本发明涉及精密仪器加工设备和船用机械设备的隔振技术领域，具体涉及一种内嵌负刚度动力吸振器的无谐振峰减振器。
背景技术：
在精密仪器加工设备、船用机械设备等生产场合，为了减小地基的振动向加工平台传递、减小设备的激励力向船体基座结构传递，通常采用隔振技术，进行消极隔振和积极隔振。在目前的隔振技术中，为了满足稳定性的要求，隔振系统的隔振频率通常无法设计得较低，造成部分激励的频率成分位于隔振系统的隔振频率之前，无法起到隔振作用，或激励的频率成分虽然高于隔振频率，但是靠的较近，隔振系统对于抑制振动传递效果非常有限。
为了改善上述问题，一种方法是采用高静低动隔振器，但是高静低动隔振器仍然存在工作点较窄、在工作点附近动态激励下的响应幅值较大等问题；另一种方法是采用动力吸振器，采用动力吸振器对于低频激励频率成分非常困难，最主要的问题是满足低频吸振频率所需的质量块非常大。
目前由于各类设备的质量较大，隔振器的安装空间受限(特别是针对船用设备减振器，尤其如此)，因此发展出了许多大载荷的减振器。针对大载荷的减振器，由于在固有频率一定的情况下，大载荷意味着大刚度，为达到高静低动的目的，需要的负刚度也较大，在有限空间中实现大的负刚度很难，对于大载荷减振器实现高静低动非常困难；由于动力吸振器的质量块质量与设备质量有一个最佳的质量比(通常需做到0.1～0.2左右)，在有限空间中针对大载荷隔振器配套的动力吸振器也非常困难。
技术实现要素：
本发明的目的在于，解决目前大载荷减振器设备质量较大，隔振器的安装空间受限，满足低频吸振频率所需的质量块非常大的问题。
为了实现上述目的，本发明提出了一种内嵌负刚度动力吸振器的无谐振峰减振器，在原有隔振器基础上内嵌有阻尼动力吸振器，该阻尼动力吸振器后串联一负刚度元件来提供等效的惯性力，起到放大质量惯性、增强共振峰阻尼的作用。
为实现上述目的，本发明提出一种内嵌负刚度动力吸振器的无谐振峰减振器，所述减振器包括：上连接件、弹性元件和下连接件，三者之间形成一个中空腔体，其特征在于，所述减振器还包括位于中空腔体内的动力吸振器和负刚度元器件；所述动力吸振器包括从上至下串联在一起弹性体和质量块；在弹性体的内部设置阻尼孔；所述负刚度元器件设置于质量块的下端。
作为上述装置的一种改进，所述负刚度元器件为单组碟簧。
作为上述装置的一种改进，所述负刚度元器件为圆周对称设置的多组碟簧。
作为上述装置的一种改进，所述碟簧采用异型碟簧。
作为上述装置的一种改进，所述异型碟簧为开槽碟簧。
作为上述装置的一种改进，所述动力吸振器的弹性体采用波纹管，所述波纹管内部充满硅油粘性流体。
作为上述装置的一种改进，所述动力吸振器的质量块采用大密度材料。
作为上述装置的一种改进，所述碟簧的负刚度与弹性体的刚度之比介于0.08～0.1之间。
作为上述装置的一种改进，所述碟簧的负刚度与波纹管的刚度的串联刚度的绝对值小于弹性元件的刚度。
本发明的优势在于：
1、本发明的内嵌负刚度动力吸振器的无谐振峰减振器结构紧凑、原理简单、安装方便，满足了大载荷承载条件下实现宽频带的振动隔离，同时以较小的质量代价实现无谐振峰；
2、本发明提出的一种内嵌碟簧负刚度动力吸振器的无谐振峰减振器，满足宽频带隔振、无(小)谐振峰，具有质量较小的优点。
附图说明
图1为本发明的实施例1的内嵌单组碟簧负刚度动力吸振器的无谐振峰减振器的示意图；
图2为本发明的实施例2的内嵌多组碟簧负刚度动力吸振器的无谐振峰减振器的示意图；
图3为本发明的无谐振峰减振器的原理图。
附图标识
1、上连接件 2、弹性元件 3、下连接件
4、波纹管 5、质量块 6、碟簧
7、阻尼孔
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
如图1所示，本发明的内嵌单组碟簧负刚度动力吸振器的无谐振峰减振器由以下几部分构成：上连接件1、弹性元件2、下连接件3、动力吸振器和单组碟簧6。
所述上连接件1位于整个装置的顶端，呈轴对称的结构，侧面内凹面呈弧形，底面为一平面；
所述弹性元件2位于所述上连接件1的下面，呈轴对称结构，所述弹性元件2上表面与上连接件1内凹的弧形侧表面紧密贴合，下表面向上倾斜；所述弹性元件2提供隔振；
所述下连接件3位于所述弹性元件2的下面，呈对轴称结构，与弹性元件2倾斜的下表面紧密贴合；
所述弹性元件2和下连接件3中部形成上窄下宽内部中空的腔体；所述动力吸振器内嵌于所述中空的腔体内，与所述上连接件1的底面连接；所述动力吸振器包括：波纹管4和质量块5，所述波纹管4内充满硅油等粘性流体，所述波纹管4之间设置阻尼孔7，流体流经阻尼孔7时产生阻尼。
所述碟簧6设置于所述质量块5的下面，与质量块5串联；所述动力吸振器提供的刚度用于吸振；所述碟簧6与所述动力吸振器构成本发明的减振系统；所述波纹管4的变形提供刚度；所述波纹管4具有垂向刚度较易设计、横向刚度可以补偿上连接件1发生倾斜等横向变形的优点，使得碟簧6基本保持沿着其轴向方向运动；波纹管4的轴向变形较大，即使碟簧6失稳达到极限位的时候，所述波纹管4的垂向刚度仍然可以提供满足动力吸振器的质量块5的变形所需的刚度；为了与所述碟簧6相匹配，所述质量块5采用大密度材料。所述碟簧6与动力吸振器构成的吸振频率为所述隔振系统的隔振频率。所述碟簧6具有负刚度能力大的优点。所述碟簧6的负刚度在振动时提供附加等效的惯性力，可极大地减少所述动力吸振器对所述质量块5的质量大小的要求，同时放大所述质量块5的振动位移，从而更加显著地增加所述阻尼孔7提供的阻尼效能，能够显著抑制所述动力吸振器产生的两个模态峰值。
本发明所述的内嵌碟簧负刚度动力吸振器的无谐振峰减振器，在额定载荷作用下，会同时压缩弹性元件2和波纹管4与碟簧6，使得所述碟簧6处于负刚度工作点，所述碟簧6的负刚度工作点也叫动刚度。
所述碟簧6的初始位置为其刚刚失稳位置，所述初始位置通过弹性元件2的刚度、动力吸振器的静刚度与碟簧6的静刚度相互匹配来确定；所述碟簧6在吸振时的运动最大位移由所述动力吸振器的振幅决定，并且碟簧6的几何参数可保证其负刚度与所述波纹管4的刚度的串联刚度的绝对值始终小于弹性元件2的刚度。
为了达到这一目的，所述碟簧6可能需要采用异型碟簧，如开槽碟簧。
本发明所述的内嵌碟簧负刚度动力吸振器的无谐振峰减振器，在实现宽频带隔振的同时，实现隔振和吸振频率处的振动放大小于3，从而实现无谐振峰隔振。
在本发明中，当所述质量块5与被隔振设备的质量之比为0.003时，所述弹性元件4的刚度根据隔振频率进行设计，使所述动力吸振器的固有频率在隔振频率的±5％之内；
取所述碟簧6的负刚度与弹性元件2的刚度之比为0.08～0.1，由此可获得最优阻尼比约为0.13～0.15时，实现隔振和吸振频率处的振动放大小于3，基本可近似认为无谐振峰。
实施例2
本发明的实施例2如图2所示。将实施例1中的单组碟簧修改为圆周对称布置的多组碟簧，其余部件与实施例1中的对应部件相同。采用该实施例的多组碟簧能够保证质量块沿着垂向振动，同时能够增强支撑的稳定性，多组碟簧协同作用可以获得更为稳定的负刚度特性。
如图3所示，上连接件1和下连接件3等效为黑色阴影部分近似刚性，弹性元件2等效为弹簧ks，波纹管4和质量块5等效为弹簧ke和阻尼c，碟簧6等效为负刚度kn(kn<0)。假设质量块5的自由度为x，质量块5的质量为m，在设备的激励下以频率ω振动时，质量块5提供的惯性力为-mω2x<0，碟簧6提供的力为knx<0，因此质量块5的惯性力与碟簧6提供的力同号，因此碟簧6相当于提供了一部分惯性力，如需满足同样的吸振频率，增加碟簧6可减小对质量块5的要求。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。