[实用新型]用于光学平台的气动隔振器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种隔振装置，尤其是涉及一种气动隔振器。

背景技术

光学实验系统精密性和稳定性方面的要求，使得检测和试验工作必须在一个具有良好隔振性能的非常稳定的精密操作平台——光学平台上进行。任何微小的振动，如大地的脉动所引起的振动、人在地板上走动所引起的振动等都会对检测和试验结果产生影响。

随着科技进步，光学平台的应用领域已从传统的天平、分光、干涉、全息，拓展到现代大规模集成电路、电生理、神经生物学和生物生理学，并在航空、航天、国防军事等领域中得到了广泛的应用，对隔振的要求越来越高。因此，光学平台的制造商们一直努力地研究改善隔振器性能的方法，希望能最大限度地降低光学平台的固有频率，提高隔振效率。近年来的研究热点是具有良好低频性能的主动控制光学平台，但由于主动隔振系统稳定性和可靠性差、造价昂贵，因而目前光学平台主动隔振技术仍有很大的局限性，而不能得到广泛应用。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于光学平台的气动隔振器，该气动隔振器能够降低光学平台的固有频率，且能够提高隔振效率。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种用于光学平台的气动隔振器，包括外约束裙、内约束裙、位于外约束裙与内约束裙之间的橡胶隔膜，其特点是：外约束裙由下向上扩展或内约束裙由下向上收缩形成圆锥筒。圆锥筒的倾斜角度为θ＝20°。

本实用新型与现有直筒约束相比，由于直筒约束，橡胶膜在运动时其有效承压面积是不变化的；而斜筒约束，由于外约束裙是用向上扩展或内约束裙是用下向上收缩的圆锥筒，因而当内约束裙向下移动(相当于弹簧压缩)时其有效承压面积减少，即有效承压面积变化率小于<0。有效承压面积变化时引起的弹簧刚度可使空气弹簧刚度减少，从而达到降低固有频率的作用。

本实用新型的另一特点是：仅稍微改变现有隔振系统结构参数，就达到降低固有频率的作用，简单易行。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为固有频率——相对阻尼系数关系图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步描述。

本实用新型工作过程如下：

本实用新型一种用于光学平台的气动隔振器实际是一个有一定压力的气室4和橡胶膜2组成的空气弹簧，空气弹簧是利用空气的可压缩性实现弹性振动的一种非金属弹簧，从而达到隔离振动的目的。

本实用新型如图1所示，主要由外约束裙1、内约束裙3、橡胶膜2(由柔软的橡胶材料制成，工作时的形状取决于内、外约束裙1，3的形状)、气室组成。外约束裙1、内约束裙3、橡胶膜2之间形成一种倾斜约束结构，即外约束裙1由下向上扩展或内约束裙3由下向上收缩形成圆锥筒6，圆锥筒6的倾斜角度为θ＝20°。

密封的气室4连接有一定压力的附加气室5，使气室保持一定的压力。由于约束裙为斜筒，故称斜筒约束膜式。

橡胶膜2在变形时其有效承压面积的变化特性取决于内、外约束裙1，3的形状。

内约束裙3上承受负载重量，当气室4充满压力空气时，空气浮力使负载浮起至平衡位置。

在静止状态下，气室4的压力p和橡胶膜2的有效承载面积A相乘之积，等于橡胶膜2上支承载荷的重量，即p×A＝W。

在运动状态下，设想整个装置的基础突然产生变位或内约束裙3(或其上的载荷)受到外力作用，橡胶膜2产生伸缩，其空气室4内容积和橡胶膜2有效承载面积都发生变化，从而使橡胶膜2上的负载因受力的作用而产生运动。与此同时，气室4和附加气室5之间产生压力差，一部分空气从压力高的一方流向压力低的一方，其中部分能量变成热能，运动得到衰减。

图1所示结构的约束形式使橡胶膜2有效面积变化率小于0，有效承压面积变化率引起的弹簧刚度降低了系统的刚度，达到降低光学平台固有频率，改善其隔振性能的目的。

实施例：外约束裙1做成向上扩展的圆锥筒6，其倾斜角度为θ＝20°。空气弹簧的有效承载半径r＝4.8×10^-2m；空气弹簧内气体表压力：p＝4.4×10⁴Pa；橡胶膜2运动时，其有效面积的变化率为：