專利名稱：一種復(fù)合型隔振與緩沖裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機械和振動兩個技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種復(fù)合型隔振與緩沖裝置，該裝置綜合了鋼絲繩隔振器與橡膠隔振器的優(yōu)點，應(yīng)用于安裝空間受限，并且振動沖擊環(huán)境較惡劣的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的隔振裝置在工程上普遍采用。一般隔振器如果隔振效果好，那么抗沖擊能力就差，或者承受沖擊載荷時，活動范圍很大，大沖擊時，隔振器上下兩個端面或被隔振設(shè)備與其他設(shè)備將會產(chǎn)生碰撞。若隔振系統(tǒng)的剛度太大，達不到隔振效果；若剛度太小，此時的隔振效果好，緩沖效果又差，不可避免隔振與緩沖之間的固有矛盾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對傳統(tǒng)的隔振裝置所存在的隔振與緩沖之間的不能解決的矛盾，設(shè)計一種復(fù)合型隔振與緩沖裝置，使電子設(shè)備在滿足振動與沖擊響應(yīng)前提下，緩沖效果好。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是將鋼絲繩隔振器與橡膠隔振器組合構(gòu)成復(fù)合型隔振與緩沖裝置，復(fù)合型隔振與緩沖裝置具有下底座和上底架，下底座用于承載電子設(shè)備，上底架圍在下底面邊上的并高出于下底座底面的U形邊框，在下底座面的三個邊上有高出于底面的上底架，所述鋼絲繩隔振器對稱水平布置在下底座和上底架之間并由螺釘固定，實現(xiàn)XYZ三個方向的一階隔振功能；所述橡膠隔振器豎直安裝在下底座和上底架之間并由螺釘固定，當裝置發(fā)生諧振和進行沖擊時，由橡膠隔振器進行此時的二階隔振、緩沖與限位功能。本發(fā)明的復(fù)合型隔振與緩沖裝置具備非線性剛度隔振特性，當二階隔振受迫振動穩(wěn)態(tài)時，裝置的固有頻率僅在一階鋼絲繩隔振器的固有頻率范圍輕微改變， 從而達到迅速降低諧振峰值。本發(fā)明的橡膠隔振器由螺柱、第一軸向襯套，第二軸向襯套，徑向襯套，限位襯套環(huán)、軸向限位塊和螺母組成，螺柱通過螺釘固定在下底座上，限位襯套環(huán)通過螺釘固定在上底架上，螺母起防松緊固作用，第一軸向襯套與螺柱粘接，第二軸向襯套與軸向限位塊粘接，徑向襯套粘接在限位襯套壞上，二次隔振和緩沖分徑向和軸向，徑向依靠上底架、徑向限位襯套和螺柱完成，實現(xiàn)水平X軸和Y軸方向的隔振、緩沖與限位，軸向限位依靠軸向襯套、螺母、上底架和螺柱完成，實現(xiàn)垂向Z軸方向的隔振、緩沖與限位。該復(fù)合型隔振緩沖裝置的主要設(shè)計參數(shù)包括一階隔振時，鋼絲繩隔振器三個方向的名義負載、平均剛度和能量儲能值(能容)；軸向和徑向從一階隔振過渡到二階隔振的過渡區(qū)間的允許最大自由位移，以及二階橡膠隔振的平均剛度、阻尼(或者能容)等。本發(fā)明的工作原理是在寬頻率域范圍內(nèi)，鋼絲繩隔振器作為隔振主體，具有較低的固有頻率，除在較低的固有頻率附件有2倍左右諧振峰外，其余較寬的頻率范圍內(nèi)具有非常好的隔振作用，其隔振傳遞率在20%左右，隔振效果很好；而在被隔振設(shè)備諧振時和進行沖擊時，再利用橡膠隔振器進行二階隔振和緩沖，此時隔振系統(tǒng)的剛度為兩者之和，系統(tǒng)的阻尼再一次增加，從而達到減小諧振峰值和緩沖的作用。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對比所具有的有益效果在于該裝置將“傳統(tǒng)的鋼絲繩隔振器與橡膠隔振器”組合使用、構(gòu)成一種復(fù)合型隔振緩沖裝置，這種裝置在三個方向(x、z、Y)均可進行有效隔振與緩沖。該裝置具備鋼絲繩隔振器隔振頻域?qū)挘粽裥矢叩葍?yōu)點，由于采用橡膠隔振器二階隔振和緩沖，降低了一階鋼絲繩隔振器的諧振峰值，并且起到緩沖的作用，避免被隔振設(shè)備與其他設(shè)備將會產(chǎn)生二次碰撞，從某種程度上解決了傳統(tǒng)隔振器固有的隔振與緩沖的矛盾。當二階受迫振動穩(wěn)態(tài)時，該裝置的固有頻率在一階鋼絲繩隔振器的固有頻率附近輕微改變，從而達到迅速降低諧振峰值，使電子設(shè)備在滿足振動與沖擊響應(yīng)前提下，緩沖效果達到最佳，避免被隔振設(shè)備與其他設(shè)備將會產(chǎn)生二次碰撞。克服了傳統(tǒng)隔振裝置的缺點。該裝置將傳統(tǒng)的橡膠減振器在結(jié)構(gòu)上拆分，與需減振的電子設(shè)備融合在一起，大大降低了減振裝置以及電子設(shè)備整體的外形尺寸，特別是適合于安裝空間受限的情況。采用這種復(fù)合型隔振緩沖裝置后的電子設(shè)備使用壽命明顯增長，電子設(shè)備抗振動與沖擊性能提高，設(shè)備運行的可靠性顯著提高。達到隔振緩沖設(shè)計的最優(yōu)化。


圖1為復(fù)合型隔振緩沖裝置結(jié)構(gòu)安裝示意2為橡膠隔振器結(jié)構(gòu)示意3為電子設(shè)備結(jié)構(gòu)安裝在復(fù)合型隔振緩沖裝置上示意圖
具體實施例方式設(shè)計參數(shù)選擇對給定不同沖擊作用時間的沖擊試驗譜，不同固有頻率的鋼絲繩與橡膠減振器會出現(xiàn)放大或減弱沖擊的現(xiàn)象，固有頻率在很大程度上取決于減振器的平均剛度，所以首先應(yīng)確定一階與二階的平均剛度。一階減振時，依據(jù)負載、振動和沖擊試驗參數(shù)，可得所需一階鋼絲繩減振器三個方向的平均剛度、能容以及一階諧振時的最大位移響應(yīng)和給定沖擊條件下的沖擊響應(yīng)。然后依據(jù)設(shè)備所需的安裝空間范圍和系統(tǒng)所能承受的最大沖擊得到二階橡膠減振的平均剛度。該裝置的剛度曲線存在斜率突變，該突變發(fā)生在兩個減振組件接觸的瞬間，該裝置可等效為非線性剛度振動系統(tǒng)。本裝置設(shè)計參數(shù)選擇的創(chuàng)新點在于考慮重力以及設(shè)備實際安裝的情況下，首次采用非線性振動系統(tǒng)求解的平均法，求解該非線性系統(tǒng)在外界激勵下的穩(wěn)態(tài)值。由李雅普諾夫一次近似穩(wěn)定性理論，依據(jù)穩(wěn)態(tài)時的位移響應(yīng)曲線和幅頻曲線，選取合適的二階橡膠的阻尼(或能容)值和一、二階之間的自由位移值(a，b，c)。一、二階之間的自由位移值的調(diào)整主要靠軸向襯套與徑向襯套完成，這兩種襯套均為多層結(jié)構(gòu)，可依據(jù)計算出的理論值進行實際厚度調(diào)整。在二階受迫振動穩(wěn)態(tài)時，該裝置的固有頻率在一階鋼絲繩隔振器的固有頻率附近輕微增大，從而達到迅速降低諧振峰值的目的。某電子設(shè)備，振動與沖擊試驗參數(shù)為履帶車所要求的參數(shù)，(詳見GJ B150A中W 曲線)，采用本裝置進行隔振，裝置的設(shè)計參數(shù)如下一階減振時三個方向的平均剛度約為Kx = Ky = 18NAim，Kz = MN/mm。能容 Ex = Ey = 7. 5J，Ez = 15J。二階橡膠減振在三個方向沖擊到位以前的平均剛度值約為Kx = Ky = Kz = 8N/mm,能容Ex = Ey = fe = 8. 6J。 一、二階之間的自由位移值a = c = 3. 5mm，b = 1. 5mm。工程結(jié)構(gòu)實現(xiàn)參照說明書附圖，對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細敘述。參見圖1，本發(fā)明的裝置由下底座1，上底架2，鋼絲繩隔振器3、橡膠隔振器5、M5 沉頭螺釘4組成。下底座用于承載電子設(shè)備，上底架2是圍在下底面邊上并高出于下底座底面的U形邊框。鋼絲繩隔振器3通過M5沉頭螺釘4水平固定在下底座1和上底架2之間，鋼絲繩隔振器3實現(xiàn)三個方向的一階隔振功能。參見圖2，橡膠隔振器5由螺柱9、第一軸向襯套10，第二軸向襯套12、徑向襯套 11，限位襯套環(huán)13、軸向限位塊14和螺母6組成，螺柱9通過M3沉頭螺釘8固定在下底座 1上，限位襯套環(huán)13通過M3沉頭螺釘8固定在上底架2上，螺母15起防松緊固作用。圖中 a、b和c值為一、二階之間的自由位移值。第一軸向襯套軸向襯套10第二軸向襯套12分別粘接在螺柱9和軸向限位塊14上，徑向襯套11粘接在限位襯套環(huán)13內(nèi)。橡膠隔振器5 實現(xiàn)三個方向的二階隔振、緩沖與限位功能。通過徑向限位襯套11和螺柱9完成徑向二階隔振和緩沖，實現(xiàn)水平X軸和Y軸方向的隔振、緩沖與限位；通過第一軸向襯套10，第二軸向襯套12、軸向限位塊14、上底架2完成軸向限位， 實現(xiàn)垂向Z軸方向的隔振、緩沖與限位。參見圖3，電子設(shè)備17通過沉頭M4螺釘16安裝在復(fù)合型隔振緩沖裝置上底架2 上，復(fù)合型隔振緩沖裝置下底座1固定在系統(tǒng)基體上，這樣在振動時，其能量通過下底座1 傳遞并經(jīng)過鋼絲繩隔振器3吸收，達到對電子設(shè)備17 —階隔振作用，在諧振和進行沖擊時， 同樣其能量通過底座1傳遞并經(jīng)過鋼絲繩隔振器3以及橡膠隔振器5快速吸收，達到對電子設(shè)備17 二階隔振和緩沖作用。該復(fù)合型隔振緩沖裝置安裝在某履帶車上后，經(jīng)過地面多次振動沖擊試驗，試驗結(jié)果表明該復(fù)合型隔振緩沖裝置可大大提高電子設(shè)備抗振動與沖擊能力，電子設(shè)備可靠性顯著提高，該復(fù)合型隔振緩沖裝置體積小、重量輕、隔振緩沖效果好，完全滿足惡劣振動沖擊條件下的使用要求，該裝置已隨電子設(shè)備交付軍方列裝。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合型隔振與緩沖裝置，其特征在于將鋼絲繩隔振器(3)與橡膠隔振器(5) 組合構(gòu)成復(fù)合型隔振與緩沖裝置，復(fù)合型隔振與緩沖裝置具有下底座(1)和上底架O)，下底座用于承載電子設(shè)備，上底架( 是圍在下底面邊上的高出于下底座底面的U形邊框， 所述鋼絲繩隔振器C3)對稱水平布置在下底座(1)和上底架( 之間，并由M5沉頭螺釘 (4)和M5圓頭螺釘(7)固定，實現(xiàn)CTZ三個方向的一階隔振功能；所述橡膠隔振器(5)安裝在下底座(1)和上底架( 之間，實現(xiàn)三個方向的二階隔振、緩沖與限位功能，該復(fù)合型隔振與緩沖裝置具備非線性剛度隔振特性，當二階隔振受迫振動穩(wěn)態(tài)時，裝置的固有頻率僅在一階鋼絲繩隔振器的固有頻率范圍輕微改變，從而達到迅速降低諧振峰值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合型隔振與緩沖裝置，其特征在于橡膠隔振器(5) 由螺柱(9)、第一軸向襯套(10)，第二軸向襯套(12)，徑向襯套(11)，限位襯套環(huán)(13)、軸向限位塊(14)和螺母(6)組成，螺柱(9)通過M3沉頭螺釘⑶固定在下底座⑴上，限位襯套環(huán)(1 通過M3沉頭螺釘(8)固定在上底架( 上，螺母(6)起防松緊固作用，第一軸向襯套(10)與螺柱(9)粘接，第二軸向襯套(12)與軸向限位塊(14)粘接，徑向襯套(11)粘接在限位襯套環(huán)(1 上，通過上底架O)、徑向限位襯套(11)和螺柱(9)完成徑向二階隔振和緩沖，實現(xiàn)水平X軸和Y軸方向的隔振、緩沖與限位；通過第一軸向襯套(10)、第二軸向襯套(12)、軸向限位塊(14)、上底架(2)完成軸向限位，實現(xiàn)垂向Z軸方向的隔振、緩沖與限位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合型隔振與緩沖裝置，其特征在于一階鋼絲繩隔振器發(fā)生諧振時，二階橡膠隔振器可以降低一階的諧振峰值；當有沖擊要求時，二階橡膠隔振器還具有二次緩沖的作用，從而解決傳統(tǒng)隔振器固有的隔振與緩沖的矛盾。
全文摘要
一種復(fù)合型隔振與緩沖裝置，其作用是在安裝空間受限的情況下，能使電子設(shè)備在惡劣振動與沖擊條件下可靠與耐久地工作。該裝置由鋼絲繩減振器和橡膠減振器復(fù)合構(gòu)成，具有下底座和上底架，下底座用于承載電子設(shè)備，上底架圍在下底面邊上的并高出于下底座底面的凵形邊框，在下底座面的三個邊上有高出于底面的上底架，所述鋼絲繩隔振器對稱水平布置在下底座和上底架之間并由螺釘固定，實現(xiàn)XYZ三個方向的一階隔振功能；所述橡膠隔振器豎直安裝在下底座和上底架之間并由螺釘固定，當裝置發(fā)生諧振和進行沖擊時，由橡膠隔振器進行此時的二階隔振、緩沖與限位功能。從某種程度上解決了傳統(tǒng)隔振器固有的隔振與緩沖的矛盾。能迅速降低諧振峰值。
文檔編號F16F3/12GK102410329SQ20111027433
公開日2012年4月11日 申請日期2011年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月10日
發(fā)明者方偉奇, 王克軍 申請人:中國兵器工業(yè)第二〇六研究所