[发明专利]一种复合式半主动超低频隔振装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合式半主动超低频隔振装置，更准确地说，是涉及一种将基于 磁流变流体的惯容器与拟零刚度结构复合起来的超低频隔振装置。

背景技术

低频振动对航空航天、军用设备具有很大的危害性，低频振动给一般的被动隔振 技术提出了挑战。普通的橡胶隔振可以有效隔离5-6Hz以上频率的振动，但对于1-2Hz以下 的低频振动就无法达到其隔振的效果了。

被动隔振因其结构简单、可靠性高且便于维护等优点，具有广泛的应用前景，并已经被广泛应用于各种振源隔离和抑制。线性隔振系统的固有频率，m为系统质量，k为系统刚度。当外界的振动频率大于系统的固有频率的1.414倍时，系统的振动就会受到抑制。因此，只有降低系统的固有频率，才能有可能实现良好的隔振效果。低频隔振的关键就在于将系统的固有频率尽可能降低，一般降至1Hz以内，从而实现增加系统的隔振频宽，达到低频甚至超低频隔振的效果。由固有频率的表达式可以看出，降低系统固有频率的方法主要是增加系统质量和降低系统刚度。

惯容器的提出为增加系统视在质量提供了解决方案，它是一种两端型元件，会产 生正比于两端加速度的力，通常将这一比例系数称为“惯容值”，单位为kg。目前，惯容器已 有应用在火车悬架系统、建筑物防震减灾、汽车悬架系统，大大的提高了系统的隔振性能。 惯容器不增加系统实际质量，即隔振目标的质量，而是提高了系统的视在质量，从而降低了 系统的固有频率，为达到低频隔振提供了思路。

降低被动隔振系统的刚度目前还有一种解决方案就是选用拟零刚度的隔振元件。 选用的拟零刚度系统需要同时满足高静刚度和低动刚度的要求。通常将正负刚度并联以获 得零刚度的特性，普通的机械螺旋弹簧提供正刚度，倾斜弹簧或电磁弹簧提供负刚度。这类 拟零刚度装置需要精密的设计，结构复杂且工作行程较短。但拟零刚度的原理为解决低频 隔振的难题提供了解决思路。

发明内容

本发明针对现有低频隔振技术的不足，提出了一种将惯容器与拟零刚度原理结合 在一起的超低频隔振装置。本发明提出的超低频隔振装置，采用液力惯容器提高系统的视 在质量，利用液压缓冲原理给系统提供拟零刚度特性，将两者有机的结合起来从而达到超 低频隔振的效果。

为了实现上述要求，本发明所采取的技术方案是：本发明提出的复合式超低频隔 振装置主要由连接板、惯容器、液压缓冲装置、形状记忆合金弹簧、活动薄膜、调整螺钉等部 件组成。

所述惯容器内部置有一个双作用活塞杆，一端伸出惯容器，通过螺纹与上部连接 板相连用以支撑重物。另一端伸入下方液压缓冲装置中。惯容器外围绕了连接管路，连接管 的两端分别连接惯容器上下两腔的油口。

所述惯容器部分的工作介质为磁流变流体，连接管路有并行的两路，每路连接管 路中都有一个磁场控制的节流阀，磁场强度由外接电磁线圈来调节。

所述液压缓冲装置为内部充满液压油的容积，并与一个气囊式蓄能器相通，缓冲 装置中的液压有具有一定的初始压力，液压油的初始压力由蓄能器中的气压调节。缓冲装 置的上部设有活动薄膜，活动薄膜上方由形状记忆合金弹簧给予一定的预压力。

此复合式低频隔振装置主要具有很高的静态支撑刚度和很低的动态振动刚度。并 且可以有效的增加其视在质量。相比于传统隔振方式，可以有效的降低隔振系统的固有频 率，下面详细描述如何实现上述特点：

当振源静止没有振动时，液压缓冲装置中的液压油已经有一定的预压力，作用于伸入 液压缓冲装置中的活塞杆下端，产生一个向上的推力，通过连接板支撑振源质量。通过与缓 冲装置相连的气囊式蓄能器来调节缓冲装置中的液压油的压力，使得活塞杆底面所受的作 用力与振源重量相等。这样就可以很好的保证其静态下的支撑刚度。无需精密调节装置，就 可以保证其在静止状态下的支撑稳定性。