[發(fā)明專利]一種由三組斜彈簧構(gòu)成的隔振平臺(tái)的調(diào)試方法

有效

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• 申請日: 2019-09-12
• 公開（公告）號(hào): CN110541905B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙峰;季進(jìn)臣;葉侃;駱泉添;謝歡
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州輕工業(yè)學(xué)院
• 主分類號(hào): F16F7/104
• 分類號(hào): F16F7/104
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41125
• 代理人: 張彬

本發(fā)明提出了一種由三組斜彈簧構(gòu)成的隔振平臺(tái)，包括三組斜彈簧、垂直彈簧和載物平臺(tái)，三組斜彈簧位于同一豎直平面內(nèi)，三組斜彈簧對(duì)稱設(shè)置在載物平臺(tái)的兩側(cè)，三組斜彈簧包括三對(duì)斜彈簧，上側(cè)的一對(duì)斜彈簧與下側(cè)的一對(duì)斜彈簧以中間的一對(duì)斜彈簧為中心上下對(duì)稱設(shè)置；三對(duì)斜彈簧包括左右對(duì)稱設(shè)置的六個(gè)斜彈簧，斜彈簧的一端與載物平臺(tái)活動(dòng)連接，斜彈簧的另一端與活動(dòng)座I活動(dòng)連接；載物平臺(tái)的下部設(shè)有垂直彈簧，垂直彈簧的一端與載物平臺(tái)的下部活動(dòng)連接，垂直彈簧的另一端與活動(dòng)座II固定連接。本發(fā)明通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)件和支撐柱以調(diào)節(jié)斜彈簧，使三組斜彈簧產(chǎn)生的負(fù)剛度與垂直彈簧的正剛度抵消達(dá)到動(dòng)態(tài)剛度為零，有更寬的零剛度特性區(qū)間和更好的減振效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于隔振技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種由三組斜彈簧構(gòu)成的隔振平臺(tái)。

背景技術(shù)

所謂準(zhǔn)零剛度減振器，即具有高靜態(tài)剛度和低動(dòng)態(tài)剛度特性的隔振平臺(tái)，高靜態(tài)剛度意味著高承載能力或較小的靜載變形，低動(dòng)態(tài)剛度表示較低或接近于0的自然頻率。這種特性的減振器主要是解決傳統(tǒng)由質(zhì)量m和剛度k構(gòu)成的線性減振器產(chǎn)生的如下問題：由于線性減振器的有效隔振頻率大于根號(hào)2倍的自然頻率(k/m開根號(hào))，因此如果要獲得較寬的隔振頻帶范圍，則線性減振器的剛度k需要無限小(自然頻率更接近于0)，但這會(huì)引起極大的靜態(tài)變形。因此，開發(fā)了具有高靜態(tài)剛度和低動(dòng)態(tài)剛度的準(zhǔn)零剛度減振器。

準(zhǔn)零剛度減振器的高靜態(tài)剛度和低動(dòng)態(tài)剛度特性為負(fù)剛度結(jié)構(gòu)產(chǎn)生負(fù)剛度和正剛度結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的正剛度相互抵消使動(dòng)態(tài)剛度為零，同時(shí)保持較高的靜承載能力。根據(jù)負(fù)剛度結(jié)構(gòu)類型不同，準(zhǔn)零剛度減振器的類型也不同，目前已有多種類型的準(zhǔn)零剛度減振器。由螺旋彈簧構(gòu)成的準(zhǔn)零剛度減振器是一種典型的結(jié)構(gòu)，在靜平衡點(diǎn)極窄的附近具有較好的零剛度特性，當(dāng)振動(dòng)位移偏離靜態(tài)平衡點(diǎn)位置較大時(shí)，將失去準(zhǔn)零剛度特性，導(dǎo)致隔振失效，這也是其它類型準(zhǔn)零剛度減振器所具有的共性缺陷。

同時(shí)，具有預(yù)壓縮和非線性特性的斜彈簧可以增加準(zhǔn)零剛度的范圍，但非線性特性的斜彈簧難以制造，僅能存在于理論層面。

2015年孟令帥公布的新型準(zhǔn)零剛度隔振器的設(shè)計(jì)和特性研究中，提到一種單組斜彈簧構(gòu)成的準(zhǔn)零剛度(quazi-zero stiffness,QZS)減振器如圖3所示，但這種準(zhǔn)零剛度特性的減振器僅維持在靜平衡點(diǎn)附近極窄的范圍。比如2008年 Ivana Kovacic公布的Astudy of a nonlinear vibration isolator with a quasi-zero stiffnesscharacteristic研究，已對(duì)單組斜彈簧進(jìn)行了徹底研究，給出了這種彈簧的準(zhǔn)零剛度特性如圖4所示，圖中橫坐標(biāo)為位移、縱坐標(biāo)為剛度，虛線表示斜彈簧無壓縮無非線性的準(zhǔn)零剛度曲線，點(diǎn)劃線表示斜彈簧有壓縮無非線性的準(zhǔn)零剛度曲線，實(shí)線表示斜彈簧有壓縮有非線性的準(zhǔn)零剛度曲線，準(zhǔn)零剛度特性皆僅維持在靜平衡位置較小的范圍。如圖5所示，比如在0.5位置，斜彈簧為無壓縮無非線性時(shí)最好的剛度值大概在1.318左右。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)單組斜彈簧準(zhǔn)零剛度減振器準(zhǔn)零特性范圍窄的問題，本發(fā)明提出了一種由三組斜彈簧構(gòu)成的隔振平臺(tái)，擴(kuò)大了準(zhǔn)零剛度的范圍。

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種由三組斜彈簧構(gòu)成的隔振平臺(tái)，包括三組斜彈簧、垂直彈簧和載物平臺(tái)，所述三組斜彈簧位于同一豎直平面內(nèi)，且三組斜彈簧對(duì)稱設(shè)置在載物平臺(tái)的兩側(cè)，三組斜彈簧包括三對(duì)斜彈簧，且上側(cè)的一對(duì)斜彈簧與下側(cè)的一對(duì)斜彈簧以中間的一對(duì)斜彈簧為中心上下對(duì)稱設(shè)置，上側(cè)的一對(duì)斜彈簧與下側(cè)的一對(duì)斜彈簧的剛度系數(shù)相同；所述三對(duì)斜彈簧包括左右對(duì)稱設(shè)置的六個(gè)斜彈簧，且斜彈簧的一端與載物平臺(tái)活動(dòng)連接，斜彈簧的另一端與活動(dòng)座I活動(dòng)連接；所述載物平臺(tái)的下部設(shè)有垂直彈簧，垂直彈簧的一端與載物平臺(tái)的下部活動(dòng)連接，垂直彈簧的另一端與活動(dòng)座II固定連接。載物平臺(tái)的上部用于放置隔振件，可以通過左右或上下調(diào)節(jié)三組斜彈簧進(jìn)而使三組斜彈簧產(chǎn)生的負(fù)剛度與垂直彈簧的正剛度抵消以達(dá)到動(dòng)態(tài)剛度為零。