[发明专利]一种新型正负刚度并联低频隔振机构

说明书

一种新型正负刚度并联低频隔振机构，包括正刚度弹簧调节装置、垂直弹簧主体、负刚度结构、负刚度弹簧调节装置、阻尼结构、承载结构、水平弹簧支撑柱及底座支撑固定结构；其中，正刚度弹簧调节装置包括圆形套筒、调节旋钮及压力传感器1；负刚度结构包括水平弹簧主体及套筒、水平弹簧滑动块1和2、水平弹簧连杆及圆筒侧壁铰接装置；负刚度弹簧调节装置包括双头螺柱及其调节旋钮、双头螺柱固定框架、压紧弹簧主体、压紧调节螺母、压力传感器2及其紧固螺母；阻尼结构包括调整垫板、阻尼器及其连接板；承载结构包括承载台及圆筒侧壁；底座支撑固定结构包括支撑板、圆盘底座、支撑垫脚、支撑柱及直线轴承；具有结构紧凑、调节准确等隔振优势。

技术领域

本专利涉及一种新型正负刚度并联低频隔振机构，本发明可广泛应用于车辆、悬架、精密仪器等领域的低频振动控制技术领域。

背景技术

振动是机械工程中一种常见的现象，且较多情况下振动是有害的，随着工程技术的不断发展，运转机械的功率和转速不断地提高，振动已成为一个非常普遍且亟需解决的问题。机械振动不仅损害机械设备的工效、寿命，并会产生噪声，影响机械设备运转的平稳性及对周围环境产生不利影响。长期以来人们形成了控制振动问题的三种方法：减小与消除振源激励(改善系统动平衡性能、涂敷阻尼涂料等)；防止共振与降低振动响应(改变振动系统的固有频率、干扰频率、增大阻尼等)；安装隔振器(包括主动隔振器和被动隔振器)。由于机械设备工况复杂，因此安装不同类型的隔振器是人们控制振动的主要手段。随着动力机械大型化、轻量化的发展，零部件的柔度不断加大，柔弹性体导致的低频振动问题日益严重。根据减振理论可知：只有当(ω，ω_n分别为激励频率和系统的固有频率)时隔振系统才有隔振效果；而大型机械高承载条件下的固有频率往往很难降低，这样就出现系统固有频率高引发的面临抗低频、隔离低频振动效果差的问题；严重时甚至出现为隔离低频振动降低系统刚度，并由于刚度过小导致出现系统静变形过大或失稳等问题。因此，传统钢弹簧隔振器在隔离低频振动时会出现静变形过大的问题，面临不能兼顾承载能力和低频隔振两方面的重大挑战。

为了减少低频振动在工程中的危害，人们研究了各种减振方法，并产生了相应的各种振动控制装置。经检索，相关度较大的文献及专利如下：

(1)在《振动与冲击》2011年第30卷第1期文章“新型超低频非线性被动隔振系统的设计”文章中，根据正负刚度并联隔振的刚度表达式及平衡位置处零刚度条件，设计了非线性刚度的超低频被动隔振系统，解决了抗超低频振动的难题。然而，该隔振系统只能隔绝垂直方向向下的振动，实际工程中有很大的限制；此外文章中的连杆大角度转动时，水平弹簧会产生倾斜偏移不再保持水平状态，影响实际中隔振系统的刚度特性；而且连杆设计的承载能力会受限制。

(2)公开号为CN 203641365 U，题为：“准零刚度隔振器”的实用新型专利，公开了一种准零刚度隔振器，利用四个水平弹簧以及一个竖直弹簧提供恢复力，利用滚轮—凸轮装置连接水平移动装置与垂直移动装置，组成一个非线性几个机构；通过合理设计竖直弹簧和水 平弹簧的刚度系数，及调节水平弹簧的压缩量，使系统在静平衡位置处的刚度为零，从而实现低频或超低频隔振。该隔振器具有高静刚度小动刚度特性，不仅可以实现低频隔振还可以承受较大的设备重量，且结构简单、加工制造方便，易于实现工程化。但该隔振器的负刚度范围较小且无法进行调节，此外无法实现对弹簧刚度的准确调节，无法保证各个弹簧压缩量的一致性。