连接件的碟形弹簧上所述外圈边缘接头能够与所述第二环形卡槽卡接限位。
[0016]所述第二环形件的高度不低于碟形弹簧高度的两倍。
[0017]所述传力支撑组件包括：
[0018]导向柱，其一端固定连接有传力固定支撑；所述导向柱穿过所述第一环形件的中心孔；
[0019]传力活动支撑，活动套接在所述导向柱另一端，并与整个装置最上方的碟簧减振组件抵触连接。
[0020]本专利技术进一步公开了一种基于碟形弹簧的宽频减震装置的工作方法，所述碟形弹簧的并联数量和串联组数根据计算结果进行增减，根据所需刚度和阻尼力的要求，大幅调节通过增减碟形弹簧并联的数量来实现，小幅调节通过调节碟形弹簧的截面尺寸来实现；
[0021]在位移激励下，碟形弹簧受到轴向和径向压力下变形，进而挤压消能连接件，粘弹性耗能开始发挥作用；
[0022]在小变形作用下，碟形弹簧发生少量形变，同时粘弹性材料开始工作耗能，且装置耗能能力良好；碟形弹簧不产生弹性突跳，亦不发生破坏；
[0023]在大变形作用下，碟形弹簧发生大量形变，产生弹性突跳，低频振动转为高频振动，在该过程中刚度产生显著下降，消能连接件同时参与工作，耗能能力得到显著提高。
[0024]通过所述中心连接件约束碟形弹簧内圈的径向变形，使碟形弹簧截面最大压应变减小，拉应力增大；因应变能累积产生更为显著的负刚度现象；
[0025]通过碟形弹簧的对称布置实现双向振动控制出力。
[0026]通过调控碟形弹簧的几何特征、串并联方式、边缘接头的尺寸与材料，实现对其刚度出力的精准调控，通过弹性突跳现象实现变刚度特征。
[0027]有益效果：
[0028]相比于现有技术，本专利技术技术方案具有的有益效果为：
[0029]第一.本专利技术利用碟形弹簧其串联弹簧的弹性突跳现象，将低频振动转化为高频振动，同时设置具有粘弹性耗能能力的消能连接件用来串联碟形弹簧，在碟型弹簧由于其几何非线性发生弹性突跳现象并发生位移重分布的过程时配合粘弹性连接件共同耗能，提升调控系统的粘弹性耗能能力。
[0030]第二.碟形弹簧预设边缘接头，其作用是传递碟形弹簧受到的轴向力和径向力，同时可以避免弹簧并联时其他位置的接触，保证弹簧受力位置不会发生突变，同时可以改变弹簧的截面特征，调控其力学响应。
[0031]第三.使用中心连接件使多个碟形弹簧并联，提升其刚度和阻尼出力，同时约束弹簧内圈径向变形，调控弹簧截面应力分布更加合理，使碟形弹簧的负刚度现象更为显著，提升其耗能能力；并且，中心连接件的刚度较大，其径向不会挤压变形，进而确保不会与传力固定支撑产生摩擦。
[0032]第四.使用消能连接件由具有粘弹性的材料构成，由于碟形弹簧在达到预设力之
后的弹性突跳及位移重分布，消能连接件受到的挤压程度发生变化，进而参与耗能。
[0033]第五.使用传力固定支撑部件贯穿各部件中心，形成一个整体，通过部件的相对位移，将外部变形转化为对碟形弹簧的挤压，并可以通过碟形弹簧的对称布置实现双向控制出力。
[0034]第六.本专利技术装置结构简单、刚度强度高，可用于大型工程结构的振动控制中。
附图说明
[0035]图1是本专利技术基于碟形弹簧的宽频减震装置的整体立体图；
[0036]图中：1
‑
预设圆形边缘接头的碟形弹簧；2
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中心连接件；3
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消能连接件；4
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传力固定支撑；5
‑
传力活动支撑；
[0037]图2是本专利技术一组碟簧减振组件的结构示意图；
[0038]图3是图2的轴向剖视图；
[0039]11
‑
碟形弹簧的边缘接头；21
‑
中心连接件的第一限位卡槽；22
‑
扩径部；31
‑
消能连接件的第二限位卡槽；
[0040]图4是本专利技术基于碟形弹簧的宽频减震装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于碟形弹簧的宽频减震装置，其特征在于，包括：由预设边缘接头的碟形弹簧，所述边缘接头能够传递碟形弹簧受到的轴向与径向力，避免弹簧并联时，截面其他位置发生接触，并在碟形弹簧变形时，保证其受力位置在边缘接头圆弧中，碟形弹簧产生连续变化，受力位置不发生突变；包括设置在碟形弹簧外圈的外圈边缘接头和设置在碟形弹簧内圈的内圈边缘接头；多个方向相同的碟形弹簧的内圈边缘接头通过中心连接件并联在一起的碟簧组，所述中心连接件的外壁上设有对所述内圈边缘接头进行限位的第一限位部；两组方向相反的所述碟簧组通过由粘弹性材料制作的消能连接件上下对称串联在一起的碟簧减振组件，所述消能连接件上设有对所述外圈边缘接头进行限位的第二限位部；传力支撑组件，贯穿至少一组所述碟簧减振组件中心，将至少一组所述碟簧减振组件沿碟形弹簧轴向固定形成减震装置，将外部变形转化为对碟形弹簧的挤压，并将减震装置出力传递至外部控制结构。2.根据权利要求1所述的基于碟形弹簧的宽频减震装置，其特征在于，所述边缘接头为圆环形、半圆环形或光环曲线形；边缘接头的材料与弹簧材料相同、或为尼龙或橡胶材料制成。3.根据权利要求1所述的基于碟形弹簧的宽频减震装置，其特征在于，所述中心连接件为外经与碟形弹簧内圈直径相匹配的第一环形件，所述第一环形件的外壁上设有上下平行布置的第一环形卡槽，所述第一环形卡槽形成所述第一限位部，碟形弹簧上所述内圈边缘接头能够与所述第一环形卡槽卡接限位；所述第一环形件上设有用于对各碟簧减振组件之间、以及碟簧减振组件与传力固定支撑之间进行支撑的扩径部。4.根据权利要求1所述的基于碟形弹簧的宽频减震装置，其特征在于，每组碟簧减震组件中位于上下两组碟簧组之间并联橡胶圈。5.根据权利要求1所述的基于碟形弹簧的宽频减震装置，其特征在于，所述消能连接件为支撑连接在两组碟簧组之间的第二环形件，所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：张中文，杨闯，刘鑫泉，徐赵东，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：