用于管路隔振抗沖的金屬橡膠-碟簧全金屬三向復合支座的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于管路隔振抗沖的金屬橡膠-碟簧全金屬三向復合支座，包括承受垂向振動和沖擊載荷的金屬橡膠網墊和碟形彈簧,承受橫向振動和沖擊載荷的中心網套，以及用于支撐和固定彈性元件的鎖緊螺帽、壓蓋、導向座、安裝座、底盤。本發(fā)明利用碟形彈簧的大承載能力和軟剛度特性、碟形彈簧與碟形彈簧之間的庫倫阻尼，金屬橡膠網墊的硬剛度特性和與碟形彈簧間的庫倫阻尼，實現(xiàn)在垂向承載方向的軟硬剛度復雜特性和大的阻尼。本發(fā)明結構緊湊、質量輕巧，高溫環(huán)境適應性強，垂向剛度具有較高的靜剛度和較低的動剛度，較優(yōu)的阻尼性能，隔振頻率較低；并且能兼顧隔沖效果和限位作用，使三向沖擊加速度響應和沖擊位移響應均能保持在合理范圍內。
【專利說明】用于管路隔振抗沖的金屬橡膠-碟簧全金屬三向復合支座
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及隔振抗沖擊裝置設計【技術領域】，尤其涉及一種用于管路隔振抗沖的金屬橡膠-碟簧全金屬三向復合支座。
[0002]
【背景技術】
[0003]燃氣輪機進排氣管道系統(tǒng)在沖擊環(huán)境下的沖擊防護性能是一個比較薄弱的環(huán)節(jié)，直接影響整個艦船動力系統(tǒng)的運行功能，關系到全艦的生命力。實船爆炸試驗結果表明，管路系統(tǒng)的抗沖擊性能是一個不可忽視的重要問題，其抗沖擊性能優(yōu)劣直接關系到艦艇的生命力和戰(zhàn)斗力。
[0004]在艦艇中，管道支座通常與管道吊架配合使用，被用作管道系統(tǒng)的彈性支撐元件。其首要的作用是為管道系統(tǒng)提供結構載荷支撐，調整和控制管道系統(tǒng)的固有頻率，即通過正確設計計算管道系統(tǒng)彈性支撐元件的剛度，確保管道系統(tǒng)固有頻率避開擾動頻率，避免管道系統(tǒng)共振。第二，是振動隔離，隔離管道系統(tǒng)與其它結構及設備之間振動傳遞，以減小振動能量向艇體傳遞。第三，是沖擊隔尚，隔尚爆炸產生沖擊波對管道系統(tǒng)的沖擊，減小沖擊能量向管道系統(tǒng)的傳遞與交換。
[0005]根據采用材料，目前應用的管道支座主要是采用橡膠隔振器作為承載元件，橡膠類的隔振器易發(fā)生變形，并且需要在連接部件上增加隔熱墊以適應高溫要求，且目前大多數的支座只能起到隔振的作用。
[0006]
【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明為一種用于管路隔振抗沖的金屬橡膠-碟簧全金屬三向復合支座，包括導向座、安裝座、壓蓋、鎖緊螺帽以及彈性機構，其中，
所述安裝座呈中空狀，所述導向座的下端設置在所述安裝座內；
所述導向座的外側壁與所部安裝座的內側壁之間形成一容置空間，所述彈性機構設置在所述容置空間內，且所述彈性機構套設在所述導向座上；
所述導向座的上端伸出所述安裝座，所述壓蓋套設在所述導向座上并壓在所述彈性機構上，所述鎖緊螺母與所述導向座的上端相連且壓在所述壓蓋的端面上；
所述彈性機構由若干碟形彈簧和若干金屬橡膠網墊組成。
[0008]一些實施例中，所述導向座的內側設置有一隔斷結構，所述隔斷結構將所述容置空間分割成上側的主隔振抗沖區(qū)和下側的副隔振抗沖區(qū)。
[0009]一些實施例中，所述主隔振抗沖區(qū)內設置的碟形彈簧和金屬橡膠網墊所產生的剛度大于所述副隔振抗沖區(qū)內設置的碟形彈簧和金屬橡膠網墊所產生的剛度。
[0010]一些實施例中，所述碟形彈簧采用對合和/或疊合的多片連接方式設置在所述容置空間內。[0011]一些實施例中，所述金屬橡膠網墊與所述碟形彈簧的直徑和傾斜角相同，且所述金屬橡膠網墊設置在相互疊合的碟形彈簧之間或碟形彈簧與所述壓蓋之間。
[0012]一些實施例中，所述碟形彈簧嵌入所述金屬橡膠網墊內。
[0013]一些實施例中，還包括中心網套，所述導向座呈中空狀，且所述中心網套內襯在所述導向座的內側壁上。
[0014]一些實施例中，所述中心網套為環(huán)形金屬橡膠體。
[0015]一些實施例中，還包括底盤，所述底盤與所述安裝座的下端相連，且所述底盤上設置有安裝孔，用于將所述用于管路隔振抗沖的金屬橡膠-碟簧全金屬三向復合支座安裝到目標位置上。
[0016]一些實施例中，所述鎖緊螺帽、壓蓋以及導向座采用45號鋼制造而成。
[0017]一些實施例中，所述鎖緊螺帽、壓蓋、導向座以及安裝座的外表面上涂有防銹漆。
[0018]本發(fā)明由于采用以上技術方案，使之與現(xiàn)有技術相比，具有的優(yōu)點和積極效果為:
(1)本發(fā)明利用碟形彈簧的大承載能力和加載時的軟剛度特性、碟形彈簧與碟形彈簧之間的庫倫阻尼，以及金屬橡膠的庫倫阻尼和硬剛度特性，實現(xiàn)支座在垂向承載方向的軟硬剛度復雜特性和大的阻尼，并可以通過調整碟形彈簧的數目、尺寸和金屬橡膠的尺寸、數目等實現(xiàn)不同的承載能力、剛度曲線和位移行程；
(2)本發(fā)明提供的三向復合支座，由于其剛度特性為高靜剛度低動剛度特性，在處于沖擊狀態(tài)時，碟形彈簧在大變形情況下為軟特性，而金屬橡膠為硬特性，因此，兩者的組合可以實現(xiàn)如圖12所示的軟硬特性剛度曲線；這樣在較大變形范圍內，三向復合支座處于低剛度區(qū)域，對于沖擊來臨瞬間能夠有效降低管路的加速度，滿足沖擊隔離的要求；當沖擊變形大于一定程度時，剛度曲線變?yōu)橛蔡匦?，能夠實現(xiàn)自動的軟限位，因此，此三向復合支座能夠保證較小的相對位移，實現(xiàn)較好的隔沖效果和軟限位作用，使三向沖擊加速度響應和沖擊位移響應均能保持在合理范圍。
[0019](3)本發(fā)明利用內襯的金屬橡膠中心網套的彈性變形實現(xiàn)橫向承載方向的振動和抗沖擊隔離；
(4)本發(fā)明采用碟形彈簧、金屬橡膠網墊以及中心網套作為主要承力部件，利用其金屬特性，使得本發(fā)明具有很好的高溫環(huán)境適應性；
(5)本發(fā)明各組成部分之間結構緊湊，質量輕巧，可批量生產，成本較低。
[0020]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]結合附圖，通過下文的述詳細說明，可更清楚地理解本發(fā)明的上述及其他特征和優(yōu)點，其中:
圖1為本發(fā)明的結構示意圖；
圖2a、2b分別為本發(fā)明鎖緊螺帽的主視圖和俯視圖；
圖3a、3b分別為本發(fā)明壓蓋的主視圖和俯視圖；
圖4a、4b分別為本發(fā)明金屬橡膠網墊的主視圖和俯視圖；
圖5a、5b分別為本發(fā)明導向座的主視圖和俯視圖； 圖6a、6b分別為本發(fā)明碟形彈簧的主視圖和俯視圖；
圖7a、7b分別為本發(fā)明安裝座的主視圖和俯視圖；
圖8a、8b分別為本發(fā)明中心網套的主視圖和俯視圖；
圖9a、9b分別為本發(fā)明底盤的主視圖和俯視圖；
圖10、11為本發(fā)明的安裝結構示意圖；
圖12為本發(fā)明的垂向位移-力曲線(剛度曲線)圖。
[0022]符號說明:
01-三向復合支座
011-主隔振抗沖區(qū)
012-副隔振抗沖區(qū)
02-過度接頭
03-管路
1-鎖緊螺帽
2-壓蓋
3-金屬橡膠網墊
4-導向座 41-盤體
5-碟形彈簧
6-安裝座 61-隔斷結構
7-中心網套 8_底盤 81-安裝孔
【具體實施方式】
[0023]參見示出本發(fā)明實施例的附圖，下文將更詳細地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明可以以許多不同形式實現(xiàn)，并且不應解釋為受在此提出之實施例的限制。相反，提出這些實施例是為了達成充分及完整公開，并且使本【技術領域】的技術人員完全了解本發(fā)明的范圍。這些附圖中，為清楚起見，可能放大了層及區(qū)域的尺寸及相對尺寸。
[0024]參考圖1-12，本發(fā)明提供了一種用于管路隔振抗沖的金屬橡膠-碟簧全金屬三向復合支座，管路通過三向符合支座01固定設置在甲板或穿艙板上，用于提高艦艇燃氣輪機進排氣管道高溫環(huán)境條件下的隔振抗沖性能。該三向復合支座01主要由鎖緊螺帽1、壓蓋
2、金屬橡膠網墊3、導向座4、碟形彈簧5、安裝座6、中心網套7和底盤8等部分組成。
[0025]具體的，如圖5a、5b所示，導向座4呈上端開口的桶狀，且其底部邊緣設計為一凸出的盤體41。如7a、7b所示，安裝座6呈上、下開口的桶狀，導向座4的下端設置在安裝座6內，且導向座4的外側壁、安裝座6的內側壁以及盤體之間形成一容置空間，該容置空間內設置有由若干碟形彈簧5和金屬橡膠網墊3組成的彈性機構，若干碟形彈簧5和金屬橡膠網墊3套設在導向座4上。如3a、3b所示，壓蓋2呈一中間設有通孔的蓋狀，壓蓋2套設在導向座4上端的外側壁上且壓在彈性機構上，將碟形彈簧5和金屬橡膠網墊3限制在導向座4與安裝座6組成的容置空間內。鎖緊螺母I下端通過螺紋與導向座4的上端相連，且鎖緊螺母I的邊緣壓在壓蓋2上，通過將鎖緊螺母I旋轉向下運動，壓緊壓蓋2，從而將若干碟形彈簧5和金屬橡膠網墊3設定在導向座4與安裝座6之間，且通過旋轉鎖緊螺母I可用來調整由碟形彈簧5和金屬橡膠網墊3組成的彈性機構的壓縮量。在本實施例中，安裝座4的底部還安裝有底盤8，底盤8四周上設置有安裝孔81，如圖9a、9b所示，三向復合支座Ol通過安裝孔81固定安裝到甲板或穿艙板上。
[0026]在本實施例中，若干碟形彈簧5以串聯(lián)(對合)和/或并聯(lián)(疊合)的多片連接形式設置在導向座4和安裝座6之間，如圖1中所示，其中相鄰碟形彈簧與碟形彈簧存在庫倫阻尼；當碟形彈簧5以串聯(lián)的方式布置時，承載能力不變，變形量相對較大，當碟形彈簧5以并聯(lián)的方式布置時，剛度、承載量相對較大，變形量不變；碟形彈簧5具有大承載能力和加載時的軟剛度特性，且可通過碟形彈簧5的連接形式、設置數目以及尺寸來實現(xiàn)不同的剛度及可容許的最大變形和承載特性。
[0027]金屬橡膠網墊3設置在疊合的碟形彈簧5之間或碟形彈簧5與壓蓋2之間，如圖1所示，當然并不以圖1中所示的排列方式為限，可根據具體情況進行分布；其中，碟形彈簧5和金屬橡膠網墊3的尺寸相同，即碟形彈簧5與金屬橡膠網墊3的直徑以及傾斜角度相同，相互間連接緊湊，質量輕巧；在本實施例中，碟形彈簧5可以翻邊并嵌入金屬橡膠網墊3內，使得兩者之間固定連接，從而增大振動、沖擊時碟形彈簧5與金屬橡膠網墊3之間的庫倫阻尼。
[0028]在本實施例中，碟形彈簧5具有大承載能力和加載時的軟剛度特性，是三向復合支座01的主要承力部件；金屬橡膠網墊3本身具有彈性，具有硬剛度特性，碟形彈簧5和金屬橡膠網墊3 —起設置能夠提供軟硬組合的剛度特性，當沖擊引起的支座變形量大于一定程度時，剛度曲線變?yōu)橛蔡匦?，能夠實現(xiàn)自動軟限位。本發(fā)明并不僅以圖1中的設置方式為限，具體運用時可通過選用不同尺寸的金屬橡膠網墊3與碟形彈簧5并采取不同碟形彈簧排布方式，來調整金屬橡膠網墊3和碟形彈簧5構成的彈性機構達到所需要的剛度特性，此處不作限制。
[0029]在本實施例中，安裝座6的內側壁上設置有一隔斷結構61，該隔斷結構61將安裝座6與導向座4之間形成的容置空間分割成上側的主隔振抗沖區(qū)011和下側的副隔振抗沖區(qū)012 ;其中，主隔振抗沖區(qū)011和副隔振抗沖區(qū)012內均設置有由金屬橡膠網墊3和碟形彈簧5構成的彈性機構，且主隔振抗沖區(qū)011內的彈性機構的剛度大于副隔振抗沖區(qū)012內的彈性機構的剛度，副隔振抗沖區(qū)012內的彈性機構的允許變形量大于主隔振抗沖區(qū)011內的彈性機構的允許變形量。
[0030]在管路受到振動、沖擊時，沖擊載荷通過過渡接頭傳遞以及伸出桿傳遞給壓蓋2和導向座4，使得壓蓋2和導向座4向下運動，使得主隔振抗沖區(qū)011內的金屬橡膠網墊3和碟形彈簧5首先受到壓力；剛性較大的主隔振抗沖區(qū)011內的金屬橡膠網墊3和碟形彈簧5起到較好的沖擊隔離效果，并通過金屬橡膠網墊與碟形彈簧間的摩擦以及碟形彈簧與碟形彈簧間庫倫阻尼的作用吸收一部分能量；另外由于主隔振抗沖區(qū)011內的金屬橡膠網墊和碟形彈簧剛度較大、變形量相對較小，使得金屬橡膠網墊3和碟形彈簧5在較大沖擊載荷的作用下位移量較小，從而防止沖擊載荷作用導致管路位移過大。而后在主隔振抗沖區(qū)011內金屬橡膠網墊3和碟形彈簧5的彈性恢復力的作用下，導向座4向上運動，副隔振抗沖區(qū)012內的金屬橡膠網墊3和碟形彈簧5受壓縮作用；一方面由于剛度較低，能夠實現(xiàn)較大的位移量，消耗大量的沖擊剩余能量；另一方面通過金屬橡膠網墊3與碟形彈簧5間以及金屬橡膠網墊3、碟形彈簧5與導向座4間的摩擦阻尼進一步吸收沖擊剩余能量。
[0031 ] 在本實施例中，導向座的內側設置有中心網套7，如圖8a、8b所示，中心網套7呈上下開口的桶狀，內襯在導向座4的內側壁上；中心網套7為環(huán)形金屬橡膠體，其提供的彈性變形能夠實現(xiàn)三向復合支座01在橫向承載方向的振動和沖擊隔離。
[0032]在本實施例中，鎖緊螺帽1、壓蓋2、導向座4均采用45號鋼制作而成，且其外表面涂有防銹漆以防腐蝕，安裝座6外表面上也涂有防銹漆。另外，本發(fā)明以金屬橡膠網墊、碟形彈簧以及中心網套作為承力部件，利用其金屬性質，使得本發(fā)明具有很好的高溫適應性，適用范圍廣且耐用。
[0033]本發(fā)明提供的用于管路隔振抗沖的金屬橡膠-碟簧全金屬三向復合支座，其裝配以及工作原理如下:
在裝配前檢查三向復合支座01中各零件外觀是否有損壞，螺紋部位是否完好等；并將所有零件清洗干凈，并用壓縮空氣吹干，表面涂機油，用于潤滑和防銹蝕。然后按照順序將個零件裝配成三向復合支座01，具體的，先將副隔振抗沖區(qū)012內金屬橡膠網墊、碟形彈簧套設在導向座4的下端上，導向座4從安裝座6的下端伸進安裝座6 ;將主隔振抗沖區(qū)011內金屬橡膠網墊、碟形彈簧套設導向座4的上端上，再將壓蓋2套設在導向座4的上端上；鎖緊螺帽I通過螺紋與導向座4的頂端相連，且其邊緣壓在壓蓋2上，安裝完畢，此時壓蓋2的底部與安裝座6的頂部之間存在一定的間隙，為壓蓋2受壓運動預留空間。
[0034]安裝完畢后，可旋轉鎖緊螺帽對金屬橡膠網墊、碟形彈簧組成的彈性機構進行預緊，根據壓蓋底端距離底盤的位置確定預壓縮量，從而確定鎖緊螺帽是否旋緊到位。在預緊時，能夠保證主、副隔振抗沖區(qū)012內的金屬橡膠網墊和碟形彈簧組均處于壓縮狀態(tài)，使得三向復合支座01整個的總剛度較小，這樣在小位移振動時的隔振頻率較低，隔振效果較優(yōu)。
[0035]預緊工作完成后，在鎖緊螺帽上連接拉桿，施加推拉力，檢查導向座4是否有位移，防止卡死，并在三向復合支座01表面噴銀灰漆，以適用于艦船管路系統(tǒng)的安裝。參考圖10-11，三向復合支座01通過伸出桿和萬向球鉸與管路03相連；具體的，伸出桿穿過壓蓋
2、中心網套7伸進導向座4的內部，并與導向座4通過螺紋連接；伸出桿的上端再通過萬向球鉸與一過渡接頭02相連，過度接頭02連接到管路03上，且使得三向復合支座01的中心軸與管路03的中心軸平行設置。
[0036]在三向復合支座01處于沖擊狀態(tài)時，由于碟形彈簧在大位移情況下為軟特性，而金屬橡膠的剛度特性為硬特性，因此，兩者的組合可以實現(xiàn)如圖12所示的軟硬特性剛度曲線；這樣在較大位移范圍內時，三向復合支座01處于低剛度區(qū)域，對于沖擊來臨瞬間能夠有效降低管路的加速度，能夠滿足沖擊隔離的要求；當位移大于一定程度時，剛度曲線變?yōu)橛蔡匦?，能夠實現(xiàn)自動的軟限位。因此，此三向復合支座能夠保證較小的相對位移，實現(xiàn)較好的隔沖效果和軟限位作用，使三向沖擊加速度響應和沖擊位移響應均能保持在合理范圍
綜上所述，本發(fā)明提供了一種用于管路隔振抗沖的金屬橡膠-碟簧全金屬三向復合支座，由金屬橡膠和碟形彈簧復合而成的全金屬隔振、抗沖擊結構，該隔振結構包括承受垂向振動和沖擊載荷的金屬橡膠網墊、碟形彈簧，承受橫向振動和沖擊載荷的中心網套，以及用于支撐和固定這些彈性元件的鎖緊螺帽、壓蓋、導向座、安裝座、底盤以及與管路相連接的伸出桿、萬向球鉸。本發(fā)明利用碟形彈簧的大承載能力和加載時的軟剛度特性、碟形彈簧與碟形彈簧之間的庫倫阻尼，以及金屬橡膠的庫倫阻尼和硬剛度特性，實現(xiàn)支座在垂向承載方向的軟硬剛度復雜特性和大的阻尼，并可以通過調整碟形彈簧的數目、尺寸和金屬橡膠的尺寸、數目等實現(xiàn)不同的承載能力、剛度曲線和位移行程。同時，本發(fā)明結構緊湊，質量輕巧，具有很好的高溫環(huán)境適應性。
[0037]本【技術領域】的技術人員應理解，本發(fā)明可以以許多其他具體形式實現(xiàn)而不脫離本發(fā)明的精神或范圍。盡管也已描述了本發(fā)明的實施例，應理解本發(fā)明不應限制為這些實施例，本【技術領域】的技術人員可如所附權利要求書界定的本發(fā)明精神和范圍之內作出變化和修改。
【權利要求】
1.一種用于管路隔振抗沖的金屬橡膠-碟簧全金屬三向復合支座，其特征在于，包括導向座、安裝座、壓蓋、鎖緊螺帽以及彈性機構，其中， 所述安裝座呈中空狀，所述導向座的下端設置在所述安裝座內； 所述導向座的外側壁與所部安裝座的內側壁之間形成一容置空間，所述彈性機構設置在所述容置空間內，且所述彈性機構套設在所述導向座上； 所述導向座的上端伸出所述安裝座，所述壓蓋套設在所述導向座上并壓在所述彈性機構上，所述鎖緊螺母與所述導向座的上端相連且壓在所述壓蓋的端面上； 所述彈性機構由若干碟形彈簧和若干金屬橡膠網墊組成。
2.根據權利要求1所述的用于管路隔振抗沖的金屬橡膠-碟簧全金屬三向復合支座，其特征在于，所述導向座的內側設置有一隔斷結構，所述隔斷結構將所述容置空間分割成上側的主隔振抗沖區(qū)和下側的副隔振抗沖區(qū)。
3.根據權利要求2所述的用于管路隔振抗沖的金屬橡膠-碟簧全金屬三向復合支座，其特征在于，所述主隔振抗沖區(qū)內設置的碟形彈簧和金屬橡膠網墊所產生的剛度大于所述副隔振抗沖區(qū)內設置的碟形彈簧和金屬橡膠網墊所產生的剛度。
4.根據權利要求1或3所述的用于管路隔振抗沖的金屬橡膠-碟簧全金屬三向復合支座，其特征在于，所述碟形彈簧采用對合和/或疊合的多片連接方式設置在所述容置空間內。
5.根據權利要求4所述的用于管路隔振抗沖的金屬橡膠-碟簧全金屬三向復合支座，其特征在于，所述金屬橡膠網墊與所述碟形彈簧的直徑和傾斜角相同，且所述金屬橡膠網墊設置在相互疊合的碟形彈簧之間或碟形彈簧與所述壓蓋之間。
6.根據權利要求5所述的用于管路隔振抗沖的金屬橡膠-碟簧全金屬三向復合支座，其特征在于，所述碟形彈簧嵌入所述金屬橡膠網墊內。
7.根據權利要求1或3所述的用于管路隔振抗沖的金屬橡膠-碟簧全金屬三向復合支座，其特征在于，還包括中心網套，所述導向座呈中空狀，且所述中心網套內襯在所述導向座的內側壁上。
8.根據權利要求7所述的用于管路隔振抗沖的金屬橡膠-碟簧全金屬三向復合支座，其特征在于，所述中心網套為環(huán)形金屬橡膠體。
9.根據權利要求1或3所述的用于管路隔振抗沖的金屬橡膠-碟簧全金屬三向復合支座，其特征在于，還包括底盤，所述底盤與所述安裝座的下端相連，且所述底盤上設置有安裝孔，用于將所述用于管路隔振抗沖的金屬橡膠-碟簧全金屬三向復合支座安裝到目標位置上。
10.根據權利要求1或3所述的用于管路隔振抗沖的金屬橡膠-碟簧全金屬三向復合支座，其特征在于，所述鎖緊螺帽、壓蓋以及導向座采用45號鋼制造而成。
11.根據權利要求1或3所述的用于管路隔振抗沖的金屬橡膠-碟簧全金屬三向復合支座，其特征在于，所述鎖緊螺帽、壓蓋、導向座以及安裝座的外表面上涂有防銹漆。
【文檔編號】F16L3/08GK103711990SQ201310669447
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權日:2013年12月11日
【發(fā)明者】陳鋒, 黃修長, 殷彩玉, 華宏星, 諶勇 申請人:上海交通大學