本发明专利技术涉及一种液力惯容机制准零刚度隔减振装置，由外层主支撑弹性波纹管、内层附加弹性波纹管、连接杆、端部惯性质量、斜置弹簧与套筒式滑动运动副组件及底座框架构成，主、附波纹管构成的密闭腔室内充填不可压油液。所述主波纹管、附加波纹管、连接杆、端部惯性质量及油液构成液力惯容机制，具备动力反共振隔振特性。所述斜置弹簧一端连接于端部惯性质量，一端连接于底座框架上，并由套筒式滑动运动幅提供导向支撑，具有双稳负刚度特性，其弹性恢复力通过液力惯容机制放大作用以后与提供正刚度的主支撑弹性波纹管形成准零刚度特性，因此本发明专利技术装置具备动力反共振及准零刚度双重隔振特性。振特性。振特性。
【技术实现步骤摘要】
液力惯容机制准零刚度隔减振装置
[0001]本专利技术涉及隔减振装置领域，具体是一种液力惯容机制准零刚度隔减振装置。
技术介绍
[0002]低频线谱特征的振动隔离一直是振动领域面临的棘手问题，主要在于：(1)低频振动隔离要求降低系统刚度，但低刚度则增加了系统的柔度，不仅会降低系统稳定性，也使得仪器设备的姿态控制精度更加难以控制。比如，水下航行器惯导系统的减振设计为满足导航精度，普遍将隔振系统固有频率设计较低，但也使得惯性姿态解算的精度略有下降。(2)对于直流幅压电机驱动的机械设备，当蓄电池电压或外界激励特性变化时，其周期性运转产生的线谱频率存在波动效应，呈现宽频线谱特征，也导致动力吸振技术难以达到理想效果，进而影响隔减振性能。
[0003]在针对低频线谱特征抑制与隔离问题研究中，为了改善传统隔振器的承载与低频隔离的矛盾性问题，学者们基于负刚度机制提出了准零刚度(或称“高静低动”)隔振器的概念,其工作原理则就主要通过将负刚度元件与正刚度的叠加，使得隔振器具有高静
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低动的非线性刚度特性,可在保证静态承载能力不削弱的条件下,显著减小隔振系统动刚度实现拓宽其有效隔振频带的目标。目前对准零刚度隔振理论中主要是利用非线性构型、结构屈曲、力磁耦合等方式来实现负刚度。但在应用中，对于重载装备，鉴于大载荷隔振器本身的刚度就比较大，若抵消一定比例的正刚度，所需的负刚度也会较大，不管通过磁力耦合、结构屈曲等方式实现均有很大难度。
[0004]而从动力学机理上来说，准零刚度隔振方法是通过降低系统的共振频率达到了降低隔振起始频率，实现对低频宽带线谱的隔离。而动力反共振隔振机理，则是通过增加惯性质量来降低共振频率。动力反共振隔振是指一类在传递率曲线上利用系统惯性耦合出现极小值反共振点的隔振技术机理的统称。在某种意义上，动力反共振隔振器可以看作一种陷波滤波器，其突出优势也在于在不降低承载刚度的情况下实现低频线谱振动的隔离。理论上，在反共振条件下，隔振传递率在不考虑阻尼的情况下近乎可达百分百振动隔离，实现振动绝缘，特别适合于具有稳定线谱特征的低频振动隔离。动力反共振隔振器的反共振结构一般由杠杆加惯性质量构成，杠杆起到对惯性质量和增加反作用力的作用。对杠杆式反共振隔振器，早期主要应用于直升机旋翼
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机身振动的控制。但基于杠杆结构的动力反共振隔振设计不仅占据较大空间，而且对支撑结构会产生新的附加扭矩，这是其不利影响。而且反共振型隔振技术机理具有共性缺陷，即具有较强的频率选择性，当外激励频率发生扰动或是出现多线谱情形时，则无法有效隔离。
技术实现思路
[0005]本专利技术为了解决现有技术的问题，提供了一种液力惯容机制准零刚度隔减振装置，具备动力反共振及准零刚度双重隔振特性，结构紧凑、稳定，属被动型装置，维护简单，可靠度高，在舰载旋转泵机组、石油/天然气能源泵机组、风力发电设备基座等具有线谱特
征的动力学场合具有较高应用价值。
[0006]本专利技术提供了一种液力惯容机制准零刚度隔减振装置，包括由主支撑波纹管和附加波纹管构成的密闭腔室，密闭腔室内充填不可压缩油液；所述密闭腔室固定在底座框架上方，附加波纹管顶端固定有倒T型上端板，倒T型上端板连接有伸入底座框架内部的连接杆，连接杆底部连接有惯性质量块，所述惯性质量块通过置弹簧及套筒式滑动运动副组件与底座框架内壁连接。
[0007]进一步改进，所述主支撑波纹管顶端与上端板焊接密封，底端与下端板焊接密封；所述附加波纹管顶端与倒T型上端板焊接，底端与附加下端板焊接密封，附加波纹管、倒T型上端板与附加下端板组成焊接组件内嵌于主支撑波纹管，主波纹管下端板和附加波纹管下端板焊接，从而使主支撑波纹管和附加波纹管构成密闭腔室。
[0008]进一步改进，所述主支撑波纹管为U型液压成形金属波纹管，为单层或多层结构。
[0009]进一步改进，所述顶部端板在非中央位置处开有注油孔，注油孔由内六角螺栓及垫圈组件密封；顶部端板中央位置处开有安装螺纹孔。
[0010]进一步改进，所述连接杆为两端螺纹设计，一端与倒T型上端板紧固连接，另一端连接惯性质量块，惯性质量块由螺母及垫圈组件与连接杆紧固，该方式便于惯性质量的调整，可方便实现不同负载质量的隔振需求，节省设计成本。
[0011]进一步改进，所述惯性质量块为304不锈钢金属材料，立方体结构，中央为圆柱形通孔，四个侧面带有铰接耳片。
[0012]进一步改进，所述斜置弹簧及套筒式滑动运动副组件为两端结构，一段铰接于底座框架内壁上，另一端铰接于惯性质量块，惯性质量块四个侧面均设置有斜置弹簧及套筒式滑动运动副组件。
[0013]进一步改进，所述座框架通过螺栓及垫圈组件与主波纹管的下端板紧固连接。
[0014]本专利技术有益效果在于：
[0015](1)现有准零刚度隔振系统受限于稳定性，无法通过一昧降低刚度的方式将系统固有频率趋于零，存在左端物理极限，所以对于接近零频的超低频线谱无法有效隔离。本专利技术的液力惯容机制可以在准零刚度基础上，通过端部惯性质量的增加来进一步降低准零刚度系统的共振频率,从而降低起始隔振频率，实现对更低、更宽频带内的线谱振动隔。
[0016](2)所述专利技术具有动力反共振机制，因此传递率曲线上存在反共振点，而且在系统主共振峰与反共振频率之间的低频区间内，会构成一段隔振频带相对较宽高效隔振区间，该区间内的隔离效率远远优于单一反共振隔振装置或单一准零刚度隔振装置。因此，对于多线谱还是存在频率波动的单线谱的宽带情形，只要通过参数设计使能量集中的激励线谱落于该区间内即可高效隔离。
[0017](3)传统准零刚度为了实现在静平衡位置处的近零刚度，需要构造与正刚度量级相同的负刚度结构，对于重载装备而言，则意味着所需负刚度弹性元件的刚度系数和结构尺寸也较大，在本专利技术中，由于负刚度并联于端部惯性质量上，由于惯容机制对其连接于端部质量上的惯性、刚度与阻尼参数均有放大作用，所以仅需力学参数与结构尺寸相对小的弹性元件即可构造准零刚度，降低了设计难度、节省了大量空间。
[0018](4)本专利技术结构紧凑、稳定，属被动型装置，维护简单，可靠度高，在舰载旋转泵机组、石油/天然气能源泵机组、风力发电设备基座等具有线谱特征的动力学场合具有较高应
用价值。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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获得其它的附图。
[0020]图1为液力惯容机制准零刚度隔减振装置的传递率曲线特性示意图；
[0021]图2为液力惯容机制准零刚度隔减振装置的结构示意图；
[0022]图3为液力惯容机制准零刚度隔减振装置的A
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A截面图；
[0023]图4为斜置弹簧的双稳刚度机制特性示意图。
[0024]图中：顶部端板1，主支撑波纹本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种液力惯容机制准零刚度隔减振装置，其特征在于：包括由主支撑波纹管（2）和附加波纹管（4）构成的密闭腔室，密闭腔室内充填不可压缩油液（5）；所述密闭腔室固定在底座框架（12）上方，附加波纹管（4）顶端固定有倒T型上端板（3），倒T型上端板（3）连接有伸入底座框架（12）内部的连接杆（6），连接杆（6）底部连接有惯性质量块（10），所述惯性质量块（10）通过置弹簧及套筒式滑动运动副组件（11）与底座框架（12）内壁连接。2.根据权利要求1所述的液力惯容机制准零刚度隔减振装置，其特征在于：所述主支撑波纹管（2）顶端与上端板(1)焊接密封，底端与下端板（9）焊接密封；所述附加波纹管（4）顶端与倒T型上端板（3）焊接，底端与附加下端板（7）焊接密封，附加波纹管（4）、倒T型上端板（3）与附加下端板（7）组成焊接组件内嵌于主支撑波纹管，主波纹管下端板（9）和附加波纹管下端板（7）焊接，从而使主支撑波纹管（2）和附加波纹管（4）构成密闭腔室。3.根据权利要求1或2所述的液力惯容机制准零刚度隔减振装置，其特征在于：所述主支撑波纹管（2）为U型液压成形金属波纹管，为单层或多层结构。4.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：高雪，师岩，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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