複合阻尼彈性支座的製作方法

2023-08-05 18:01:26

專利名稱：複合阻尼彈性支座的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種複合阻尼彈性支座，用於船舶、車輛、建築和各類機 電設備和設施的抗震、緩衝和振動隔離。
背景技術：
船舶、車輛、建築和各類機電設備和設施系統在一般中、高頻小幅振動幹 擾情況下要求具有平穩的工作環境和合理的振動隔離效果，而在受到不定期的 外來大衝擊(如爆炸、地震、強顛簸或飛機降落到艦船甲板上時的衝擊)時系 統又應具備對輸入大能量的充分吸收和消耗功能，以降低設備和工作人員身上 的衝擊響應，並能確保系統不失穩，保護設備正常運行和工作人員的人身安全。 在振動控制技術領域這是一個有待繼續解決的矛盾性問題。
解決這一矛盾性技術問題，設備的支座或工作人員場所的基礎(如船員艙 室)應具有自動對不同動態環境的適應性，即具有自動變剛度特性。系統在小 幅振動時因剛度比較大，運行平穩且有合理的振動隔離效果；而在大位移衝擊 來臨時自動轉換為足夠低的剛度以提高系統對衝擊的隔離效果，同時還應能保 證設備在這種情況下不失穩和處於正常工作狀態。
現有技術最普遍採用的是隔振器(減震器)和緩衝器對動態系統作彈性支 承。這對中、高頻外激勵或小位移幹擾比較有效，而對低頻(一般《6Hz)外來 大位移幹擾的隔離控制難於實現，對爆炸類衝擊波或地震波的隔離效果更差。 為了提高系統對低頻幹擾的隔離效果，目前工程中採用了空氣彈簧或多層鋼板 夾橡膠形成的隔離技術。空氣彈簧由橡膠製成的空氣橡膠製成，能滿足低頻隔
振要求，但其最大難題是如何解決膠囊中氣體的洩漏和橡膠材料的物理強度與 壽命問題，同時，膠囊對瞬態高內壓強度的要求很難實現；多層鋼板橡膠減震
器也同樣存在橡膠的物理強度與壽命限制且自重大，同時很難實現低頻特性要
求；而最關鍵的是上述產品都不具備自動變剛度功能，對大位移振動衝擊幹擾 的適應能力差且容易產生膠體斷裂，這些缺陷難以滿足系統對特定的環境要求、 運行的穩定性與可靠性要求。
實用新型內容
本實用新型的目的在於克服上述不足之處，提供一種具有自動變剛度特性 的複合阻尼彈性支座，能自動適應工程系統在不同環境下的隔振、抗震、緩衝 和結構安全可靠等綜合性技術要求，尤其是大位移衝擊輸入環境下的安全P方 護。
本實用新型的主要解決方案是這樣實現的
由不鏽鋼絲經螺旋擰合而成的多股不鏽鋼絲絞合線按對稱排列方式固定在 金屬夾持板和連接板上，再與安裝底板聯接，構成本實用新型複合阻尼彈性支 座的環狀彈性主體；由阻尼氣缸、活塞、鎖緊螺母、減震塊和緩衝墊組成的阻 尼緩衝裝置連接在環狀彈性主體的安裝底板和連接板之間，組成本實用新型復 合阻尼彈性支座。
所述的多股鋼絲絞合線是由49一163根不鏽鋼絲經螺旋擰合而成，絲與絲 間在相對滑動時所產生的幹摩擦阻尼可有效地消耗外來運動能量，使環狀彈性 主體呈現非線性阻尼特徵，削減系統在振動峰值響應狀態下的動力放大係數， 且這种放大係數將隨系統運動速度的增加而減小。
所述的環狀彈性主體是由上述多股鋼絲絞合線組裝而成，其在垂向受壓縮
過程中的剛度為非線性軟化型特徵，即其垂向剛度隨著外來振動和衝擊幹擾幅 值的增加而降低，系統對振動和衝擊的隔離效果也隨外來振動和衝擊的幹擾幅 值增大而提高，使系統實現對不同外來振動與衝擊幹擾的平穩隔離。改變鋼絲 的直徑、股數、擰合螺栓角、環狀體外形尺寸等結構參數，可實現本實用新型 不同的剛度、阻尼特性和垂向承載能力。
所述的阻尼緩衝機構與環狀彈性主體並聯構成本實用新型複合阻尼彈性支 座。活塞在阻尼緩衝機構氣缸體內的有效行程為本實用新型在承受外來大位移 衝擊幹擾時的瞬間最大位移。阻尼緩衝機構內所設置的減震塊按預設計剛度特 性要求設計。在初始裝配狀態下，阻尼緩衝機構內的活塞與環狀彈性主體上的 連接板相連並預壓縮在減震塊上，根據本實用新型靜承載能力的設計要求和減 震塊的剛度特性確定減震塊的靜態預壓縮量，使本實用新型在初始裝配狀態下 具備有設定的靜承載能力和合理的初始剛度。本實用新型的安裝底板藉助螺栓 與工程基礎相聯，設備(或工作人員工作室的地板)用螺栓固在本實用新型的 連接板上，從而實現工程基礎與設備(或工作人員上)之間的彈性聯接。
本實用新型中除減震塊和緩衝墊以外的所有金屬結構件均由不鏽鋼、高強 度結構鋼或高強度鋁合金材料製成，結構強度高，能適應各類不同的使用環境 要求。
本實用新型與已有技術相比具有以下優點
本實用新型具有自動變剛度特性，既能滿足工程系統在正常工作時的小幅 振動幹擾下具有平穩性，又能自動實現在瞬間低頻大位移幹擾下具有顯著的隔 離效果並確保系統運行的安全穩定。解決了提高低頻隔振效果、衝擊安全性和 正常工作狀態下的平穩性三者之間的矛盾。同時，本實用新型具有非線性剛度
和非線性阻尼特性，在不同的動態環境下能自動改善系統對振動衝擊的隔離效 果。結構簡單，使用壽命長、維護成本低。
本實用新型適用於船用浮動艙室和設備的緩衝基座、車輛彈性座椅、工程 建築和工程設施的抗震基礎、各種機電設備和設施的彈性基座，滿足工程系統 對隔振、抗震和緩衝的技術要求，特別是對低頻大位移衝擊幹擾的安全防護要 求。


圖1為本實用新型複合阻尼彈性支座實施例總裝配圖(剖視圖)； 圖2為本實用新型複合阻尼彈性支座實施例總裝配圖(側視圖)； 圖3為本實用新型複合阻尼彈性支座的環狀彈性主體結構示意圖 圖4為本實用新型中環狀彈性主體的安裝底板示意圖 圖5為本實用新型複合阻尼彈性支座的阻尼緩衝機構結構示意圖 圖6 圖9為實用新型本中阻尼緩衝機構內減震塊的不同結構示意圖 圖10為本實用新型複合阻尼彈性支座的靜負載變形特性曲線示意圖具體實施方式
下面本實用新型將結合附圖中的實施例作進一步描述 如附圖1、附圖2所示，說明本實用新型主要由多股不鏽鋼絲絞合線5、
金屬夾持板7、安裝底板3和連接板4經螺紋聯接組成的環狀彈性主體與由阻尼 氣缸9、活塞2、減震塊10、緩衝墊11和鎖緊螺母12組裝成的阻尼緩衝機構並 聯而成，環狀彈性主體與阻尼緩衝機構之間採用螺紋聯接方式。阻尼緩衝機構 置於環狀彈性主體的安裝底板3和連接板4的中間位置，阻尼緩衝機構的上端 通過活塞2上的螺紋與環狀彈性主體的連接板4相聯接，下端採用螺釘1與環
狀彈性主體的安裝底板3相聯接，從而構成本實用新型整體。工程應用時，環 狀彈性主體的安裝底板3與基礎之間採用螺栓聯接，連接板4與工程設備之間 也採用螺栓相聯，使工程設備與基礎間形成隔振緩衝彈性聯接。
如附圖3所示，為本實用新型中的環狀彈性主體結構示意圖。多股鋼絲絞 合線5是由49-163根不鏽鋼絲經螺旋擰合而成，再按附圖1、附圖2所示的左 右對稱的排列方式將不少於8根等長度多股鋼絲絞合線5等距離地排列組裝， 每根多股鋼絲絞合線5的一端採用螺釘6夾緊於二塊金屬夾持板7中間，另一 端採用嵌壓方式固定在連接板4的孔中。最後用螺釘8將二組金屬夾持板7分 別固定在安裝底板3的左右兩邊，構成本實用新型的環狀彈性主體。改變組成 鋼絲絞合線5的鋼絲直徑、股數與擰合螺栓角、環狀彈性主體的環狀尺寸，可 改變環狀彈性主體在垂向上的壓縮剛度和非線性特徵。
如附圖4所示，為本實用新型中環狀彈性主體內安裝底板3的示意圖。安 裝底板3由鋼板壓延或鑄造成型，其與底平面間的角度a可按設計需要確定， 一般不大於45。，不同的角度ci將會直接影響環狀彈性主體在垂向上的壓縮剛 度大小和非線性特徵。
如附圖5所示，為本實用新型中的阻尼緩衝機構結構示意圖。主要由阻尼 氣缸9、活塞2、減震塊IO、緩衝墊11和鎖緊螺母12構成。阻尼氣缸9的內腔 在垂向的有效空間為系統的預設計垂向最大動態位移量。在氣缸內底部圓周方 向均勻排列有不少於4個阻尼孔13，合理的阻尼孔的直徑和長度可使得活塞在 往復運動過程中在氣缸內形成的正負壓力能最有效地吸收和消耗活塞運動能 量。在正常工作狀態下，阻尼氣缸5內活塞2的上端面依靠環狀彈性主體的預 壓縮恢復力緊緊壓縮減震塊10，減震塊10在預壓縮環狀下的剛度與環狀彈性主
體中多股不鏽鋼絲絞合線5形成的環狀體在預壓縮狀態下的剛度的疊加，形成 本實用新型在正常工作狀態下的垂向擬線性綜合剛度。改變減震塊的剛度特性 和環狀彈性主體的剛度特性，將改變本實用新型在正常工作狀態下的擬線性綜
合剛度。設置於阻尼氣缸9底部的緩衝墊11用於防止活塞向下運動時與安裝底 板3產生剛性碰撞。緩衝墊ll由橡膠類材料製成。
如附圖6 附圖9所示，說明本實用新型的阻尼緩衝機構內設置的減震塊 IO的不同斷面結構形狀附圖6為Y形，附圖7為V形，附圖8為環形，附圖 9為口字形。不同的結構形狀將形成減震塊不同的垂向壓縮剛度特性。減震塊 10是由橡膠類或不鏽鋼絲網類材料模壓成形。
如附圖IO所示，說明本實用新型複合阻尼彈性支座在垂向外加載荷作用下 的變形特徵。附圖10中的點A表示為本實用新型在正常工作狀態下的平衡點， 此點所對應的載荷值為正常工作狀態下的靜載荷，所對應的變形為正常工作狀 態下的靜變形量。附圖10中的點B為本實用新型的剛度轉變點，其對應的載荷 值為系統在中、高頻小振幅外來幹擾下的最大力響應值，而其對應的變形也即 為這種工況下的最大位移響應值。當系統垂向受到外來低頻大位移衝擊幹擾時， 本實用新型的靜載荷一變形特性如附圖10中的BC段所示，彈性變形量急速增 大，系統的力響應值增幅微小，輸入系統大位移運動能量被本實用新型大量吸 收、儲存(曲線下的陰影面積表示為本發明所吸收的能量)。整個曲線所表示的 剛度特徵為二種剛度特徵的組合，即正常工況下系統隔振所要求的擬線性剛度 特徵(OAB段曲線所形成)和大位移衝擊工況下系統緩衝抗震所要求的軟化性非 線性低剛度特徵(BC段曲線所形成)。 本實用新型的工作原理及工作過程
在靜態工況下，本實用新型複合阻尼彈性支座處於初始靜平衡受力狀態(即
附圖10中A點)，其所支承的設備(或工作人員)處於靜態穩定工作狀態。當
外來中、高頻小幅振動從基礎輸入到本實用新型後，經過環狀彈性主體和減震 塊的彈性隔離，使傳遞到設備(或人身)上的振動響應幅值降低到預設計要求
(其最大幅值不大於附圖10中的B點)，系統的振動隔離效果由環狀彈性主體 和減震塊所實現的綜合剛度與阻尼特性決定。在這一過程中，活塞與減震塊始 終處於接觸狀態。
當外來低頻大位移衝擊(如爆炸、地震、強顛簸或飛機降落接觸艦船甲板 等)從基礎輸入本實用新型後，活塞將脫開減震塊(即附圖10中的B點)而迅 速下移，氣缸內的氣體由阻尼孔排出，環狀彈性主體產生壓縮態大變形，使本 實用新型在垂向上的剛度由原來環狀彈性主體與減震塊共同形成的擬線性綜合 剛度自動轉換為環狀彈性主體的軟化性非線性剛度，且這種剛度隨位移的增大 而降低。環狀彈性主體在大變形過程中將大量吸收系統運動能量；在環狀彈性 主體的非線性幹摩擦阻尼和氣缸內氣流通過阻尼孔的流體阻尼的共同作用下， 將明顯消耗系統的運動能量，從而顯著降低傳遞到設備(或人身)上的響應， 有效地實現設備的運行安全性、人身的安全性與舒適性。
當外來衝擊位移向下超過氣缸設定的行程時，活塞與預先設置的緩衝墊彈 性接觸，可避免活塞與安裝底板的剛性碰撞。在衝擊發生過程中將產生的復位 衝擊，活塞向上移動，直至與減震塊彈性碰撞，同樣可避免活塞產生剛性碰撞。
權利要求1、一種複合阻尼彈性支座，其特徵是由多股不鏽鋼絲絞合線(5)、金屬夾持板(7)、安裝底板(3)和連接板(4)經螺紋聯接組成的環狀彈性主體與由阻尼氣缸(9)、活塞(2)、減震塊(10)、緩衝墊(11)和鎖緊螺母(12)組裝成的阻尼緩衝機構並聯而成，環狀彈性主體與阻尼緩衝機構之間採用螺紋聯接方式。
2、 根據權利要求1所述的複合阻尼彈性支座，其特徵在於所述的阻尼緩 衝機構置於環狀彈性主體的安裝底板(3)和連接板(4)的中間位置；阻尼緩 衝機構的上端通過活塞(2)上的螺紋與環狀彈性主體的連接板(4)相聯接， 下端採用螺釘(1)與環狀彈性主體的安裝底板(3)相聯接。
3、 根據權利要求1所述的複合阻尼彈性支座，其特徵在於所述的環狀彈 性主體中的不鏽鋼絲絞合線(5)是由49-163根不鏽鋼絲經螺旋擰合而成。
4、 根據權利要求1所述的複合阻尼彈性支座，其特徵在於所述的環狀彈 性主體中的安裝底板(3)是由鋼板壓延或鑄造而成，其與底平面間夾角a—般 不大於45° 。
5、 根據權利要求1所述的複合阻尼彈性支座，其特徵在於在所述的環狀 彈性主體中採用不少於8根等長度的不鏽鋼絲絞合線(5)按左右對稱式方式沿 金屬夾持板(7)和連接板(4)的長度方向等距離地排列。
6、 根據權利要求1所述的複合阻尼彈性支座，其特徵在於所述的環狀彈 性主體中的不鏽鋼絲絞合線(5)的兩端分別與金屬夾持板(6)和連接板(4) 固聯，每根多股鋼絲絞合線(5)的一端採用螺釘(6)夾緊於二塊金屬夾持板(7)中間，另一端採用嵌壓方式固定在連接板(4)的孔中。
7、 根據權利要求1所述的複合阻尼彈性支座，其特徵在於所述的環狀彈 性主體是採用螺釘(8)將二組金屬夾持板(7)分別固定在安裝底板(3)的左 右兩邊，從而使不鏽鋼絲絞合線(5)形成環狀結構，構成環狀彈性主體。
8、 根據權利要求1所述的複合阻尼彈性支座，其特徵在於所述的阻尼緩 衝機構中的阻尼氣缸的底部圓周方向均勻設置有不少於4個阻尼孔(13)。
9、 根據權利要求1所述的複合阻尼彈性支座，其特徵在於所述的阻尼緩 衝機構中的減震塊(10)是由橡膠類或不鏽鋼絲網類材料經模壓成Y形、V形、 環形或口字形斷面結構形狀。
10、 根據權利要求l所述的複合阻尼彈性支座，其特徵在於所述的阻尼緩 衝機構中的緩衝墊(11)置於阻尼氣缸底部，緩衝墊由橡膠類材料製成。
11、 根據權利要求1所述的複合阻尼彈性支座，其特徵在於所述的除減震 塊(10)和緩衝墊(11)以外的所有金屬結構件均由不鏽鋼、高強度結構鋼或 高強度鋁合金材料製成。
專利摘要本實用新型提供一種複合阻尼彈性支座，用於船用浮動艙室和設備的緩衝基座、車輛彈性座椅、工程建築和工程設施的抗震基礎、各種機電設備和設施的彈性基座，滿足工程系統對隔振、抗震和緩衝的綜合技術要求，特別是對低頻大位移衝擊幹擾的安全防護要求。由多股不鏽鋼絲絞合線(5)、金屬夾持板(7)、安裝底板(3)和連接板(4)經螺紋聯接組成的環狀彈性主體和由阻尼氣缸(9)、活塞(2)、減震塊(10)、緩衝墊(11)和鎖緊螺母(12)組裝成的阻尼緩衝機構並聯而成的複合阻尼彈性支座在正常工作狀況下具有擬線性綜合剛度特徵，而在瞬態大位移工況下自動轉換為軟化性非線性剛度特徵。可使工程系統實現良好的低頻隔振效果、衝擊安全性和正常工作狀態下的平穩性的綜合動態技術性能，結構簡單，使用壽命長，安全可靠性高，維護成本低。
文檔編號F16F7/00GK201202759SQ20082003369
公開日2009年3月4日 申請日期2008年4月1日 優先權日2008年4月1日
發明者胡倩平, 胡年豐, 胡雪凡 申請人:胡年豐;胡倩平;胡雪凡