一種新型的高靜低動(dòng)剛度的分段線性隔振器及其工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲控制領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種新型的高靜低動(dòng)剛度的分段線 性隔振器及其工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 振動(dòng)隔離是具有悠久發(fā)展歷史和廣泛工程應(yīng)用的減振措施，目前使用最為廣泛的 是線性隔振器。在振動(dòng)隔離技術(shù)中，減小隔振器剛度是提高隔振效果的一般方法，但隔振器 剛度不可W無(wú)限制降低，因?yàn)檫^(guò)于柔軟的隔振器受機(jī)器重力作用將出現(xiàn)很大的靜變形量， 使系統(tǒng)穩(wěn)定性變差。理想的隔振裝置應(yīng)具有高的靜剛度和低的動(dòng)剛度，高的靜剛度是保證 系統(tǒng)安裝精度和穩(wěn)定性的必要措施，盡可能低的動(dòng)剛度才能保證盡可能高的隔振效果。
[0003] 鑒于低頻隔振一直是比較困難的問(wèn)題，為了提高隔振效果，一些非線性隔振器，如 空氣彈黃、鋼絲繩隔振器等，在工程實(shí)際中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。一般認(rèn)為，非線性隔振器可 W實(shí)現(xiàn)比線性隔振器更低的固有頻率。近年來(lái)在非線性隔振器技術(shù)的一些研究報(bào)道中，提 及了一種負(fù)剛度機(jī)制，通過(guò)設(shè)計(jì)正負(fù)剛度并聯(lián)的非線性隔振器，實(shí)現(xiàn)高靜低動(dòng)剛度隔振機(jī) 理。例如，由斜向布置的薄壁梁和豎直彈黃并聯(lián)組成一種正負(fù)剛度并聯(lián)的彈性機(jī)構(gòu)；或?qū)?一個(gè)機(jī)械彈黃與一對(duì)磁性彈黃并聯(lián)，當(dāng)隔振對(duì)象偏離靜平衡位置時(shí)，由磁性彈黃提供負(fù)剛 度機(jī)制。該些正負(fù)剛度并聯(lián)隔振器設(shè)計(jì)可W降低隔振器的基頻，從而改善中、低頻的隔振效 果。但是該種隔振器的缺點(diǎn)是在靜平衡位置的穩(wěn)定性差，外界載荷的變化可能使系統(tǒng)大幅 度偏離平衡位置，因而不適用于對(duì)穩(wěn)定性有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合，如有發(fā)動(dòng)機(jī)軸對(duì)中要求的系 統(tǒng)。
[0004] 當(dāng)前非線性隔振器設(shè)計(jì)普遍存在一些問(wèn)題；（1)在靜平衡位置的穩(wěn)定性差，外界 載荷的變化可能使系統(tǒng)大幅度偏離平衡位置；（2)在低頻階段的隔振效果不好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種新型的高靜低動(dòng)剛度的分段線性隔振 器及其工作方法，該分段線性隔振器能夠?qū)崿F(xiàn)高的靜剛度和低的動(dòng)剛度性能要求，從而達(dá) 到既保證靜平衡位置穩(wěn)定性，又有效提高低頻隔振效果的目的。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案：
[0007] -種新型的高靜低動(dòng)剛度的分段線性隔振器，包括上段彈黃、中間段彈黃和下段 彈黃=段串聯(lián)的彈黃；
[0008] 當(dāng)隔振對(duì)象安裝在所述分段線性隔振器的上方時(shí)，上段彈黃產(chǎn)生靜壓縮量，中間 段彈黃處于預(yù)壓縮狀態(tài)產(chǎn)生預(yù)壓縮量，且預(yù)壓縮量大于隔振對(duì)象重量，下段彈黃處于預(yù)拉 伸狀態(tài)產(chǎn)生預(yù)拉伸量，且預(yù)拉伸量也大于隔振對(duì)象重量。
[0009] 所述上段彈黃、中間段彈黃和下段彈黃均為線性彈黃，其剛度分別為Ki、K2和K3。
[0010] 所述中間段彈黃的剛度馬與下段彈黃的剛度K3相等。
[0011] 所述分段線性隔振器包括=種工作狀態(tài)：
[0012] 當(dāng)隔振對(duì)象安裝在所述分段線性隔振器的上方，上段彈黃產(chǎn)生靜壓縮量，此時(shí)分 段線性隔振器處于靜平衡工作狀態(tài)，其剛度值ki=K1;
[0013] 當(dāng)隔振對(duì)象產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，向下的交變激勵(lì)與隔振對(duì)象重力之和大于中間段彈黃的 預(yù)壓縮量時(shí)，隔振器處于壓縮工作狀態(tài)，其剛度值k2滿足：
[0014]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種新型的高靜低動(dòng)剛度的分段線性隔振器，其特征在于，包括上段彈簧、中間段彈 簧和下段彈簧三段串聯(lián)的彈簧； 當(dāng)隔振對(duì)象安裝在所述分段線性隔振器的上方時(shí)，上段彈簧產(chǎn)生靜壓縮量，中間段彈 簧處于預(yù)壓縮狀態(tài)產(chǎn)生預(yù)壓縮量，且預(yù)壓縮量大于隔振對(duì)象重量，下段彈簧處于預(yù)拉伸狀 態(tài)產(chǎn)生預(yù)拉伸量，且預(yù)拉伸量也大于隔振對(duì)象重量。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種新型的高靜低動(dòng)剛度的分段線性隔振器，其特征在于，所 述上段彈簧、中間段彈簧和下段彈簧均為線性彈簧，其剛度分別為K n 1(2和K 3。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種新型的高靜低動(dòng)剛度的分段線性隔振器，其特征在于，所 述中間段彈簧的剛度K2與下段彈簧的剛度K 3相等。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種新型的高靜低動(dòng)剛度的分段線性隔振器，其特征在于，所 述分段線性隔振器包括三種工作狀態(tài)： 當(dāng)隔振對(duì)象安裝在所述分段線性隔振器的上方，上段彈簧產(chǎn)生靜壓縮量，此時(shí)分段線 性隔振器處于靜平衡工作狀態(tài)，其剛度值Ic1= K 1; 當(dāng)隔振對(duì)象產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，向下的交變激勵(lì)與隔振對(duì)象重力之和大于中間段彈簧的預(yù)壓 縮量時(shí)，隔振器處于壓縮工作狀態(tài)，其剛度值k2滿足：
當(dāng)隔振對(duì)象產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，向上的交變激勵(lì)與隔振對(duì)象重力之差大于下段彈簧的預(yù)拉伸 量時(shí)，隔振器處于拉伸工作狀態(tài)，其剛度值k3滿足：
5. 如權(quán)利要求2或4所述的一種新型的高靜低動(dòng)剛度的分段線性隔振器，其特征在于， 所述上段彈簧的剛度為K1滿足下列條件： δ mg/K 1 其中，Ss表示分段線性隔振器的最大定靜沉降量；m表示隔振對(duì)象的質(zhì)量。
6. -種如權(quán)利要求1所述的新型的高靜低動(dòng)剛度的分段線性隔振器的工作方法，其特 征在于，包括： (1) 當(dāng)隔振對(duì)象安裝在所述分段線性隔振器的上方，上段彈簧產(chǎn)生靜壓縮量，此時(shí)分段 線性隔振器處于靜平衡工作狀態(tài)，分段線性隔振器的剛度值Ic 1與上段彈簧的剛度K i相等； (2) 當(dāng)隔振對(duì)象產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，向下的交變激勵(lì)與隔振對(duì)象重力之和大于中間段彈簧的 預(yù)壓縮量時(shí)，隔振器處于壓縮工作狀態(tài)，分段線性隔振器的剛度值k 2等于上段彈簧與中間 段彈簧串聯(lián)的剛度值，且k2< k 1; (3) 當(dāng)隔振對(duì)象產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，向上的交變激勵(lì)與隔振對(duì)象重力之差大于下段彈簧的預(yù) 拉伸量時(shí)，隔振器處于拉伸工作狀態(tài)，分段線性隔振器的剛度值匕等于上段彈簧與下段彈 簧串聯(lián)的剛度值，且k 3<ki。
7. 如權(quán)利要求6所述的一種新型的高靜低動(dòng)剛度的分段線性隔振器的工作方法，其特 征在于，所述中間段彈簧的剛度K2與下段彈簧的剛度K 3相等。
8. 如權(quán)利要求6所述的一種新型的高靜低動(dòng)剛度的分段線性隔振器的工作方法，其特 征在于，所述上段彈簧的剛度為K1滿足下列條件： δ mg/K 1 其中，Ss表示分段線性隔振器的最大定靜沉降量；m表示隔振對(duì)象的質(zhì)量。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種新型的高靜低動(dòng)剛度的分段線性隔振器及其工作方法，其中該分段線性隔振器包括上段彈簧、中間段彈簧和下段彈簧三段串聯(lián)的彈簧；當(dāng)隔振對(duì)象安裝在所述分段線性隔振器的上方時(shí)，上段彈簧產(chǎn)生靜壓縮量，中間段彈簧處于預(yù)壓縮狀態(tài)產(chǎn)生預(yù)壓縮量，且預(yù)壓縮量大于隔振對(duì)象重量，下段彈簧處于預(yù)拉伸狀態(tài)產(chǎn)生預(yù)拉伸量，且預(yù)拉伸量也大于隔振對(duì)象重量。該分段線性隔振器能夠?qū)崿F(xiàn)高的靜剛度和低的動(dòng)剛度性能要求，從而達(dá)到既保證靜平衡位置穩(wěn)定性，又有效提高低頻隔振效果的目的。
【IPC分類】F16F7-104
【公開(kāi)號(hào)】CN104763765
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510168658
【發(fā)明人】霍睿, 張道坤, 李淑穎, 王志東
【申請(qǐng)人】山東大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年4月10日