本發(fā)明涉及擬零剛度隔振裝置，更準(zhǔn)確地說，是一種以形狀記憶合金絲超彈性機(jī)理為依據(jù)的隔振裝置。

背景技術(shù)：

隔振裝置可以有效地隔離機(jī)械設(shè)備上的振動(dòng)，減少振動(dòng)噪聲產(chǎn)生的有害影響，因此是船舶、車輛以及工程機(jī)械等設(shè)備的重要組成部分。集成度越來越高的芯片生產(chǎn)工藝需要越來越精密的隔振平臺(tái)，以對(duì)地球的脈動(dòng)，潮汐引力等引起的低頻微幅振動(dòng)有效進(jìn)行隔離。在艦船工業(yè)中，長期以來浮筏隔振技術(shù)已經(jīng)能夠十分有效的隔離艦艇的高頻振動(dòng)，但對(duì)低頻振動(dòng)沒有很好的隔離辦法，低頻振動(dòng)能否控制好，已經(jīng)成為潛艇發(fā)展的瓶頸。除此之外，汽車座椅上的低頻振動(dòng)會(huì)增大駕駛員患腰背部疾病的概率，給他們帶來身體和精神上的傷害，但一直以來，動(dòng)激勵(lì)的隔離和抑制，都是難以解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有低頻隔振技術(shù)的不足，提出了一種基于形狀記憶合金絲超彈性效應(yīng)的新型擬零剛度隔振裝置。本發(fā)明提出的擬零剛度隔振裝置，采用形狀記憶合金絲作為彈性元件，通過對(duì)形狀記憶合金絲的預(yù)拉伸處理，使其工作在超彈性工作區(qū)間。在此超彈性工作區(qū)間，形狀記憶合金絲較大的變形引起的恢復(fù)力基本保持不變，因此形狀記憶合金隔振裝置可以取得超低動(dòng)剛度。以形狀記憶合金絲為彈性元件的隔振裝置，可以有效隔離低頻的振動(dòng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述要求，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：本發(fā)明提出的擬零剛度隔振裝置主要由上蓋板、滑輪組、形狀記憶合金絲、工作平臺(tái)、柔性薄膜（波紋管），流體介質(zhì)裝置等部件組成。

所述流體介質(zhì)裝置兩端分別為一箱體，中間相通。左端箱體上側(cè)與工作平臺(tái)相連接，右端箱體上側(cè)與上蓋板相連接，連接處采用柔性薄膜連接，柔性薄膜具有良好伸縮性。工作平臺(tái)與上蓋板面積比為10:1（可根據(jù)需要調(diào)整）。裝置內(nèi)部為流體（氣體，液體均可，根據(jù)需要選擇）。

所述工作平臺(tái)上放置需要隔振的動(dòng)力裝置等振源。

所述上蓋板裝置與流體介質(zhì)裝置右端箱體通過柔性薄膜相連。上蓋板兩側(cè)分別固定滑輪組。

所述滑輪組左右兩側(cè)各三組，分別固定于上蓋板、流體介質(zhì)裝置右端箱體上部、底部，每側(cè)的三組滑輪組之間以形狀記憶合金絲纏繞。最底部滑輪組處安裝搖柄，對(duì)形狀記憶合金絲進(jìn)行預(yù)拉伸處理?；喗M數(shù)及合金絲纏繞圈數(shù)可根據(jù)激振力大小進(jìn)行選擇控制。

所述形狀記憶合金絲必須工作在超彈性工作區(qū)內(nèi)。

此擬零剛度隔振裝置主要具有很高的靜態(tài)支撐剛度和基本為零的動(dòng)態(tài)振動(dòng)剛度。相比于傳統(tǒng)隔振方式，可以有效的使隔振系統(tǒng)的固有頻率基本為零，下面詳細(xì)描述如何實(shí)現(xiàn)上述特點(diǎn)：

當(dāng)振源靜止沒有振動(dòng)時(shí)，流體介質(zhì)裝置中充滿流體，通過搖柄對(duì)纏繞在滑輪組之間的形狀記憶合金絲進(jìn)行預(yù)拉伸，預(yù)拉伸后形狀記憶合金絲受到應(yīng)力作用，使上蓋板受到向下的拉力，擠壓流體，產(chǎn)生壓強(qiáng)。因工作平臺(tái)的面積是上蓋板面積的數(shù)十倍，所以相同的壓強(qiáng)下，工作平臺(tái)所受支持力是合金絲所受應(yīng)力的數(shù)十倍，合金絲纏繞的圈數(shù)可以根據(jù)振源的質(zhì)量進(jìn)行選擇控制。這樣，合金絲較小的應(yīng)力可以支持較大重量的振源，利于合金絲充分作用于超彈性區(qū)域。調(diào)節(jié)合金絲預(yù)拉伸量，使得工作平臺(tái)底面所受的作用力與振源重量相等，以支撐振源質(zhì)量。這樣就可以很好的保證其靜態(tài)下的支撐剛度。無需精密調(diào)節(jié)裝置，就可以保證其在靜止?fàn)顟B(tài)下的支撐穩(wěn)定性。

隔振裝置處于工作狀態(tài)時(shí)，工作平臺(tái)上下振動(dòng)，會(huì)使得流體介質(zhì)裝置內(nèi)腔容積發(fā)生變化，從而引起內(nèi)部壓強(qiáng)產(chǎn)生變化，但是工作平臺(tái)、上蓋板與流體介質(zhì)裝置之間連接的柔性薄膜具有良好的伸縮性，壓力增強(qiáng)會(huì)使柔性薄膜面積更加伸展，增大內(nèi)腔容積，降低內(nèi)腔壓強(qiáng)；反之亦然。使得流體介質(zhì)裝置內(nèi)壓力保持相對(duì)恒定，整體維持一個(gè)相對(duì)恒定的較高的靜剛度實(shí)現(xiàn)對(duì)振源的支撐。

當(dāng)工作平臺(tái)上振源振動(dòng)時(shí)，工作平臺(tái)位置發(fā)生上下偏移，會(huì)使上蓋板的位置發(fā)生相反的偏移，因工作平臺(tái)的面積是上蓋板面積的數(shù)十倍，所以，上蓋板上下移動(dòng)的距離會(huì)是工作平面的數(shù)十倍，使合金絲有較為明顯的應(yīng)變，利于合金絲充分發(fā)揮作用。分別固定在上蓋板和流體介質(zhì)裝置上的滑輪組之間也會(huì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使纏繞在滑輪組上面的形狀記憶合金絲的拉伸率不斷發(fā)生變化，即，應(yīng)變發(fā)生變化。而采用的形狀記憶合金絲是一種具有滯回曲線寬度極窄特點(diǎn)的合金絲，經(jīng)過預(yù)拉伸處理達(dá)到超彈性區(qū)域后，在一定范圍內(nèi)，其應(yīng)變無論是繼續(xù)增加抑或減少，所受恢復(fù)力大小基本維持不變，即靜態(tài)剛度基本不變，動(dòng)態(tài)剛度基本為零。因此，在振動(dòng)時(shí)，形狀記憶合金絲可以維持基本為零的動(dòng)剛度，使得系統(tǒng)的諧振頻率接近于零。因此，本隔振裝置能有效隔離超低頻振動(dòng)。

和傳統(tǒng)隔振裝置相比，本擬零剛度隔振裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1. 用形狀記憶合金絲代替?zhèn)鹘y(tǒng)的彈性元件，通過對(duì)形狀記憶合金絲的預(yù)處理使其工作在超彈性區(qū)域，在此區(qū)域工作的形狀記憶合金絲在產(chǎn)生較大的變形時(shí)，恢復(fù)力基本保持不變，因此，形狀記憶絲可以取得超低的動(dòng)剛度，使得系統(tǒng)的諧振頻率接近于零。因此，本隔振裝置能有效隔離超低頻振動(dòng)。

2. 本隔振裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，工作平臺(tái)與上蓋板面積比可根據(jù)需要調(diào)整；流體介質(zhì)裝置內(nèi)部為流體，可根據(jù)需要選擇；滑輪組數(shù)及合金絲纏繞圈數(shù)也可根據(jù)激振力大小進(jìn)行選擇控制，工作帶寬具有自適應(yīng)能力。

3. 因工作平臺(tái)的面積是上蓋板面積的數(shù)十倍，所以相同的壓強(qiáng)下，工作平臺(tái)所受支持力是合金絲所受應(yīng)力的數(shù)十倍，這樣，合金絲較小的應(yīng)力可以支持較大重量的振源，利于合金絲充分作用于超彈性區(qū)域。同樣因工作平臺(tái)的面積是上蓋板面積的數(shù)十倍，所以，上蓋板上下移動(dòng)的距離會(huì)是工作平面的數(shù)十倍，使合金絲有較為明顯的應(yīng)變，利于合金絲充分發(fā)揮作用。

所以，本發(fā)明提出一種采用形狀記憶合金的隔振裝置，將隔振系統(tǒng)的固有頻率大幅降低至基本為零，從根本上解決現(xiàn)有的低頻隔振所遭遇的技術(shù)難題，且結(jié)構(gòu)簡單，工作帶寬具有自適應(yīng)能力。

附圖說明

圖1 是采用形狀記憶合金絲的滯回曲線示意圖；

圖2是隔振裝置無振動(dòng)時(shí)的示意圖；

圖3是隔振裝置工作平臺(tái)向下振動(dòng)時(shí)的示意圖；

圖4是隔振裝置滑輪組具體分布的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面通過附圖來說明本發(fā)明的設(shè)計(jì)思想。

如圖1所示，A點(diǎn)是形狀記憶合金絲經(jīng)預(yù)拉伸處理后在滯回曲線上的位置點(diǎn)，B點(diǎn)是合金絲在A點(diǎn)預(yù)處理基礎(chǔ)上應(yīng)變繼續(xù)增大后達(dá)到的位置點(diǎn)，C點(diǎn)是在A點(diǎn)預(yù)拉伸長度基礎(chǔ)上應(yīng)變減小時(shí)的位置點(diǎn)?？梢钥闯?，A、B都在滯回曲線的上平臺(tái)，縱坐標(biāo)（應(yīng)力）不變；而C處于滯回曲線下平臺(tái)，由于滯回曲線寬度極窄，上下平臺(tái)幾乎重合，所以A、C的縱坐標(biāo)（應(yīng)力）幾乎相同。綜上，此種形狀記憶合金絲在超彈性范圍內(nèi)，應(yīng)變無論增大還是縮小，恢復(fù)力基本保持不變，即靜態(tài)剛度基本不變，動(dòng)態(tài)剛度基本為零。

如圖2所示，本實(shí)施例中工作平臺(tái)1上安置有振源，流體介質(zhì)裝置3內(nèi)充滿流體，工作平臺(tái)1與流體介質(zhì)裝置3之間通過柔性薄膜2連接，上蓋板6與流體介質(zhì)裝置3之間通過柔性薄膜5連接。上蓋板6、流體介質(zhì)裝置右端箱體上部、底部分別安有滑輪組7、8、10，滑輪組7、10、8之間纏繞形狀記憶合金絲9，滑輪組10上安有搖柄，形狀記憶合金絲9須經(jīng)搖柄預(yù)拉伸處理至超彈性階段。

本實(shí)施例中振源工作時(shí)，工作臺(tái)1不斷上下振動(dòng)，使工作臺(tái)1、柔性薄膜2、流體介質(zhì)裝置3之間的容積發(fā)生變化，當(dāng)工作臺(tái)1下降時(shí)，壓縮內(nèi)腔，導(dǎo)致流體壓強(qiáng)增大，柔性薄膜2、5受壓，面積進(jìn)一步拉伸，內(nèi)腔容積增大。如圖3所示，工作臺(tái)1下降，柔性薄膜2、5受壓，上蓋板6上升，壓強(qiáng)減小恢復(fù)到原流體壓強(qiáng)；反之亦然。上述過程使得流體介質(zhì)裝置3內(nèi)壓力始終保持恒定，使得裝置整體維持一個(gè)相對(duì)恒定的較高的靜剛度實(shí)現(xiàn)對(duì)振源的支撐。

本實(shí)施例中振源工作時(shí)，振動(dòng)傳遞到工作臺(tái)1上，工作臺(tái)1不斷上下振動(dòng)，如圖3所示，當(dāng)工作臺(tái)1有向下的位移時(shí)，滑輪組7、8、10上的形狀記憶合金絲9伸長，據(jù)前面介紹的形狀記憶合金絲特性，纏繞在滑輪組7、8、10的形狀記憶合金絲9上所受應(yīng)力幾乎不變，系統(tǒng)獲得了幾乎不變的靜剛度和幾乎為零的動(dòng)剛度，反之亦然，從而使得整個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)獲得了接近于零的固有頻率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)超低頻隔振效果。

如圖4所示，是隔振裝置滑輪組具體分布的示意圖，滑輪組兩側(cè)對(duì)稱分布，滑輪組數(shù)及合金絲纏繞圈數(shù)可根據(jù)激振力大小進(jìn)行選擇控制。

本發(fā)明的技術(shù)方案不限于上述具體實(shí)施例的限制，凡是根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案做出的技術(shù)變形，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。