[發(fā)明專利]帶有氣體潤滑單元的空氣彈簧隔振基礎(chǔ)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610150809.8
• 申請日: 2006-09-26
• 公開（公告）號: CN101096987A
• 公開（公告）日: 2008-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚久彬;劉彥;姚紹明;楊文國;曹剛
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: F16F15/04
• 分類號: F16F15/04
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務(wù)所
• 代理人: 陳曉光

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超低頻隔振領(lǐng)域，尤其是一種帶有氣體潤滑單元的空氣彈簧隔振基礎(chǔ)。

背景技術(shù)

空氣彈簧隔振基礎(chǔ)由于其低頻隔振效果好、對負(fù)載變化不敏感、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于振動(dòng)隔離領(lǐng)域。隨著超精密加工與測量、微納米技術(shù)和超大規(guī)模集成電路制造精度水平的不斷提高，對振動(dòng)隔離的超低頻性能提出了更高的要求。然而目前的空氣彈簧隔振基礎(chǔ)因空氣彈簧橫、縱向剛度相互耦合導(dǎo)致橫、縱向超低頻隔振性能無法兼顧，這在很大程度上限制了其在超低頻隔振領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用。

專利US5779010”Suspended?low-frequency?horizontal?pendulum?isolatorfor?vibration?isolation?systems”提出將空氣彈簧與單擺機(jī)構(gòu)串聯(lián)以支撐臺體。由于單擺機(jī)構(gòu)的橫向剛度遠(yuǎn)小于空氣彈簧橫向剛度而縱向剛度遠(yuǎn)大于空氣彈簧的縱向剛度，兩者串聯(lián)后等效橫向剛度接近單擺機(jī)構(gòu)橫向剛度，等效縱向剛度接近空氣彈簧縱向剛度，因而隔振系統(tǒng)的橫向剛度取決于單擺的橫向剛度、縱向剛度取決于空氣彈簧的縱向剛度。它可解決因空氣彈簧橫、縱向剛度耦合帶來的隔振系統(tǒng)橫向隔振和縱向隔振不能兼顧的問題。但是單擺機(jī)構(gòu)的橫向隔振能力很大程度上取決于單擺的臂長，臂長越長隔振效果越好，欲獲得超低的隔振頻率就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)隔振系統(tǒng)會(huì)有龐大的尺寸，這也是它的一個(gè)很大的弱點(diǎn)，此外它的承載能力不高，不適于承載大型隔振基礎(chǔ)。

專利CN1487216A“倒擺式氣動(dòng)隔振器”利用密封氣囊的柔性實(shí)現(xiàn)與地面的垂直隔振，依靠倒擺的水平擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)水平隔振。它也可解決因空氣彈簧橫、縱向剛度耦合帶來的隔振系統(tǒng)橫向隔振和縱向隔振不能兼顧的問題。但是由于它的所有承載都將施加到底座內(nèi)的滾珠之上，因而其承載能力不高，不適于承載大型隔振基礎(chǔ)。

此外國內(nèi)外很多學(xué)者提出采用主動(dòng)控制方法實(shí)現(xiàn)超低頻隔振(1.K.G.AHN，et?al.A?Hybrid-type?Active?Vibration?Isolation?System?Using?Neural?Networks.Journal?of?Sound?and?Vibration.1996，192(4)，793-805.；2.Yoshiya?Nakamura，etal.Development?of?Active?6-DOF?Microvibration?Control?System?Using?GiantMagnetostrictive?Actuator.SPIE?1999，229-240)，其原理是采用主動(dòng)作動(dòng)器和空氣彈簧并聯(lián)，選用適當(dāng)主動(dòng)控制策略控制作動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)，達(dá)到減振的目的。這種方法的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、需消耗大量的外部能源、可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述已有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提出一種帶有氣體潤滑單元的空氣彈簧隔振基礎(chǔ)，采用氣體潤滑單元和空氣彈簧組成的串聯(lián)結(jié)構(gòu)以支撐基體，基體側(cè)面布置有低剛度扶正裝置。本發(fā)明采用新穎的串聯(lián)隔振結(jié)構(gòu)，利用氣體潤滑單元橫向摩擦力趨近于零而縱向承載能力與空氣彈簧相當(dāng)?shù)奶匦裕粌H使隔振基礎(chǔ)的橫向剛度降低為其側(cè)面的低剛度扶正裝置的剛度，而且使縱向剛度降低為氣體潤滑單元和空氣彈簧串聯(lián)等效剛度。可在不改變隔振基礎(chǔ)承載能力的條件下，大幅度提高隔振基礎(chǔ)的橫、縱向超低頻隔振性能，有效的解決了目前空氣彈簧隔振基礎(chǔ)橫、縱向隔振不能兼顧的問題。另外本發(fā)明的空氣彈簧隔振基礎(chǔ)依然屬于無源被動(dòng)隔振系統(tǒng)，相比主動(dòng)控制系統(tǒng)省去了外部能源提供環(huán)節(jié)，不存在穩(wěn)定性問題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

帶有氣體潤滑單元的空氣彈簧隔振基礎(chǔ)，其組成包括：基體(5)、一組空氣彈簧(4)、供氣系統(tǒng)(1)、高度控制系統(tǒng)(2)、多個(gè)氣體潤滑單元(3)和低剛度扶正裝置，所述的供氣系統(tǒng)(1)與所述的高度控制系統(tǒng)(2)輸入端相連，所述的高度控制系統(tǒng)(2)輸出端與每個(gè)所述的空氣彈簧(4)分別相連，所述的氣體潤滑單元(3)直接與所述的供氣系統(tǒng)(1)相連，所述的氣體潤滑單元(3)和所述的空氣彈簧(4)串聯(lián)安裝于所述的基體(5)之下，由所述的氣體潤滑單元(3)所述的與空氣彈簧(4)組成串聯(lián)結(jié)構(gòu)以支撐所述的基體，所述的基體(5)側(cè)面布置所述的低剛度扶正裝置(6)。

所述的一種帶有氣體潤滑單元的空氣彈簧隔振基礎(chǔ)，所述的氣體潤滑單元(3)置于空氣彈簧(4)之上或者之下。

所述的一種帶有氣體潤滑單元的空氣彈簧隔振基礎(chǔ)，所述的低剛度扶正裝置(6)是柔性氣囊或者金屬螺旋彈簧或者非金屬橡膠。