【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及减振隔振，具体为一种具有自适应调节功能的零刚度隔振装置。
技术介绍
1、被动隔振系统根据特性的不同可以分为线性隔振和非线性隔振。对于线性隔振而言，只有当载荷频率大于其固有频率的1.414倍时，隔振系统才能发挥作用。根据我国《电子工业防微振工程技术规范》中对精密设备及仪器的容许振动标准可知，高精度制造或研究设备例如纳米研发装置等对振动的评价频段低至1hz；其对应的线性被动隔振系统隔振频率需要达到0.707hz，这将导致隔振系统刚度减小，进而影响其承载能力。为解决隔振设计中隔振频率与承载能力的矛盾，隔振系统需要有高静刚度、低动刚度的动力学特征；而零刚度隔振器是典型的具有高静刚度、低动刚度的非线性低频隔振系统。
2、目前，实现具有高静刚度、低动刚度的准零刚度隔振器的方法主要有：
3、1、采用了压杆稳定理论设计负刚度弹簧，通过正、负刚度弹簧匹配实现准零刚度特征；
4、2、通过永磁体n-s磁极相互作用可以实现磁力与位移的负刚度关系；
5、3、倒立摆装置是质心在其枢纽点以上的摆，当质心在枢纽点正上方时，质点处于不稳定平衡状态，从而实现水平方向负刚度特征。
6、由于准零刚度隔振装置的负刚度特征与其使用状态及环境有关，当应用场景中被隔振物质量发生变化或质量具有可移动性等复杂因素时，传统准零刚度隔振装置的适用性将受到限制。同时，由于准零刚度特征是一类具有不稳定平衡状态的特征，因此，通过手动方式调节隔振器的负刚度，并使之抵消隔振器的正刚度较为困难。特别地，在实际应用场景中，利
7、为此，本专利技术提出了一种具有自适应调节功能的零刚度隔振器，该隔振器具有以下优点：1)系统固有频率低，隔振频带宽；2)系统静承载能力大，抗结构变形能力强；3)能够根据实际工况需求灵活调整系统刚度，以适应最佳工作环境，得到最佳振动控制效果；4)可以适用于被隔振物质量可变或质量可移动场景；5)基于监测与电控方式实现隔振器刚度的自适应调节，提升工程应用中的使用效率，扩大了其工程适用范围。因此，提出一类具有低频甚至超低频隔振性能的零刚度隔振器具有重要意义和推广前景。
技术实现思路
1、(一)要解决的技术问题
2、本专利技术所要解决的问题是提供一种具有自适应调节功能的零刚度隔振装置，以克服现有技术中的缺陷。
3、(二)技术方案
4、为解决所述技术问题，本专利技术提供一种具有自适应调节功能的零刚度隔振装置，包括水平零刚度系统、竖向零刚度系统、自适应调节系统、阻尼系统和外壳；
5、其中，所述水平零刚度系统包括固定于上运动板和下运动板之间的多个竖杆、固定于顶板和上运动板之间的声阻结构层；
6、具体的，多个所述竖杆在上运动板及下运动板之间呈圆周阵列布置；所述声阻结构层平面形状为圆形或任意多边形；所述声阻结构层直径为声阻结构层厚度的倍至倍；所述声阻结构层材料为橡胶/聚氨酯/热塑性塑料/热固性塑料/合成纤维/工业涂料层/黏合剂；
7、进一步的，所述竖杆通过多个定位通孔贯穿有上定位板和中定位板，所述上运动板和下运动板上均开设有与定位通孔对应的沉孔，所述竖杆的一端贯穿上定位板后与上运动板的沉孔连接，所述竖杆的另一端贯穿中定位板后与下运动板的沉孔连接；
8、所述顶板上固定被隔振物；
9、所述竖向零刚度系统包括固定于弹簧压板和弹簧调高板之间的正刚度弹簧、固定于第一调节块和第三调节块之间的负刚度弹簧和负刚度调节机构；所述弹簧压板和弹簧调高板位于所述定位板与中定位板之间，所述负刚度调节机构包括调节弹簧、调节弹簧压板、调节螺杆和负刚度弹簧调节片，所述弹簧压板和下运动板之间连接有支撑杆；
10、所述调节弹簧为具有弹性属性的对象，其形式为螺旋弹簧/扁平弹簧/锥形弹簧/碟形弹簧；
11、所述负刚度弹簧具有阶梯形状；所述负刚度弹簧的两端通过第五螺栓分别与第一调节块和第三调节块连接，所述第一调节块和第三调节块之间设置有第二调节块；所述负刚度弹簧共分两组，两组所述负刚度弹簧分别固定于第一调节块、第二调节和第三调节块的两侧；所述负刚度弹簧中部两端通过第七螺栓分别与弹簧压板和第二调节块连接。
12、进一步的，所述自适应调节系统包括底板、姿态测量控制电路和多个姿态传感单元，多个所述姿态传感单元分别固定于上运动板、下运动板、负刚度弹簧上，所述姿态测量控制电路通过信号连接线与多个姿态传感单元连接，所述姿态测量控制电路固定于底板上，所述底板上设置有电机和电源，所述外壳上设置有电源插孔、电源开关、行程开关、显示面板；所述行程开关通过第二螺栓固定于外壳上，所述弹簧调高板底部设置有位于行程开关一侧的指针；
13、进一步的，每个所述姿态传感单元均包括陀螺仪、位移传感器、速度传感器、加速度传感器和倾角传感器；
14、进一步的，所述姿态测量控制电路内置a/d转换模块；所述姿态传感单元测量得到的模拟量信号通过姿态测量控制电路转换为数字量信号；所述姿态测量控制电路内置数字滤波、数字积分、数字微分、自/互功率谱分析、传递函数分析、幅值谱分析、相关函数分析、相干函数分析、倍频程分析等功能，根据内置算法实现对上运动板、负刚度弹簧、下运动板的姿态测量；
15、进一步的，所述姿态测量控制电路基于内置控制算法将实时测量的姿态量转换为控制信号；所述姿态测量控制电路内置的d/a转换模块将控制信号转化为电信号；所述姿态测量控制电路通过输出电信号驱动电机；所述电源插孔为三孔电源座；所述电源插孔连接外部电源后，开启电源开关，电源为姿态测量控制电路供电；所述电源开关开启后，电源为显示面板供电；所述显示面板实时显示上运动板、负刚度弹簧、下运动板的姿态；
16、进一步的，所述行程开关在外壳上与指针搭配使用；所述行程开关和指针组成弹簧调高板的限位机构；所述外壳每两个对应的行程开关为一组限位机构，每组限位机构中的两个所述行程开关分为上行程开关和下行程开关；所述指针的运动范围不低于下行程开关，不高于上行程开关。
17、优选的，所述阻尼系统包括固定于顶板的阻尼棒、固定于上定位板的阻尼槽，所述上定位板通过第一螺栓固定于外壳上，所述阻尼棒的一端位于阻尼槽内，所述阻尼槽内存放有阻尼液。
18、优选的，所述外壳通过第六螺栓固定连接有手柄；所述外壳与底板通过第四螺栓固定连接；所述外壳与中定位板通过第第三螺栓固定连接。
19、优选的，所述负刚度弹簧调节片一端与第三调节块通过第八螺栓固定连接；所述负刚度弹簧调节片另一端与中定位块通过第三螺栓固定连接。
20、优选的，所述电机轴端部紧配第一涡轮；所述第一涡轮垂直啮合连接有第二涡轮；所述第二涡轮内紧配涡轮杆；所述涡轮杆端部紧配第三涡轮；所述第三涡轮垂直啮合连接有齿轮；
21、进一步的，所述弹簧调高板连接有齿轮销轴，所述齿轮销轴包括轴下端部、轴中段部、轴上端部；所述轴下端部与本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有自适应调节功能的零刚度隔振装置，其特征在于：包括水平零刚度系统、竖向零刚度系统、自适应调节系统、阻尼系统和外壳(30)；
2.如权利要求1所述的具有自适应调节功能的零刚度隔振装置，其特征在于：所述自适应调节系统包括底板(25)、姿态测量控制电路(38)和多个姿态传感单元(29)，多个所述姿态传感单元(29)分别固定于上运动板(3)、下运动板(20)、负刚度弹簧(8)上，所述姿态测量控制电路(38)通过信号连接线(39)与多个姿态传感单元(29)连接，所述姿态测量控制电路(38)固定于底板(25)上，所述底板(25)上设置有电机(21)和电源(22)，所述外壳(30)上设置有电源插孔(41)、电源开关(23)、行程开关(32)、显示面板(24)；所述行程开关(32)通过第二螺栓(701)固定于外壳(30)上，所述弹簧调高板(36)底部设置有位于行程开关(32)一侧的指针(33)；
3.如权利要求1所述的具有自适应调节功能的零刚度隔振装置，其特征在于：所述阻尼系统包括固定于顶板(1)的阻尼棒(26)、固定于上定位板(5)的阻尼槽(27)，所述上定位
4.如权利要求1所述的具有自适应调节功能的零刚度隔振装置，其特征在于：所述外壳(30)通过第六螺栓固定连接有手柄(37)；所述外壳(30)与底板(25)通过第四螺栓(704)固定连接；所述外壳(30)与中定位板(19)通过第第三螺栓(703)固定连接。
5.如权利要求4所述的具有自适应调节功能的零刚度隔振装置，其特征在于：所述负刚度弹簧调节片(16)一端与第三调节块(12)通过第八螺栓固定连接；所述负刚度弹簧调节片(16)另一端与中定位块(19)通过第三螺栓(703)固定连接。
6.如权利要求2所述的具有自适应调节功能的零刚度隔振装置，其特征在于：所述电机(21)轴端部紧配第一涡轮(18)；所述第一涡轮(18)垂直啮合连接有第二涡轮(17)；所述第二涡轮(17)内紧配涡轮杆(42)；所述涡轮杆(42)端部紧配第三涡轮(421)；所述第三涡轮(421)垂直啮合连接有齿轮(35)；
7.如权利要求1所述的具有自适应调节功能的零刚度隔振装置，其特征在于：所述外壳(30)由第一外壳(30A1)和第二外壳(30A2)拼装组成；所述第一调节块(11)内有螺纹套筒(10)。
8.如权利要求4所述的具有自适应调节功能的零刚度隔振装置，其特征在于：所述定位通孔(44)呈多边形状，所述定位通孔(44)上圆周阵列有多个扩孔(45)，所述上定位板(5)和中定位板(19)上多个定位通孔(44)通过多个扩孔(45)连通。
9.如权利要求8所述的具有自适应调节功能的零刚度隔振装置，其特征在于：所述底板(25)与中定位板(19)以及外壳(30)三者之间形成第一空间，所述中定位板(19)和上定位板(5)以及外壳(30)三者之间形成第二空间，所述第一空间与第二空间通过扩孔(45)连通。
10.如权利要求9所述的具有自适应调节功能的零刚度隔振装置，其特征在于：所述上运动板(3)与上定位板(5)之间存在与外界连通的空隙(46)，所述空隙(46)通过扩孔(45)与第二空间连通，所述外壳(30)上设置有与第一空间连通的风扇(48)，所述风扇(48)上设置有位于外壳(30)外侧的滤罩(47)，所述风扇(48)抽取外界空气至第一空间内，所述第一空间内气体通过中定位板(19)上多个扩孔(45)流通至第二空间内，所述第二空间内气体通过上定位板(5)上多个扩孔(45)和空隙(46)排至外界。
...【技术特征摘要】
1.一种具有自适应调节功能的零刚度隔振装置，其特征在于：包括水平零刚度系统、竖向零刚度系统、自适应调节系统、阻尼系统和外壳(30)；
2.如权利要求1所述的具有自适应调节功能的零刚度隔振装置，其特征在于：所述自适应调节系统包括底板(25)、姿态测量控制电路(38)和多个姿态传感单元(29)，多个所述姿态传感单元(29)分别固定于上运动板(3)、下运动板(20)、负刚度弹簧(8)上，所述姿态测量控制电路(38)通过信号连接线(39)与多个姿态传感单元(29)连接，所述姿态测量控制电路(38)固定于底板(25)上，所述底板(25)上设置有电机(21)和电源(22)，所述外壳(30)上设置有电源插孔(41)、电源开关(23)、行程开关(32)、显示面板(24)；所述行程开关(32)通过第二螺栓(701)固定于外壳(30)上，所述弹簧调高板(36)底部设置有位于行程开关(32)一侧的指针(33)；
3.如权利要求1所述的具有自适应调节功能的零刚度隔振装置，其特征在于：所述阻尼系统包括固定于顶板(1)的阻尼棒(26)、固定于上定位板(5)的阻尼槽(27)，所述上定位板(5)通过第一螺栓(7)固定于外壳(30)上，所述阻尼棒(26)的一端位于阻尼槽(27)内，所述阻尼槽(27)内存放有阻尼液(28)。
4.如权利要求1所述的具有自适应调节功能的零刚度隔振装置，其特征在于：所述外壳(30)通过第六螺栓固定连接有手柄(37)；所述外壳(30)与底板(25)通过第四螺栓(704)固定连接；所述外壳(30)与中定位板(19)通过第第三螺栓(703)固定连接。
5.如权利要求4所述的具有自适应调节功能的零刚度隔振装置，其特征在于：所述负刚度弹簧调节片(16)一端与第三调节块(12)通过第八螺栓固定连接；所述负刚度弹簧调节片(16)另一端与中定...
【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳郁汀，黄殿凯，诸龙，刘芝岳，史毛毛，陆滕钰，
申请(专利权)人：上海路博减振科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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