[发明专利]复合阻尼弹性支座

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合阻尼弹性支座，用于船舶、车辆、建筑和各类机电设备和设施的抗震、缓冲和振动隔离。

背景技术

船舶、车辆、建筑和各类机电设备和设施系统在一般中、高频小幅振动干扰情况下要求具有平稳的工作环境和合理的振动隔离效果，而在受到不定期的外来大冲击(如爆炸、地震、强颠簸或飞机降落到舰船甲板上时的冲击)时系统又应具备对输入大能量的充分吸收和消耗功能，以降低设备和工作人员身上的冲击响应，并能确保系统不失稳，保护设备正常运行和工作人员的人身安全。在振动控制技术领域这是一个有待继续解决的矛盾性问题。

解决这一矛盾性技术问题，设备的支座或工作人员场所的基础(如船员舱室)应具有自动对不同动态环境的适应性，即具有自动变刚度特性。系统在小幅振动时因刚度比较大，运行平稳且有合理的振动隔离效果；而在大位移冲击来临时自动转换为足够低的刚度以提高系统对冲击的隔离效果，同时还应能保证设备在这种情况下不失稳和处于正常工作状态。

现有技术最普遍采用的是隔振器(减震器)和缓冲器对动态系统作弹性支承。这对中、高频外激励或小位移干扰比较有效，而对低频(一般≤6Hz)外来大位移干扰的隔离控制难于实现，对爆炸类冲击波或地震波的隔离效果更差。为了提高系统对低频干扰的隔离效果，目前工程中采用了空气弹簧或多层钢板夹橡胶形成的隔离技术。空气弹簧由橡胶制成的空气橡胶制成，能满足低频隔振要求，但其最大难题是如何解决胶囊中气体的泄漏和橡胶材料的物理强度与寿命问题，同时，胶囊对瞬态高内压强度的要求很难实现；多层钢板橡胶减震器也同样存在橡胶的物理强度与寿命限制且自重大，同时很难实现低频特性要求；而最关键的是上述产品都不具备自动变刚度功能，对大位移振动冲击干扰的适应能力差且容易产生胶体断裂，这些缺陷难以满足系统对特定的环境要求、运行的稳定性与可靠性要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种具有自动变刚度特性的复合阻尼弹性支座，能自动适应工程系统在不同环境下的隔振、抗震、缓冲和结构安全可靠等综合性技术要求，尤其是大位移冲击输入环境下的安全防护。

本发明的主要解决方案是这样实现的：

由不锈钢丝经螺旋拧合而成的多股不锈钢丝绞合线按对称排列方式固定在金属夹持板和连接板上，再与安装底板联接，构成本发明复合阻尼弹性支座的环状弹性主体；由阻尼气缸、活塞、锁紧螺母、减震块和缓冲垫组成的阻尼缓冲装置连接在环状弹性主体的安装底板和连接板之间，组成本发明复合阻尼弹性支座。

所述的多股钢丝绞合线是由49-163根不锈钢丝经螺旋拧合而成，丝与丝间在相对滑动时所产生的干摩擦阻尼可有效地消耗外来运动能量，使环状弹性主体呈现非线性阻尼特征，削减系统在振动峰值响应状态下的动力放大系数，且这种放大系数将随系统运动速度的增加而减小。

所述的环状弹性主体是由上述多股钢丝绞合线组装而成，其在垂向受压缩过程中的刚度为非线性软化型特征，即其垂向刚度随着外来振动和冲击干扰幅值的增加而降低，系统对振动和冲击的隔离效果也随外来振动和冲击的干扰幅值增大而提高，使系统实现对不同外来振动与冲击干扰的平稳隔离。改变钢丝的直径、股数、拧合螺栓角、环状体外形尺寸等结构参数，可实现本发明不同的刚度、阻尼特性和垂向承载能力。

所述的阻尼缓冲机构与环状弹性主体并联构成本发明复合阻尼弹性支座。活塞在阻尼缓冲机构气缸体内的有效行程为本发明在承受外来大位移冲击干扰时的瞬间最大位移。阻尼缓冲机构内所设置的减震块按预设计刚度特性要求设计。在初始装配状态下，阻尼缓冲机构内的活塞与环状弹性主体上的连接板相连并预压缩在减震块上，根据本发明静承载能力的设计要求和减震块的刚度特性确定减震块的静态预压缩量，使本发明在初始装配状态下具备有设定的静承载能力和合理的初始刚度。本发明的安装底板借助螺栓与工程基础相联，设备(或工作人员工作室的地板)用螺栓固在本发明的连接板上，从而实现工程基础与设备(或工作人员上)之间的弹性联接。

本发明中的所有金属机构件均由不锈钢、高强度结构钢或高强度铝合金材料制成，结构强度高，能适应各类不同的使用环境要求。

本发明与已有技术相比具有以下优点：

本发明具有自动变刚度特性，既能满足工程系统在正常工作时的小幅振动干扰下具有平稳性，又能自动实现在瞬间低频大位移干扰下具有显著的隔离效果并确保系统运行的安全稳定。解决了提高低频隔振效果、冲击安全性和正常工作状态下的平稳性三者之间的矛盾。同时，本发明具有非线性刚度和非线性阻尼特性，在不同的动态环境下能自动改善系统对振动冲击的隔离效果。结构简单，使用寿命长、维护成本低。