本发明属于机械减振领域，更具体地，涉及可调载荷金属零刚度隔振器。
背景技术：
隔振是长期以来使用最为广泛的一种振动防护方法，这种方法是通过一个辅助系统将被保护物体与振源隔离开，这个辅助系统包含了一个被称为隔振器的特殊装置。隔振器主要用于动力设备的安装减振，隔振器的作用是减小被隔振物体和振源之间的动态耦合，进而减少振源的不良振动传出或传递给被保护物体。
传统的线性隔振器只有在外扰频率大于隔振器固有频率的
技术实现要素：
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了可调载荷金属零刚度隔振器，重量体积小，结构对称，工作过程中无水平位移，便于安装。
为实现上述目的，按照本发明，提供了可调载荷金属零刚度隔振器，其特征在于，包括支架外壳组件和零刚度调节组件，其中，
所述支架外壳组件包括外壳体、预压调节螺母、辅助弹簧端盖和固定顶盖，所述外壳体的上下两端均敞口，所述预压调节螺母竖直设置并且该预压调节螺母螺纹连接在所述外壳体的底部，所述辅助弹簧端盖安装在所述外壳体的侧壁上，所述固定顶盖安装在所述外壳体的顶部；
所述零刚度调节组件包括主弹簧、主弹簧顶盖、防扭铜块、承载杆、输出力传感器和辅助力输出组件，所述主弹簧竖直设置，该主弹簧的下端通过推力轴承压在所述预压调节螺母上，该主弹簧的上端承接所述主弹簧顶盖，所述主弹簧顶盖的边缘设置有缺口槽，所述缺口槽片水平设置有滚动轴承，所述防扭铜块设置在所述主弹簧顶盖的上方并与所述主弹簧顶盖固定连接，所述固定顶盖可限制所述防扭铜块向上的位移，通过改变预压调节螺母拧入外壳体的深度来压缩主弹簧，从而调节所述隔振器的承载能力，该防扭铜块中部竖直设置有贯穿孔并且该贯穿孔内设置有输出力传感器，所述输出力传感器放置在所述主弹簧顶盖上，所述承载杆竖直设置并且该承载杆的下端伸入所述贯穿孔内与所述输出力传感器接触；所述辅助力输出组件包括凸轮轴承座、凸轮、辅助弹簧和弹簧推动座，所述凸轮轴承座安装在所述外壳体内部，所述凸轮通过水平设置的凸轮轴可转动安装在所述凸轮轴承座上，并且所述凸轮的型面与所述滚动轴承相接触，所述滚动轴承的上下移动可带动所述凸轮绕所述凸轮轴转动，所述弹簧推动座通过水平设置的铰轴铰接在所述凸轮上，所述辅助弹簧水平放置在所述辅助弹簧端盖内，所述凸轮的转动可使所述弹簧推动座压缩所述辅助弹簧，承载杆受到向下压力时，主弹簧被压缩并且滚动轴承推动凸轮转动，辅助弹簧也被压缩，主弹簧和辅助弹簧的耦合可使得所述隔振器在减振时实现零刚度的效果。
优选地，还包括竖直设置的阻尼器，所述阻尼器包括阻尼器缸体和穿装在阻尼器缸体内的活塞杆，活塞杆的上下两端分别伸出所述阻尼器缸体，活塞杆的上端固定在所述主弹簧顶盖上。
优选地，所述外壳体包括外筒体及安装在所述外筒体下部的壳底板，所述外筒体上均匀开设置有窄条状的观察窗。
优选地，所述弹簧推动座包括辅助弹簧推杆头部和辅助弹簧推杆，所述辅助弹簧推杆头部通过所述铰轴铰接在所述凸轮上，所述辅助弹簧推杆水平设置，其一端固定在所述辅助弹簧推杆头部而另一端压在所述辅助弹簧上。
优选地，还包括非接触式位移传感器，所述非接触式位移传感器固定安装在固定顶盖上，可以测量固定顶盖到主弹簧顶盖的距离，从而测出隔振器在工作状态下主弹簧的变形位移。
优选地，所述辅助弹簧端盖内设置有中间垫块组件，所述中间垫块组件包括半球端盖和球头垫块，所述半球端盖具有球形凸面，所述球头垫块具有与所述球形凸面相配合的球形凹面，并且该球形凸面顶住所述球形凹面，所述辅助弹簧压住所述半球端盖，所述半球端盖通过所述球头垫块压在所述辅助弹簧端盖的端部。
优选地，所述辅助力输出组件的数量为多个并且它们周向均匀设置，相应地，所述辅助弹簧端盖和中间垫块组件也设置有多个。
优选地，所述支架外壳组件还包括安装底座，所述安装底座固定在所述外壳体的底部，所述预压调节螺母的下端伸入所述安装底座内。
优选地，所述固定顶盖上设置有方形孔，所述防扭铜块的上部为与所述方形孔相应的方形部，以用于防止所述防扭铜块的转动，所述防扭铜块的下部设置有限位凸台，所述固定顶盖可限制所述限位凸台向上的位置，从而限制所述防扭铜块向上的位移。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1)在工作点可以实现零刚度的效果，阻尼器还能额外起到减振吸能的效果，本发明的重量体积小，结构对称，工作过程中无水平位移，便于安装，输出的承载力可调，能广泛应用于动力设备的隔振。
2)本发明配备有多个辅助弹簧，周向刚度均匀。
3)本发明可以实时监测输出力的大小和主弹簧位移的变化。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的外部整体结构示意图；
图3是本发明的内部结构示意图；
图4是本发明的输出力和位移的关系曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
参照图1～图4，可调载荷金属零刚度隔振器，包括支架外壳组件和零刚度调节组件，其中，
所述支架外壳组件包括外壳体5、预压调节螺母11、辅助弹簧端盖6和固定顶盖3，所述外壳体5的上下两端均敞口，所述预压调节螺母11竖直设置并且该预压调节螺母11螺纹连接在所述外壳体5的底部，所述辅助弹簧端盖6安装在所述外壳体5的侧壁上，所述固定顶盖3安装在所述外壳体5的顶部；
所述零刚度调节组件包括主弹簧4、主弹簧顶盖21、防扭铜块2、承载杆1、输出力传感器23和辅助力输出组件，所述主弹簧4竖直设置，该主弹簧4的下端通过推力轴承8压在所述预压调节螺母11上，该主弹簧4的上端承接所述主弹簧顶盖21，所述主弹簧顶盖21的边缘设置有缺口槽，所述缺口槽片水平设置有滚动轴承20，所述防扭铜块2设置在所述主弹簧顶盖21的上方并与所述主弹簧顶盖21固定连接，该防扭铜块2上竖直设置有贯穿孔并且该贯穿孔内设置有输出力传感器23，所述输出力传感器23放置在所述主弹簧顶盖21上，所述承载杆1竖直设置并且该承载杆1的下端伸入所述贯穿孔内与所述输出力传感器23接触；所述辅助力输出组件包括凸轮轴承座7、凸轮19、辅助弹簧16和弹簧推动座，所述凸轮轴承座7安装在所述外壳体5内部，所述凸轮19通过水平设置的凸轮轴可转动安装在所述凸轮轴承座7上，并且所述凸轮19的型面与所述滚动轴承20相接触，所述滚动轴承20的上下移动可带动所述凸轮19绕所述凸轮轴转动，所述弹簧推动座通过水平设置的铰轴13铰接在所述凸轮19上，所述辅助弹簧16水平放置在所述辅助弹簧端盖6内，所述凸轮19的转动可使所述弹簧推动座压缩所述辅助弹簧16，承载杆1受到向下压力时，主弹簧4被压缩并且滚动轴承20推动凸轮19转动，辅助弹簧16也被压缩，主弹簧4和辅助弹簧16的耦合可使得所述隔振器在减振时实现零刚度的效果。
进一步，还包括竖直设置的阻尼器10，所述阻尼器10包括阻尼器缸体和穿装在阻尼器缸体内的活塞杆，活塞杆的上下两端分别伸出所述阻尼器缸体，活塞杆的上端固定在所述主弹簧顶盖21上。
进一步，所述外壳体5包括外筒体及安装在所述外筒体下部的壳底板9，所述外筒体上均匀开设置有窄条状的观察窗。
进一步，所述弹簧推动座包括辅助弹簧推杆头部14和辅助弹簧推杆15，所述辅助弹簧推杆头部14通过所述铰轴13铰接在所述凸轮19上，所述辅助弹簧推杆15水平设置，其一端固定在所述辅助弹簧推杆头部14而另一端压在所述辅助弹簧16上。
进一步，还包括非接触式位移传感器22，所述非接触式位移传感器22固定安装在固定顶盖3上，可以测量固定顶盖3到主弹簧顶盖21的距离，从而测出隔振器在工作状态下主弹簧4的变形位移。
进一步，所述辅助弹簧端盖6内设置有中间垫块组件，所述中间垫块组件包括半球端盖17和球头垫块18，所述半球端盖17具有球形凸面，所述球头垫块18具有与所述球形凸面相配合的球形凹面，并且该球形凸面顶住所述球形凹面，所述辅助弹簧16压住所述半球端盖17，所述半球端盖17通过所述球头垫块18压在所述辅助弹簧端盖6的端部。
进一步，所述辅助力输出组件的数量为多个并且它们周向均匀设置，相应地，所述辅助弹簧端盖6和中间垫块组件也设置有多个。
进一步，所述支架外壳组件还包括安装底座12，所述安装底座12固定在所述外壳体5的底部，所述预压调节螺母11的下端伸入所述安装底座12内。
进一步，所述固定顶盖3上设置有方形孔，所述防扭铜块2的上部为与所述方形孔相应的方形部，以用于防止所述防扭铜块2的转动，所述防扭铜块2的下部设置有限位凸台，所述固定顶盖3可限制所述限位凸台向上的位置，从而限制所述防扭铜块2向上的位移。
参见图1、图2和图3，安装底座12通过螺栓与壳底板9固定；预压调节螺母11通过攻好的丝口拧紧在壳底板9上，预压调节螺母11可以通过调节拧入壳底板9的深度来改变隔振器承载力的大小；外壳体5通过螺栓与壳底板9相连，六个辅助弹簧端盖6通过螺栓均布安装在外壳体5上，所述的外壳体5上均匀开六个窄条状的观察窗；顶盖3通过螺栓与外壳体5相连。
主弹簧顶盖21优选开有六个缺口槽，每个缺口槽安装有两个滚动轴承20，所述的滚动轴承20与凸轮19的工作面接触，凸轮19与滚动轴承20之间为滚动摩擦，能将摩擦力控制到最小。输出力传感器23安装在主弹簧顶盖21和承载杆1之间，辅助弹簧半球垫块18的平面端与辅助弹簧端盖6接触，曲面端与辅助弹簧半球端盖17相接触，辅助弹簧半球端盖17与辅助弹簧推杆15之间安装有辅助弹簧16，辅助弹簧推杆15与两个辅助弹簧推杆头部14用螺栓连接，两个辅助弹簧推杆头部14之间安装有两个铰轴13，所述的两个铰轴13穿过凸轮19中部的开孔，凸轮19由两个凸轮轴承座7来固定，所述的凸轮轴承座7通过螺栓安装在壳底板9上。
参见图1，阻尼器10由活塞杆和阻尼器缸体组成，所述的活塞杆和阻尼器缸体之间充满粘性液体，活塞杆上有一定数量的阻尼孔，当活塞杆缓慢运动时，阻尼器产生的阻尼力很小，可以忽略不计，当活塞杆的运动剧烈时，阻尼器产生的阻尼力较大，起到减振吸能的作用，阻尼缸体采用组合密封的技术进行密封。
参见图1和图3，智能控制组件由输出力传感器23，非接触式位移传感器22和智能控制模块24组成，所述的输出力传感器23安装在承载杆1和主弹簧顶盖21之间，外部施加的压力会通过输出力传感器23传递给主弹簧，从而测出输出力的大小；非接触式位移传感器22的感应头部穿过固定顶盖3，当主弹簧顶盖21受到压力向下运动时，非接触式位移传感器22会测量得到主弹簧顶盖21的位移变化量，输出力传感器23和非接触式位移传感器22的信号输入到智能控制模块24中，能够将传感器所测得的数据实时显示在智能控制模块的led屏上。
参见图4，隔振器在不同载荷下的f-s曲线如图所示，可以发现在中间一段行程内，隔振器的刚度为零，这段行程距离为隔振器的工作行程，安装隔振器时，安装位置选取在刚度为零的区间段，即安装时，上部结构安装在承载杆1上，安装底座12安装在工作平台上，上部结构会使主弹簧和辅助弹簧被压缩，从而让隔振器在工作平台上的安装位置在上述的“刚度为零的区间段”，这样在工作时，上部结构的振动会对下方的工作平台的影响很小，使得工作平台基本上不会有振动，从而达到减振的效果。
承载杆与施力点连接，承载杆1受到压力时，通过输出力传感器将力传输到主弹簧顶盖处，主弹簧受到压力被压缩时，承载杆和主弹簧顶盖都会向下运动，主弹簧顶盖上的滚动轴承与接触的凸轮发生滚动位移，带动凸轮发生绕凸轮轴的转动，凸轮在转动过程中通过与之接触的辅助弹簧推杆，将会压缩六个辅助弹簧，由于凸轮工作面设计的曲率，主弹簧和辅助弹簧在安装位置处可以达到零刚度的效果，并且，在隔振器处于准静态情况下时，阻尼器提供很小阻尼力，可以忽略不计，如果在这种状态下受到振动影响时，阻尼器会提供较大的粘性阻尼力，从而起到在工作状态下减振吸能的作用。在整个工作过程中，输出力传感器和非接触式位移传感器测量的数值可以实时通过信号线传输到智能控制模块上，并显示在led屏上，方便检查人员实时知晓装置的工作情况。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。