[其他]復(fù)合阻尼隔振器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 85103709
• 申請日: 1985-05-15
• 公開（公告）號: CN85103709B
• 公開（公告）日: 1988-02-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 勾厚渝
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: F16F7/08
• 分類號: F16F7/08
• 代理公司: 上海交通大學(xué)專利事務(wù)所
• 代理人: 匡宗德

本發(fā)明是一種安置在基座與電子設(shè)備、精密儀器之間，用以隔振、緩沖的裝置。

在本發(fā)明作出之前，通常采用橡膠隔振器和金屬彈簧隔振器來實(shí)現(xiàn)對振動和沖擊的防護(hù)。金屬彈簧隔振器雖然在隔振區(qū)可獲得良好的隔振效果，但其阻尼太小，在共振區(qū)放大倍數(shù)太大，以致設(shè)備承受不了而易損壞;通常的橡膠隔振器阻尼也不夠大，而用高阻尼橡膠制做的隔振器，雖然能提供稍大的阻尼（阻尼比：0.12～0.16），在共振區(qū)可能得到較小的共振放大倍率（約三倍），設(shè)備不一定損壞，但是按例行試驗(yàn)要求，無需幾分鐘時間的共振試驗(yàn)，由于熱量的迅速積聚就可使橡膠隔振器破壞。它們之所以至今還被廣泛地采用，是由于它們確有不少優(yōu)點(diǎn)，但是它們都存在一個根本的致命缺點(diǎn)，那就是不能恰到好處地提供適當(dāng)?shù)淖枘帷?/p>

US-2631841和US-2732767專利文件公開了利用庫侖摩擦（干摩擦）這個物理現(xiàn)象來控制沖擊及制動的裝置。它的基本力學(xué)模型如圖4所示。由于具有這種力學(xué)模型的裝置不具有復(fù)合的粘性阻尼，沒有庫侖阻尼的振幅反饋技術(shù)，所以它不能真正有效地抑制共振和吸收沖擊能量。現(xiàn)在各國大多采取變通辦法、降低要求（但孕育著危險）或提高儀器設(shè)備自身的抗振性能（成本和技術(shù)要求很高，大部分設(shè)備無法實(shí)現(xiàn)）等措施。

本發(fā)明的目的就是針對上述缺點(diǎn)作了改進(jìn)，研究了一種具有庫侖阻尼的振幅反饋技術(shù)的復(fù)合阻尼隔振器，它的基本力學(xué)模型如圖3所示。其特點(diǎn)在于本發(fā)明采用了庫侖阻尼和粘性阻尼復(fù)合技術(shù)，彌補(bǔ)了兩種阻尼各自的不足，它能夠在共振區(qū)提供足夠大的阻尼，以便最大限度地減少共振振幅，而在隔振區(qū)提供盡可能小的阻尼，以獲得良好的隔振效果，從而解決了這一普遍存在的懸而未決的問題。

圖1為復(fù)合阻尼隔振器的結(jié)構(gòu)示意正視圖。

圖2為復(fù)合阻尼隔振器的結(jié)構(gòu)示意A-A剖示圖。

圖3為復(fù)合阻尼隔振器的力學(xué)模型圖。Y代表基座激勵，X代表設(shè)備的響應(yīng)，M代表設(shè)備的質(zhì)量，K代表彈簧剛度，C代表粘性阻尼，F(xiàn)代表帶振幅反饋的庫侖摩擦力，NK代表庫侖阻尼器支承橡膠的剛度。

圖4為具有摩擦塊庫侖阻尼器的力學(xué)模型圖。Y代表基座的激勵，X代表設(shè)備的響應(yīng)，M代表設(shè)備的質(zhì)量，K代表彈簧剛度，F(xiàn)_o代表庫侖摩擦力。

根據(jù)本發(fā)明所提供的隔振器，如圖1所示。它包括一根螺釘15，其外套上一根不銹鋼套管8，套管置于錐楔座9和上、下兩組錐楔3、4的中央，錐楔座外側(cè)為圓柱面，內(nèi)側(cè)提供了上、下對稱的兩個錐面與錐楔精密配合，錐楔座的一個端面11與承載彈簧5相接觸。上、下兩組錐楔之間留有空隙，每組錐楔由圓周方向均分的三小塊構(gòu)成，每小塊錐楔外側(cè)錐面與錐楔座的內(nèi)側(cè)錐面形成一對摩擦副，其內(nèi)側(cè)圓柱面與不銹鋼套管8形成另一對摩擦副，每小塊錐楔之間留有縫隙。兩個反饋彈簧2、6-端分別壓在上、下兩組錐楔的錐底上，另一端分別壓在上、下兩個橡膠金屬件1、7上。中央貫穿有螺釘15的上、下兩個橡膠金屬件分別通過兩塊減摩環(huán)12、13夾住錐楔座，其間隔由四只可調(diào)螺釘10和定距外套14來保證，并將上、下兩個反饋彈簧和一只承載彈簧固定在其中，用一只螺母18將螺釘15鎖緊，并可用此螺釘將隔振器固定于基座上。這樣就裝配成一套復(fù)合阻尼隔振器。其中錐楔座（9）、上下兩組錐楔3、4上下兩只反饋彈簧2、6不銹鋼套管8構(gòu)成了垂向庫侖阻尼器;錐楔座9和減摩環(huán)12、13構(gòu)成了水平庫侖阻尼器。就是通過這一簡單結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了庫侖阻尼的振幅反饋技術(shù)。

三維庫侖阻尼器的特點(diǎn)在于低頻共振區(qū)內(nèi)庫侖阻尼器設(shè)計(jì)成鎖緊狀態(tài)，因?yàn)殄F楔座配置在上下兩個橡膠金屬件之間，相當(dāng)于僅有硬彈簧起作用。當(dāng)頻率增加，越過軟彈簧共振區(qū)以后，隨著輸入振動加速度的增加，庫侖阻尼器設(shè)計(jì)成開鎖的狀態(tài)，可以獲得隔振效果，越過硬彈簧共振區(qū)時也無放大。頻率繼續(xù)升高時，進(jìn)入完全隔振區(qū)，不論哪個彈簧起作用都可獲得很小的阻尼。當(dāng)沖擊或過大的振幅出現(xiàn)時，由非線性的反饋彈簧受壓縮，使得錐楔與不銹鋼套管的抱合越緊，增加了庫侖力，限制振幅的增加。另外這二對錐楔摩擦偶件還有一定的自鎖作用。

錐楔座、錐楔和減摩環(huán)的材料是采用耐摩性能好，能長期獲得穩(wěn)定的摩擦系數(shù)和摩擦力的材料。它們由聚四氟乙烯、銅、二硫化鉬、石墨制成。由于摩擦產(chǎn)生的熱量可由金屬件傳出，不會積聚在橡膠、塑料等不良導(dǎo)體內(nèi)，因此它基本上不受溫度的影響。

本發(fā)明的隔振器做成上、下大致對稱的結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)成有縫隙相通的上、下兩個氣囊16、17，在大振幅時，上、下氣囊交替壓縮或擴(kuò)張，空氣通過縫隙也可產(chǎn)生一定的粘性阻尼，并與橡膠本身的粘性阻尼組合成隔振器的粘性阻尼。