一種新型並聯磁性低剛度隔振器的製造方法
2023-04-26 05:09:16
一種新型並聯磁性低剛度隔振器的製造方法
【專利摘要】一種新型並聯磁性低剛度隔振器，包括剛性弓形夾持機構和剛性固定弓形夾持結構，兩端加持固定在其間的彈性梁，彈性梁作為隔振器的正剛度彈性支撐元件，支撐杆一端通過螺母鎖緊固定在彈性梁的中點，支撐杆的自由端穿過剛性弓形夾持機構中間的圓孔來與被控物體相連，在彈性梁被固定的兩端與中點間對稱位置的上下分別設置有異性相對的兩對永磁體，其中每對永磁體中的一個永磁體粘貼在彈性梁上，另一個永磁體被永磁體加持機構夾持並固定，永磁體加持機構通過螺栓與螺母固定在剛性弓形夾持機構或剛性固定弓形夾持結構上，使每對永磁體間的距離可調；本發明結構能夠有效地降低隔振系統的固有頻率，從而拓寬隔振頻帶，為振動控制提供一種可靠的方法。
【專利說明】一種新型並聯磁性低剛度隔振器
【技術領域】
[0001] 本發明涉及隔振器【技術領域】，具體涉及一種新型並聯磁性低剛度隔振器。
【背景技術】
[0002] 振動問題廣泛存在於實際的生活和生產當中。當機械系統在外部激勵的作用下， 將會產生振動。人們利用振動進行篩選、沉樁、混凝土灌注等實際生產，這便使得振動利用 工程得到了迅速的發展。然而，在精密儀器、航空航天等國防科技尖端領域，振動往往會造 成機械結構的破壞，降低系統的精度和使用壽命。因此，有效的降低振動帶來的危害得到了 廣泛的研究。其中，隔振作為一種振動控制手段在實際工程應用中起到了越來越重要的作 用，對於生產實際中常見的中高頻振動，可採用現有的相應的線性隔振理論和方法來實現 有效的控制，但對於低頻區域的振動往往難以有效的隔振。例如，太空飛行器在軌運行期間，星 上轉動部件高速轉動、有效載荷中掃描機構轉動、大型可控構件驅動機構步進運動、變軌調 姿期間推力器點火工作、低溫製冷器壓縮機和百葉窗等熱控部件機械振動、大型柔性結構 受激振動和進出陰影時冷熱交變誘發熱變形擾動等誘發太空飛行器產生的一種幅值較低、頻率 較高的顫振響應。
[0003] 隔振作為一種的普遍的被動式振動控制方式在機械振動控制問題中是經常優先 考慮的方法。基於線性隔振理論，一般的線性隔振器只對中高頻部分具有隔振效果，即對 大於隔振系統無阻尼固有頻率的七倍的頻帶具有隔振效果，對於低頻區域難以有效隔離。 為了能夠對低頻區域的振動進行有效的控制，常用有兩種方法：一是減小隔振系統的剛度； 二是增大隔振系統的承載質量。由於增大承載質量在實際問題中的能力有限；減小隔振系 統的剛度將會造成靜變形增大，降低系統的穩定性。因此，非線性隔振系統得到了廣泛的討 論。例如，橡膠隔振器，鋼絲繩隔振器，準零剛度隔振器等。對於非線性隔振理論和方法已 經有了一些相關的研究。近年來，準零剛度隔振器和高靜態-低動態剛度非線性隔振系統 成為了國內外許多學者的研究熱點。該類隔振系統通過在平衡點的附近降低隔振系統的固 有頻率，來提高系統的低頻隔振性能。由於永磁體結構之間的相互作用的研究已取得了一 定的進展，其結構簡單，安裝便捷等特點，將永磁體結構應用於具有高靜態-低動態剛度的 非線性隔振機構給予廣泛的關注；然而，在一定的設計指標下，設計出固有頻率低，結構簡 單並且尺寸小的非線性隔振系統，就顯得較為困難。
【發明內容】
[0004] 為了克服現有技術存在的問題，本發明的目的是提出一種新型並聯磁性低剛度隔 振器，本發明結構在平衡點附近具有較低的固有頻率，可用於微幅振動隔振等工況，並具有 結構簡單，安裝便捷，成本低的特點。
[0005] 為了解決上述技術問題，本發明採用的技術方案如下：
[0006] -種新型並聯磁性低剛度隔振器，包括剛性弓形夾持機構5和剛性固定弓形夾持 結構6,兩端加持固定在剛性弓形夾持機構5和剛性固定弓形夾持結構6間的彈性梁2,所 述彈性梁2作為隔振器的正剛度彈性支撐元件，支撐杆1的一端通過螺母鎖緊固定在彈性 梁2的中點，支撐杆1的自由端穿過剛性弓形夾持機構5中間的圓孔來與被控物體相連，在 彈性梁2被固定的兩端與中點間對稱位置的上下分別設置有異性相對的兩對永磁體，共四 對永磁體中的八個永磁體的尺寸和物理參數都相同，四對永磁體構成所述隔振器的磁性彈 簧，並且為隔振器提供非線性磁力以及非線性負剛度；其中每對永磁體中的一個永磁體粘 貼在彈性梁2上，另一個永磁體被永磁體加持機構15夾持並固定，所述永磁體加持機構15 通過第一螺栓16與螺母固定在剛性弓形夾持機構5或剛性固定弓形夾持結構6上，使每對 永磁體間的距離可調。
[0007] 所述隔振器的所有部件均採用非導磁材料。
[0008] 在所述支撐杆1和剛性弓形夾持機構5中間的圓孔間設置直線軸承7。
[0009] 所述每對永磁體中兩塊永磁體的距離為5mm?6. 5mm。
[0010] 所述剛性弓形夾持機構5和剛性固定弓形夾持結構6間通過四對第二螺栓8固 定，每個第二螺栓與剛性弓形夾持機構5和剛性固定弓形夾持結構6間分別設置第一墊片 9和第二墊片10。
[0011] 所述永磁體通過螺栓20固定在永磁體加持機構15的側面。
[0012] 通過螺母17將第一螺栓16與永磁體加持機構15鎖緊。
[0013] 本發明和現有技術相比，具有如下優點：
[0014] 1、由於永磁體的引入，使得隔振器能夠快速響應、非接觸、佔用空間小，可以通過 調節永磁體的位置來為隔振器在運動方向提高較大的非線性磁力，同時在平衡位置處附近 為系統提供負剛度。
[0015] 2、本發明並聯磁性低剛度隔振器根據彈性元件的特性，採用兩端固定的彈性梁2 作為隔振系統的正剛度彈性支撐元件。
[0016] 3、本發明的永磁體夾持機構16與剛性弓形加持機構5和剛性固定弓形夾持結構6 之間通過螺栓17相連接，調節螺栓17的位置和長度即可調節永磁體的分布位置和每兩塊 永磁體之間的距離。
[0017] 4、本發明所有零部件均採用不導磁材料，避免對永磁體產生的磁感應強度的造成 幹擾。
[0018] 5、本發明結構簡單，使用方便，成本低廉，對於微幅振動具有很好的隔振性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019] 附圖為本發明的主視圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面結合附圖對本發明的結構原理和工作原理進一步做詳細說明。
[0021] 如附圖所示，本發明一種新型並聯磁性低剛度隔振器，包括剛性弓形夾持機構5 和剛性固定弓形夾持結構6,兩端加持固定在剛性弓形夾持機構5和剛性固定弓形夾持結 構6間的彈性梁2,所述彈性梁2作為隔振器的正剛度彈性支撐元件，支撐杆1的一端通過 第一上螺母3和第一下螺母4鎖緊固定在彈性梁2的中點，支撐杆1的自由端穿過剛性弓 形夾持機構5中間的圓孔來與被控物體相連，在彈性梁2被固定的兩端與中點間對稱位置 的上下分別設置有異性相對的兩對永磁體，如左邊下部的第一對永磁體11、左邊上部的第 二對永磁體12、右邊下部的第三對永磁體13和右邊上部的第四對永磁體14,共四對永磁體 中的八個永磁體的尺寸和物理參數都相同，四對永磁體構成所述隔振器的磁性彈簧，並且 為隔振器提供非線性磁力以及非線性負剛度；其中每對永磁體中的一個永磁體粘貼在彈性 梁2上，另一個永磁體被永磁體加持機構15夾持並固定，所述永磁體加持機構15通過第一 螺栓16與第二上螺母18和第二下螺母19固定在剛性弓形夾持機構5或剛性固定弓形夾 持結構6上，使每對永磁體間的距離可調。
[0022] 作為本發明的優選實施方式，所述隔振器的所有部件均採用非導磁材料。
[0023] 作為本發明的優選實施方式，在所述支撐杆1和剛性弓形夾持機構5中間的圓孔 間設置直線軸承7。
[0024] 作為本發明的優選實施方式，所述每對永磁體中兩塊永磁體的距離為5mm? 6. 5mm〇
[0025] 作為本發明的優選實施方式，所述剛性弓形夾持機構5和剛性固定弓形夾持結構 6間通過四對第二螺栓8固定，每個第二螺栓與剛性弓形夾持機構5和剛性固定弓形夾持結 構6間分別設置第一墊片9和第二墊片10。
[0026] 作為本發明的優選實施方式，所述永磁體通過螺栓20固定在永磁體加持機構15 的側面。
[0027] 作為本發明的優選實施方式，通過螺母17將第一螺栓16與永磁體加持機構15鎖 緊。
[0028] 本發明的工作原理是：當結構需要承受彈性支撐力時，在剛性弓形夾持機構5和 剛性固定弓形夾持結構6之間夾持的彈性梁2在中心處與支撐杆1相連並鎖緊，為被控對 象提供彈性支撐力。工作時，將被控對象與支撐杆1自由端相連，剛性固定弓形夾持結構6 與振源固連，當支撐杆1支撐的被控對象相對於剛性弓形加持機構5和剛性固定弓形夾持 結構6作相對運動時，彈性梁2將作具有一階模態振型的振動，永磁體對之間距離的產生變 化，並為被控對象沿支撐杆1的軸向提供非線性磁力，其方向與彈性梁2提供的彈性支撐力 方向相反，為系統沿支撐杆軸向提供非線性負剛度。通過將永磁體對構成的磁性彈簧與提 供正剛度的彈性梁2並聯來減小系統的總剛度，從而降低系統的固有頻率，進而提高對低 頻區域的隔振性能，拓寬系統的隔振頻帶來實現振動控制。
【權利要求】
1. 一種新型並聯磁性低剛度隔振器，其特徵在於：包括剛性弓形夾持機構（5)和剛性 固定弓形夾持結構（6)，兩端加持固定在剛性弓形夾持機構（5)和剛性固定弓形夾持結構 (6)間的彈性梁（2)，所述彈性梁（2)作為隔振器的正剛度彈性支撐元件，支撐杆（1)的一 端通過螺母鎖緊固定在彈性梁（2)的中點，支撐杆（1)的自由端穿過剛性弓形夾持機構（5) 中間的圓孔來與被控物體相連，在彈性梁（2)被固定的兩端與中點間對稱位置的上下分別 設置有異性相對的兩對永磁體，共四對永磁體中的八個永磁體的尺寸和物理參數都相同， 四對永磁體構成所述隔振器的磁性彈簧，並且為隔振器提供非線性磁力以及非線性負剛 度；其中每對永磁體中的一個永磁體粘貼在彈性梁（2)上，另一個永磁體被永磁體加持機 構（15)夾持並固定，所述永磁體加持機構（15)通過第一螺栓（16)與螺母固定在剛性弓形 夾持機構（5)或剛性固定弓形夾持結構（6)上，使每對永磁體間的距離可調。
2. 根據權利要求1所述的一種新型並聯磁性低剛度隔振器，其特徵在於：所述隔振器 的所有部件均採用非導磁材料。
3. 根據權利要求1所述的一種新型並聯磁性低剛度隔振器，其特徵在於：在所述支撐 杆（1)和剛性弓形夾持機構（5)中間的圓孔間設置直線軸承（7)。
4. 根據權利要求1所述的一種新型並聯磁性低剛度隔振器，其特徵在於：所述每對永 磁體中兩塊永磁體的距離為5mm?6. 5mm。
5. 根據權利要求1所述的一種新型並聯磁性低剛度隔振器，其特徵在於：所述剛性弓 形夾持機構（5)和剛性固定弓形夾持結構（6)間通過四對第二螺栓（8)固定，每個第二螺 栓與剛性弓形夾持機構（5)和剛性固定弓形夾持結構（6)間分別設置第一墊片（9)和第二 墊片（10)。
6. 根據權利要求1所述的一種新型並聯磁性低剛度隔振器，其特徵在於：所述永磁體 通過螺栓（20)固定在永磁體加持機構（15)的側面。
7. 根據權利要求1所述的一種新型並聯磁性低剛度隔振器，其特徵在於：通過螺母 (17)將第一螺栓（16)與永磁體加持機構（15)鎖緊。
【文檔編號】F16F15/04GK104373493SQ201410649449
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月14日 優先權日:2014年11月14日
【發明者】董光旭, 張希農, 謝石林, 張亞紅, 羅亞軍 申請人:西安交通大學