[發(fā)明專利]一種兩自由度正負剛度并聯(lián)低頻隔振裝置

有效

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• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108167363B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發(fā)明（設計）人: 胡天亮;魏永利;陶飛;張承瑞
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: F16F7/00
• 分類號: F16F7/00
• 代理公司: 濟南金迪知識產(chǎn)權代理有限公司 37219
• 代理人: 王楠

本發(fā)明涉及一種兩自由度正負剛度并聯(lián)低頻隔振裝置，屬于隔振技術領域，裝置包括上層隔振裝置和下層隔振裝置；互不接觸的磁鐵構成下層隔振裝置的負剛度機構，滑塊和彈簧等構成下層隔振裝置的正剛度機構，下層正負剛度機構并聯(lián)組成的低頻隔振裝置能夠有效的隔離被隔振物體受到的水平?jīng)_擊；上層隔振裝置的壓簧、調整螺釘、壓桿等構成負剛度機構，上層隔振裝置的支撐彈簧、連接板等構成正剛度機構，上層正負剛度機構并聯(lián)組成的低頻隔振裝置能夠有效的隔離被隔振物體受到的豎直方向的振動沖擊。上下兩層隔振裝置通過中間連接平臺連接，構成兩自由度隔振裝置，裝置結構緊湊,在汽車、精密儀器、無人自動倉儲等領域具有較高的工程應用價值。

技術領域

本發(fā)明涉及一種兩自由度正負剛度并聯(lián)低頻隔振裝置，屬于隔振技術領域，可廣泛應用于車輛、無人倉儲小車、精密儀器等領域的低頻振動隔離。

背景技術

振動是機械工程中一種常見的現(xiàn)象，且較多情況下振動是有害的，例如，機械振動不僅損害機械設備的精度、壽命,并會產(chǎn)生噪聲,影響機械設備運轉的平穩(wěn)性及對周圍環(huán)境產(chǎn)生不利影響。隨著中國制造2025和工業(yè)4.0的推進，運轉機械的功率和轉速不斷地提高,機械工程領域設備對隔振技術已成為一個函需解決的問題。在隔振領域，有一個非常有意義的數(shù)字：其意思就是，對于一個質量為m，剛度為k的單自由度線性隔振系統(tǒng)，系統(tǒng)的固有頻率為但只有激勵頻率大于系統(tǒng)固有頻率倍時，單自由度隔振系統(tǒng)才具有隔振效果。對于被動隔振系統(tǒng)，在其被設計用于隔振對象時，其固有頻率就已經(jīng)確定，且其隔離頻域帶也已確定，為了拓寬隔離振動頻域帶，也就是降低被動隔振系統(tǒng)固有頻率，而大型機械高承載條件下的固有頻率往往很難降低,這樣就出現(xiàn)系統(tǒng)固有頻率高引發(fā)的面臨抗低頻、隔離低頻振動效果差的問題；嚴重時甚至出現(xiàn)為隔離低頻振動降低系統(tǒng)剛度,并由于剛度過小導致出現(xiàn)系統(tǒng)靜變形過大或失穩(wěn)等問題。因此,傳統(tǒng)鋼彈簧隔振裝置在隔離低頻振動時會出現(xiàn)靜變形過大的問題,面臨不能兼顧承載能力和低頻隔振兩方面的重大挑戰(zhàn)。近年來研究表明，準零剛度隔振系統(tǒng)具有高靜剛度和低動剛度等優(yōu)良特性，能夠同時滿足高承載能力和低動剛度的要求。

現(xiàn)有的準零剛度隔振平臺大都基于正負剛度匹配的隔振裝置，對大位移振動具有較好的隔振效果。如下:

中國專利201310142491.9公開了一種明公開了一種結構緊湊的正負剛度并聯(lián)減振器,屬于精密減振領域。該正負剛度并聯(lián)減振器包括正剛度空氣彈簧和負剛度磁彈簧,正剛度空氣彈簧和負剛度磁彈簧并聯(lián)布置,負剛度磁彈簧安裝在空氣彈簧腔室內。正剛度空氣彈簧為圓形腔體或矩形腔體,用于承載。負剛度磁彈簧由內部磁鐵、外部磁鐵、內磁鐵座以及外磁鐵座組成，用于降低減振器的動剛度。內部磁鐵與外部磁鐵呈排斥布置。該正負剛度并聯(lián)減振器具有高靜剛度低動剛度的特點，使得減振器具有大的承載力小的靜態(tài)變形的同時能有效隔離超低頻振動。中國專利201610182527.X公開了一種準零剛度壓桿。所述準零剛度壓桿主要由具有負剛度的半球環(huán)形凸起一萬向滾輪一簧片機構和提供正剛度的豎直彈簧組成,其中萬向滾輪安裝在簧片上,而簧片由固定在外套筒內的環(huán)形套支撐,保證半球環(huán)形凸起的對中性。正負剛度元件的并聯(lián)組合使壓桿具有高靜剛度低動剛度特征,使得其在靜平衡位置處的剛度為零,并且在平衡位置附近呈現(xiàn)微小剛度特性。準零剛度壓桿可安裝于各類隔振平臺,使其在各自由度上具有高靜低動剛度特性,從而實現(xiàn)低頻隔振。

中國專利文件CN 106321707 A公開了一種兩自由度超低頻隔振器，但其使用倒立擺、空氣彈簧等構造隔振器，自身結構不穩(wěn)定，也不易于實施；中國專利文件CN 104033535A公開了一種適用于低頻振動的三維隔振裝置，雖然分為上下兩層，但是上部分與下部分僅通過中間導柱支撐，在振動信號激勵下，會造成上部分不穩(wěn)定。

上述技術方案的缺陷在于：只能進行簡單單方向振動隔離，無法滿足質量變化的被隔離對象振動隔離需求。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種兩自由度正負剛度并聯(lián)低頻隔振裝置，其結構緊湊、具有大的承載力，能夠滿足質量變化的被隔離對象振動隔離需求，同時能夠隔離兩個方向的低頻振動。