[發明專利]一種氣囊型低剛度懸吊裝置

有效

• 申請號: 201710433554.4
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107420717B
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 黃添添;彭皓嵐;葉凌云;宋開臣
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F16M13/02
• 分類號: F16M13/02;F15B15/14
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發明公開了一種氣囊型低剛度懸吊裝置，所述氣囊型低剛度懸吊裝置包括氣缸、活塞、氣動系統和鋼絲繩，其中，所述氣缸包括缸體、彈性膜片、約束細絲和限位支柱，所述氣動系統包括橡膠氣囊、連接管路、儲氣罐和氣源；所述橡膠氣囊設置于缸體內，彈性膜片設置于缸體內且置于橡膠氣囊的頂部，活塞的底部設置于彈性膜片的上表面，氣缸通過鋼絲繩懸吊于空中，活塞在懸吊的重物和自身重力的作用下緊緊的壓在彈性膜片的上表面。本發明在氣缸缸體內部增設了一個氣囊，可以將高壓氣體完全封閉在缸體內部，克服了傳統氣體懸吊裝置所固有的漏氣問題，進而也解決了因漏氣而導致的噪聲問題。

技術領域

本發明涉及一種懸吊裝置，尤其涉及一種氣囊型低剛度懸吊裝置，屬于振動測量儀表領域。

背景技術

低剛度懸吊是指在試件的結構點上利用一個懸吊裝置對結構本身的重量進行補償,且不能施加任何約束力,實現無約束邊界條件的模擬。工程上最常用的方法是機械懸吊，例如使用橡膠彈簧或金屬彈簧。橡膠彈簧是由高分子材料制成，質地比較柔軟，可以達到極低的剛度，傳遞聲音的阻力很大，所以隔音比較好，工作時間噪音小，而且有著良好的氣密性，防水性和電絕緣性。但由于材料問題，橡膠彈簧在耐高溫性，耐低溫性，耐油性能和抗老化方面存在著不足。金屬彈簧的材質使用范圍較廣，質地較為堅硬，在耐高、低溫和抗老化方面表現優異，但同時也存在工作噪音大，結構不夠緊湊，在變形上面有一定的局限性等問題。在安裝空間受限的情況下，橡膠彈簧和金屬彈簧都無法有效發揮低剛度的作用。為了解決上述問題，氣動懸吊得到了快速發展。

氣動懸吊裝置具有較高的功率重量比、低剛度、無污染和低成本等優點，比較適合航空航天和精密測試儀器領域的應用。氣動懸吊裝置主要包括氣缸、無摩擦活塞、大直徑管道和儲氣罐等。氣缸垂直安裝，一腔通大氣，另外一腔通過大直徑管道與儲氣罐相連，精確控制氣缸容腔內的壓力p₀使之作用在活塞上的力始終與試件的重量平衡，自由懸浮在空氣中，從而實現低剛度懸吊。目前，高性能的無摩擦氣缸主要是利用空氣靜壓潤滑原理設計的。缸筒與活塞之間留有極小的間隙，并在活塞上設置多排均勻分布的節流孔，采用氣缸自身容腔中的壓縮空氣作為潤滑劑，使活塞在氣缸中完全處于懸浮狀態。但是，缸筒和活塞間隙會導致氣體的泄漏，當泄漏量較大時不利于氣體壓力的高精度控制，并且間隙大小和節流孔尺寸等參數都會影響到氣缸的無摩擦性能。此外，這種無摩擦氣缸結構復雜，對加工精度要求很高，雖然在理論上可以實現活塞在任意位置都無摩擦力，但實際在啟動過程中還是會有一定的摩擦，這就勢必產生噪聲。國內外很多學者都通過仿真對活塞的結構進行了各種改進，但始終無法徹底解決氣體泄漏的問題。

發明內容

為了克服傳統氣動懸吊裝置存在的漏氣和噪聲等缺點，本發明提供了一種氣囊型低剛度懸吊裝置，可以實現無氣體泄漏和無噪聲的低剛度懸吊功能。

為實現上述目的，本發明采用以下設計方案：

一種氣囊型低剛度懸吊裝置，其包括氣缸1、活塞2、氣動系統3和鋼絲繩4，其中，

所述氣缸1包括缸體11、彈性膜片12、約束細絲13和限位支柱14，所述彈性膜片12設置于所述缸體11內，所述限位支柱14設置于所述缸體11的上表面，所述缸體11的上表面有一開口，所述氣缸1通過鋼絲繩4懸吊于空中；

所述活塞2的一端懸置于所述限位支柱14上，另一端通過鋼絲繩4懸吊重物，所述活塞2的一端和所述限位支柱14通過所述約束細絲13相互張緊連接，所述活塞2的一端設置于所述彈性膜片12的上表面，所述活塞2在懸吊的重物和自身重力的作用下緊緊的壓在所述彈性膜片12的上表面；

所述氣動系統3包括橡膠氣囊31、連接管路32、儲氣罐33和氣源34；所述橡膠氣囊31設置于所述缸體11內，充氣后二者緊密接觸；所述彈性膜片12置于所述橡膠氣囊31的頂部。

進一步的，至少兩根約束細絲13平行排布構成細絲約束組，所述活塞2與所述限位支柱14之間至少通過三組所述細絲約束組張緊連接，所述細絲約束組繞所述限位支柱14周向均勻分布。