[發(fā)明專利]一種被動超低頻角振動控制系統(tǒng)及其振動控制方法

在審

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• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112527027A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周加喜;王凱;張海成;昌耀鵬;徐道臨
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號: G05D19/02
• 分類號: G05D19/02;F41H13/00
• 代理公司: 長沙永星專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 43001
• 代理人: 鄧淑紅

1.一種被動超低頻角振動控制系統(tǒng)，其特征在于：它包括安裝框架和上蓋板，安裝框架底板的中間區(qū)域固定有多個垂向抗沖器，底板的四周對稱固定有橫向抗沖器，底板的長度方向和寬度方向及角部分別固定有準(zhǔn)零剛度支撐器，垂向抗沖器和準(zhǔn)零剛度支撐器的上端均固定于上蓋板上，上蓋板和安裝框架之間有高度方向的間距。

2.如權(quán)利要求1所述的被動超低頻角振動控制系統(tǒng)，其特征在于：所述安裝框架為上開口的長方體形框架，安裝框架的長度方向和寬度方向兩側(cè)的中間位置處對稱固定所述準(zhǔn)零剛度支撐器，四個角部對稱固定所述準(zhǔn)零剛度支撐器，底板上在各中間位置處準(zhǔn)零剛度支撐器的兩側(cè)對稱固定所述橫向抗沖器。

3.如權(quán)利要求2所述的被動超低頻角振動控制系統(tǒng)，其特征在于：所述垂向抗沖器關(guān)于底板的長度方向和寬度方向中心面對稱布置多對。

4.如權(quán)利要求2所述的被動超低頻角振動控制系統(tǒng)，其特征在于：所述垂向抗沖器包括支撐桿、鎖緊螺母、抗沖塊、鋼板墊片和抗沖卡扣；支撐桿的上半段為螺紋段，抗沖塊為橡膠塊，硫化于鋼板墊片上，螺紋段的底部和頂部分別連接有抗沖塊，兩鋼墊板的外側(cè)分別通過鎖緊螺母限位，支撐桿的下端垂直連接有安裝板；抗沖卡扣為一對側(cè)壁為開口側(cè)、且底面中間位置處有矩形通缺的長方體框，長方體框的寬度尺寸大于抗沖塊的直徑，矩形通缺的寬度大于支撐桿的外徑，抗沖卡扣套于支撐桿的頂部外圍，支撐桿螺紋段頂部的抗沖塊位于抗沖卡扣內(nèi)、螺紋段底部的抗沖卡塊位于抗沖卡扣外；安裝板固定于安裝框架的底板上，抗沖卡扣的頂面固定于上蓋板上。

5.如權(quán)利要求2所述的被動超低頻角振動控制系統(tǒng)，其特征在于：所述橫向抗沖器包括安裝座和橡膠抗沖柱，橡膠抗沖柱沿水平方向布置，其一端通過鋼板和螺釘固定于安裝座頂部，安裝座的下端固定于所述安裝框架的底板上，橡膠抗沖柱的外端和安裝框架的內(nèi)壁之間有間距。

6.如權(quán)利要求2所述的被動超低頻角振動控制系統(tǒng)，其特征在于：所述準(zhǔn)零剛度支撐器包括彈性支撐組件、簧片梁和套筒；彈性支撐組件的兩端為球鉸，兩球鉸之間連接有帶凸環(huán)的上導(dǎo)向桿、上導(dǎo)向桿下端連接的碟簧組件和調(diào)節(jié)螺母，上導(dǎo)向桿上對應(yīng)凸環(huán)的上方連接有滑動軸承；簧片梁包括片簧和連接梁，兩片簧上下平行布置，兩連接梁對稱連接于兩片簧的一直徑面的兩側(cè)，連接梁的相對側(cè)有凸輪；簧片梁套于上導(dǎo)向桿外，其連接梁上的凸輪與上導(dǎo)向桿上的凸環(huán)接觸；套筒套于簧片梁外，簧片梁的兩端通過套筒內(nèi)的臺階面限位，套筒的下端與調(diào)節(jié)螺母螺紋連接，上端與滑動軸承的外壁連接。

7.如權(quán)利要求6所述的被動超低頻角振動控制系統(tǒng)，其特征在于：所述上導(dǎo)向桿為圓柱桿，其上端有軸向中心螺孔、下端有軸向中心圓孔，所述碟簧組件包括碟簧、碟簧卡扣和連桿，碟簧卡扣有兩個，為有擋邊的圓盤體，兩碟簧卡扣以擋邊相對布置，連桿的一端垂直固定于一個碟簧卡扣的中心位置處，碟簧有偶數(shù)個，以扣合的方式穿套于連桿上，連桿的另一端穿過另一個碟簧卡扣的中心位置后插入上導(dǎo)向桿下端的軸向中心圓孔中。

8.如權(quán)利要求7所述的被動超低頻角振動控制系統(tǒng)，其特征在于：所述球鉸包括帶安裝板的球鉸座和其鉸接的球頭桿，球頭桿的外端有螺紋段，彈性支撐組件下端球鉸的球頭桿連接所述調(diào)節(jié)螺母，調(diào)節(jié)螺母的上部段為螺紋段，碟簧組件下端的碟簧卡扣對中頂于調(diào)節(jié)螺母的上端面，彈性支撐組件上端球鉸的球頭桿連接于上導(dǎo)向桿上端的軸向中心螺孔中，兩球鉸的安裝板分別通過螺釘與上蓋板和安裝框架的底板連接固定。

9.如權(quán)利要求8所述的被動超低頻角振動控制系統(tǒng)，其特征在于：所述套筒包括上套筒和下套筒，兩者均為圓柱筒，下套筒的外壁頂部和上套筒的頂部內(nèi)壁通過螺紋連接，下套筒的內(nèi)壁頂部和上套筒的內(nèi)壁底部分別設(shè)置有簧片梁限位臺階，下套筒的中下部兩側(cè)開設(shè)有觀察口，觀察口處嵌裝有透明塑料塊，透明塑料塊的內(nèi)壁垂直固定有調(diào)節(jié)指針，上導(dǎo)向桿的下部對應(yīng)觀察口處有沿軸向的刻度線。

10.一種利用權(quán)利要求1所述系統(tǒng)進(jìn)行振動控制的方法，其特征在于：

系統(tǒng)的上蓋板連接擬保護(hù)的精密儀器設(shè)備，安裝框架連接運(yùn)載裝備主體，準(zhǔn)零剛度支撐器作為系統(tǒng)的彈性支撐部分，其內(nèi)對合的碟簧被壓縮，凸輪和上導(dǎo)向桿上的凸環(huán)接觸形成凸輪-凸環(huán)和片簧形成負(fù)剛度機(jī)構(gòu)，抵消碟簧的正剛度，形成準(zhǔn)零剛度特性；

系統(tǒng)受到振動荷載時，上蓋板和安裝框架之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，當(dāng)振動幅值超過設(shè)計閾值時，垂向抗沖器的抗沖卡扣與上、下抗沖塊接觸，起垂向、俯仰角以及滾轉(zhuǎn)角方向的限位和抗沖作用，同時上蓋板與橫向抗沖器接觸，橫向抗沖器起橫/縱向以及姿態(tài)角方向的限位和抗沖作用。