减振装置的制作方法

1.本公开涉及减振技术领域，特别涉及一种减振装置。


背景技术：

2.机械设备在运转过程中会产生与其工作原理相关的特征频率的振动，例如与旋转机械的转频相关，与啮合机械的转子啮合频率相关的振动等。相关技术中，为减少机械设备(也称被隔振设备)运转过程中产生的振动，通常采用的减振装置为橡胶隔振器，如be型、6jx型橡胶隔振器。
3.橡胶隔振器对中高频率的振动具有较好的隔振效果，而低频隔振效果有限。橡胶隔振器可用于减小被隔振设备向基座或外界传递的振动，而被隔振设备本身是通过橡胶隔振器弹性安装，其自身振动较大，不利于设备内部零部件的安全可靠运行。


技术实现要素：

4.本公开的目的在于提供一种减振装置，用于连接基座和被隔振设备，包括：
5.液压缸体，被配置为连接所述基座，所述液压缸体包括活塞腔；
6.活塞，被配置为连接所述被隔振设备，所述活塞可沿第一方向往复移动地设置于所述活塞腔内并与所述液压缸体形成第一液压腔；
7.第一弹性装置，设置于所述第一液压腔内，被配置为向所述活塞施加朝向远离所述第一弹性装置的方向的力；和
8.第二弹性装置，具有第二液压腔，所述第二液压腔与所述第一液压腔连通且所述第二液压腔的至少部分腔壁为弹性壁，所述第一液压腔和所述第二液压腔形成一密闭腔的至少一部分，所述密闭腔被配置为填充刚性液体。
9.在一些实施例中，
10.所述液压缸体包括多个所述活塞腔；
11.所述减振装置包括多个所述活塞和多个所述第一弹性装置，所述多个活塞与所述多个活塞腔一一对应地设置，所述多个第一弹性装置与所述多个活塞腔一一对应地设置。
12.在一些实施例中，所述多个活塞腔绕沿所述第一方向延伸的第一轴线的周向均匀分布。
13.在一些实施例中，
14.所述第一弹性装置包括弹簧；和/或，
15.所述弹性壁包括波纹管。
16.在一些实施例中，所述第二弹性装置还包括：
17.注液孔，设置于所述第二液压腔的腔壁上；和
18.堵头，封堵所述注液孔。
19.在一些实施例中，所述第二液压腔的腔壁还包括刚性壁，所述注液孔和所述堵头设置于所述刚性壁上。
20.在一些实施例中，所述第二液压腔的腔壁还包括刚性壁，所述第二液压腔与所述第一液压腔连通的连通口设置于所述刚性壁上。
21.在一些实施例中，所述第二液压腔的腔壁还包括刚性壁，所述第二弹性装置通过所述刚性壁与所述液压缸体连接。
22.在一些实施例中，所述液压缸体包括中空腔，所述第二弹性装置设置于所述中空腔内。
23.在一些实施例中，所述减振装置还包括配重块，所述配重块的重力作用于所述弹性壁。
24.在一些实施例中，所述第二液压腔的腔壁还包括刚性壁，所述配重块设置于所述刚性壁上。
25.在一些实施例中，还包括：
26.安装座，所述安装座被配置为与所述基座连接；
27.第三弹性装置，位于所述液压缸体和所述安装座之间，所述液压缸体通过所述第三弹性装置安装于所述安装座上。
28.在一些实施例中，所述液压缸体的底部设置有安装凸缘，所述安装座包括：
29.底座，包括设置于其中部的安装口，所述安装凸缘位于所述安装口内；和
30.座盖，包括中心通孔，所述液压缸体穿过所述中心通孔，所述座盖覆于所述安装凸缘上方并与所述底座固定连接。
31.在一些实施例中，所述第三弹性装置包括：
32.第一弹性垫，位于所述液压缸体的底部和所述安装凸缘至少之一与所述底座之间；和/或，
33.第二弹性垫，位于所述座盖与所述安装凸缘之间。
34.在一些实施例中，所述减振装置包括用于限制所述活塞的沿所述第一方向的位移的限位装置。
35.在一些实施例中，所述限位装置包括设置于所述液压缸体的活塞腔内的朝向所述活塞腔的中心凸出的第一限位凸起，所述第一限位凸起被配置为限制所述活塞的朝向所述第一弹性装置运动的极限位置。
36.在一些实施例中，还包括：
37.活塞撑杆，位于所述活塞的远离所述第一弹性装置的一端并与所述活塞固定连接，所述活塞撑杆被配置为与所述被隔振设备连接；和
38.缸盖，连接于所述液压缸体的顶部并设置有缸盖穿孔，所述活塞撑杆穿过所述缸盖穿孔；
39.其中所述限位装置包括第二限位凸起，所述第二限位凸起设置于所述活塞撑杆的径向外侧并位于所述活塞和所述缸盖之间，被配置为限制所述活塞的朝向远离所述第一弹性装置的一侧运动的极限位置。
40.在一些实施例中，还包括第四弹性装置，所述第四弹性装置设置于所述第二限位凸起和所述缸盖之间。
41.在一些实施例中，所述第四弹性装置包括第三弹性垫。
42.在一些实施例中，还包括顶盖，所述顶盖连接于所述活塞撑杆的远离所述活塞的
一端，被配置为与所述被隔振设备连接。
43.在一些实施例中，还包括刚性液体，所述刚性液体充满所述密闭腔。
44.在一些实施例中，令所有所述活塞下部的刚性液体作用有效面积ap与所述第二液压腔内部的刚性液体有效作用面积as之比为α，其中，α＞1。
45.基于本公开提供的减振装置，在减振装置内部设计带有第一液压腔和第一弹性装置的液压缸(包括液压缸体和活塞)与带有第二液压腔的具有弹性壁的第二弹性装置，并使第一液压腔和第二液压腔内部通过刚性液体连通。机械设备(被隔振设备)通过第一弹性装置与液压缸连接。该减振装置可通过各元器件参数设计使设备自身实现反共振，利于提升低频特征频段的减振效果。
46.通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
47.此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本技术的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：
48.图1为本公开一实施例的减振装置的分解结构示意图。
49.图2为图1所示实施例的减振装置的俯视结构示意图。
50.图3为图2的a
‑
a向剖视结构示意图。
51.图4为本公开实施例的减振装置的原理示意图。
具体实施方式
52.下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
53.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
54.在本公开的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本公开保护范围的限制。
55.在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关
系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
56.如图1至图3所示，本公开实施例的减振装置用于连接基座和被隔振设备。减振装置包括液压缸体4、活塞9、第一弹性装置和第二弹性装置。
57.液压缸体4被配置为连接基座，液压缸体4包括活塞腔。活塞9被配置为连接被隔振设备，活塞9可沿第一方向往复移动地设置于活塞腔内并与液压缸体4形成第一液压腔。第一弹性装置设置于第一液压腔内，被配置为向活塞9施加朝向远离第一弹性装置的方向的力。第二弹性装置内设置第二液压腔，第二液压腔与第一液压腔连通且第二液压腔的至少部分腔壁为弹性壁，第一液压腔和第二液压腔形成一密闭腔的至少一部分，密闭腔用于填充刚性液体。
58.本公开实施例针对传统的橡胶隔振器低频隔振效果差，机械设备特征频率隔振难的问题，提供了一种结构可靠的减振装置。在减振装置内部设计带有第一液压腔和第一弹性装置的液压缸(包括液压缸体和活塞)与带有第二液压腔的具有弹性壁的第二弹性装置，并使第一液压腔和第二液压腔内部通过刚性液体连通。机械设备(被隔振设备)通过第一弹性装置与液压缸连接。该减振装置可通过各元器件参数设计使设备自身实现反共振，具有较低的振动位移，利于提升低频特征频段的减振效果，对单峰特征频率可设计为反共振频率，实现在该反共振频率下设备对基座较低的动态力传递。
59.如图1至图3所示，在一些实施例中，液压缸体4包括多个活塞腔；减振装置包括多个活塞9和多个第一弹性装置，多个活塞9与多个活塞腔一一对应地设置，多个第一弹性装置与多个活塞腔一一对应地设置。
60.如图1至图3所示，在一些实施例中，多个活塞腔绕沿第一方向延伸的第一轴线的周向均匀分布。
61.如图1至图3所示，在一些实施例中，第一弹性装置包括弹簧7。在一些实施例中，弹性壁包括波纹管18。
62.如图1至图3所示，在一些实施例中，第二弹性装置还包括注液孔和堵头17。注液孔设置于第二液压腔的腔壁上。堵头17封堵注液孔。其中，第二液压腔的腔壁还包括刚性壁，注液孔和堵头17设置于刚性壁上。
63.如图1至图3所示，在一些实施例中，第二液压腔的腔壁还包括刚性壁，第二液压腔与第一液压腔连通的连通口设置于刚性壁上。
64.如图1至图3所示，在一些实施例中，第二液压腔的腔壁还包括刚性壁，第二弹性装置通过刚性壁与液压缸体4连接。
65.如图1至图3所示，在一些实施例中，液压缸体4包括中空腔，第二弹性装置设置于中空腔内。
66.如图1至图3所示，在一些实施例中，减振装置还包括配重块16，配重块16的重力作用于弹性壁。
67.如图1至图3所示，在一些实施例中，第二液压腔的腔壁还包括刚性壁，配重块16设置于刚性壁上。
68.如图1至图3所示，在一些实施例中，减振装置还包括安装座和第三弹性装置。安装
座被配置为与基座连接。第三弹性装置位于液压缸体4和安装座之间，液压缸体4通过第三弹性装置安装于安装座上。该配置具有在恶劣工况下抗冲击的功能，从而利于提高设备运行的安全性和可靠性。
69.如图1至图3所示，在一些实施例中，液压缸体4的底部设置有安装凸缘20，安装座包括底座1和座盖5。底座1包括设置于其中部的安装口，安装凸缘20位于安装口内。座盖5包括中心通孔，液压缸体4穿过中心通孔，座盖5覆于安装凸缘20上方并与底座1固定连接。该配置具有在恶劣工况下防脱落保护功能，从而利于提高设备运行的安全性和可靠性。
70.如图1至图3所示，在一些实施例中，第三弹性装置包括第一弹性垫2和第二弹性垫3至少之一。第一弹性垫2位于液压缸体4的底部和安装凸缘20至少之一与底座1之间。第二弹性垫3位于座盖5与安装凸缘20之间。
71.如图1至图3所示，在一些实施例中，减振装置包括用于限制活塞9的沿第一方向的位移的限位装置。
72.如图1至图3所示，在一些实施例中，限位装置包括设置于液压缸体4的活塞腔内的朝向活塞腔的中心凸出的第一限位凸起19，第一限位凸起19被配置为限制活塞9的朝向第一弹性装置运动的极限位置。
73.如图1至图3所示，在一些实施例中，减振装置包括活塞撑杆10和缸盖12。活塞撑杆10位于活塞9的远离第一弹性装置的一端并与活塞9固定连接，活塞撑杆10被配置为与被隔振设备连接。缸盖12连接于液压缸体4的顶部并设置有缸盖穿孔，活塞撑杆10穿过缸盖穿孔。限位装置包括第二限位凸起21，第二限位凸起21设置于活塞撑杆10的径向外侧并位于活塞9和缸盖12之间，被配置为限制活塞9的朝向远离第一弹性装置的一侧运动的极限位置。
74.如图1至图3所示，在一些实施例中，减振装置还包括第四弹性装置，第四弹性装置设置于第二限位凸起21和缸盖12之间。
75.如图1至图3所示，在一些实施例中，第四弹性装置包括第三弹性垫11。
76.如图1至图3所示，在一些实施例中，还包括顶盖15，顶盖15连接于活塞撑杆10的远离活塞9的一端，被配置为与被隔振设备连接。
77.在一些实施例中，减振装置包括充满密闭腔内的刚性液体。
78.在一些实施例中，令所有活塞9下部的刚性液体作用有效面积ap与第二液压腔内部的刚性液体有效作用面积as之比为α，其中，α＞1。该设置可以进一步利用惯性通道两端液室的横截面积和惯性通道的横截面积之比作为放大机构，利用惯性耦合实现减振目的。
79.本公开实施例的减振装置为液弹式动力反共振减振装置。以下结合图1至图4进一步详细说明本公开实施例的减振装置及其工作原理。
80.如图1至图3所示，减振装置可以安装在机械设备(被隔振设备)与基座之间。减振装置主要包括安装座、第一弹性装置、第二弹性装置、第三弹性装置第四弹性装置、液压缸体4、座盖紧固螺钉6、密封圈8、活塞9、活塞撑杆10、缸盖12、缸盖紧固螺钉13、顶盖紧固螺母14、顶盖15、配重块16、第一限位凸起19、安装凸缘20、第二限位凸起21、刚性顶壁22和刚性底壁23。
81.安装座包括底座1和座盖5。
82.第一弹性装置包括弹簧7。弹簧7例如为由弹簧钢制成的螺旋弹簧，弹簧7还可以经
过防腐处理。第二弹性装置包括作为弹性壁的波纹管18、堵头17、以及作为刚性壁的刚性顶壁22和刚性底壁23。第三弹性装置包括第一弹性垫2和第二弹性垫3。例如，第二弹性垫2为橡胶垫，第二弹性垫3为橡胶垫。第四弹性装置包括第三弹性垫11，例如，第三弹性垫11为橡胶垫。
83.底座1通过螺栓与基座固定连接。底座1的中部设有安装口，安装口内有第一弹性垫2，液压缸体4及液压缸体4底部的安装凸缘20压紧第一弹性垫2。液压缸体4外周的安装凸缘20上部设有第二弹性垫3，第二弹性垫3正常状态下与座盖5之间可以存在间隙。第二弹性垫3的作用是在特殊工况下，液压缸体4向上冲击座盖5时起到缓冲作用。座盖5通过座盖紧固螺钉6与底座1固定连接。
84.多个活塞腔绕沿第一方向(图3中的上下方向)延伸的第一轴线的周向均匀分布。例如，液压缸体4沿周向均匀布置六个。活塞腔的数量可以设置为更多或更少，例如一个、两个、五个、八个等。每个活塞腔中安装活塞9、弹簧7、活塞撑杆10和密封圈8。活塞9可以经过防腐处理、耐磨处理。活塞9可沿第一方向往复移动地设置于活塞腔内并与液压缸体4形成第一液压腔。弹簧7设置于第一液压腔内，向活塞9施加向上的力。第二弹性装置内设置第二液压腔，第二液压腔与第一液压腔连通且第二液压腔的部分腔壁为作为弹性壁的波纹管18。密闭腔内充满刚性液体。密封圈8设置于活塞9和液压缸体4之间，用于密封二者之间的间隙以保证密闭腔的密闭性。
85.顶盖15上设有顶盖穿孔。活塞撑杆10上部包括螺纹段，螺纹段下方设有台阶面。螺纹段穿过顶盖15的顶盖穿孔，并通过台阶面和螺纹段与顶盖紧固螺母14的配合实现活塞撑杆10与顶盖15固定连接。顶盖15中间设有安装孔，安装孔用于与被隔振设备通过螺栓连接。液压缸体4与缸盖12通过缸盖紧固螺钉13固定连接。缸盖12中部具有中心通孔。该中心通孔可以避让第二弹性装置的运动，利于减振装置设置得更加紧凑。
86.液压缸体4的每个活塞腔内壁上设有第一限位凸起19，第一限位凸起19可以防止发生冲击时通过活塞撑杆10与被隔振设备固定的活塞9向下压缩弹簧7，产生过大的位移，即可防止弹簧7超过弹性变形极限不可恢复，也可对被隔振设备起到限位作用。
87.活塞撑杆10通过螺纹与活塞9连接，活塞撑杆10的中部位置加工有第二限位凸起21。第二限位凸起21下边沿与活塞9的上表面紧贴，第二限位凸起21上边沿放置第三弹性垫11。在受到冲击工况下，与被隔振设备固定连接的活塞撑杆10向上产生位移时，第三弹性垫11可起到抗冲击缓冲作用，同时缸盖12对活塞撑杆10起到限位作用。
88.第二弹性装置安装于液压缸体4中心位置设置的中空腔内。刚性顶壁22安装于波纹管18的顶端。刚性顶壁22可以通过螺纹连接的方式与波纹管18连接。刚性底壁23安装于波纹管18的底部。刚性底壁23包括管状部分，管状部分插入中空腔的底壁内。中空腔的底壁内还设有与第一液压腔连通的连接通道24，管状部分上设有与连接通道连通的连通孔。其中，第二液压腔由波纹管18、刚性顶壁2 2和刚性底壁23合围而成。密闭腔包括该第二液压腔、各第一液压腔和连接第二液压腔和各第一液压腔的各连接通道24。
89.波纹管18可以采用耐腐蚀材料制造。配重块16设置于波纹管18上方的刚性顶壁22上。刚性顶壁22中间位置设计有用于连接配重块的螺纹孔。配重块16通过该螺纹孔以螺纹连接的方式实现与波纹管18的固定连接。注液孔和堵头17均设置于刚性顶壁22上。注液孔用于向密闭腔内加注刚性液体，刚性液体加注完毕后用堵头17封堵注液孔，实现密闭腔的
密封。
90.弹簧7对被隔振设备起支承作用，和波纹管18的刚度提供动力反共振隔振结构的弹性力。而第一弹性垫2对液压缸体4和被隔振设备起到二次隔振作用。
91.该减振装置主要应用于机械设备，如压缩机的低频特征频率的减振。以下结合图4就该减振设备的减振原理进行说明。
92.机械设备在工作过程中，会产生低频特征频率。与机械设备固定连接的活塞9的竖向振动位移为x1，液压缸体4的振动位移为x2，波纹管18上部的配置质量块16的位移为x3。所有活塞9下部的刚性液体的有效作用面积为ap，波纹管18内部的刚性液体的有效作用面积为as。由于密闭腔的密闭性且刚性液体充满密闭腔，发生振动时，进出所有第一液压腔的刚性液体与进出第二液压腔(即进出波纹管18)的刚性液体的体积相等，可以据此得到刚性液体体积相等公式：
93.a
p
(x1‑
x2)＝a
s
(x2‑
x3)
94.令所有活塞9下部的刚性液体作用有效面积ap与波纹管18内部的刚性液体有效作用面积为as之比为α，即a
p
/a
s
＝α(α>1)。
95.令机械设备的质量和所有活塞支撑组件的质量之和为m1；液压缸体4及缸盖12和波纹管18下部的材料质量之和近似为m2；配重块16和波纹管18顶部的材料质量之和近似为m3。所有弹簧7的总刚度为k1，k1＝∑k
1i
；第一弹性垫2的刚度为k2；波纹管18的刚度为k3。
96.系统的总动能：
97.系统的总势能：
98.将l＝t
‑
v代入如下lagrange方程：
[0099][0100]
式中，q为广义坐标，q
i
为广义力，本系统中假设机械设备的激振力为f0sinωt。
[0101]
因此，本公开的动力反共振减振系统具有如下动力学关系：
[0102][0103]
上述方程组可改写为
[0104][0105]
其中，由以上动力学关系可得机械设备和液压缸体的振动位移为
[0106][0107]
由以上动力学关系可以根据不同的减振目标进行参数设计。例如，以机械设备本身振动最小为目标时，则机械设备振幅x1趋于零，此时，将反共振频率f
ar1
设计为目标减振
特征频率。再例如，以传递给基础的振动最小时，期望中间质量液压缸体的振幅x2趋于零，此时将反共振频率设计为目标减振特征频率。
[0108][0109]
本公开的减振装置，可以根据减振目的通过调整配重块质量、弹簧刚度、橡胶垫刚度、波纹管刚度进行反共振频率的设计，从而实现设备传递给基座的动态力极小的目标或者控制设备本身的振动幅值极小的目标，从而可以通过针对性的参数设计，实现不同的减振目标。
[0110]
本公开实施例的减振装置可应用于动力辅机设备减振，如压缩机、泵、风机、电机等机械设备。
[0111]
本公开实施例针对传统的橡胶隔振器低频隔振效果差，机械设备特征频率隔振难的问题，提供了一种结构可靠的液弹式动力反共振减振装置。在减振装置内部设计液压缸与附带配重块的波纹管，并使液压缸(包括液压缸体和活塞)与波纹管内部通过刚性液体连通。机械设备通过弹簧与液压缸连接。液压缸通过橡胶垫与底座连接。减振装置可通过元器件参数设计使设备自身实现反共振，具有较低的振动位移。本公开实施例的减振装置具有以下优点至少之一：
[0112]
通过在减振装置内部设计液压式活塞缸，以及与活塞缸通过液体连通的波纹管配重结构，通过刚性液体有效作用面积的变化将配重质量效应放大，使设备支撑弹簧和波纹管的弹性力与配重块的惯性力抵消，实现在目标特征频率附近产生反共振，使被隔振设备的动态力传递到基础具有较低的力传递率。
[0113]
可以通过更改配重块的质量以及弹簧的刚度调节反共振频率，具有频率可调的特点。可对特征振动频率进行针对性的设计进而实现在该频率下的反共振，使振动设备传递给基座的力极小。
[0114]
液压缸体通过橡胶垫与底座连接，液压缸体中心位置安装有波纹管，波纹管上有配重块。当期望振动设备本身具有极小的振动时，可通过匹配设计波纹管附带的配重块质量，橡胶垫的刚度，波纹管的刚度，实现振动设备在特征频率下产生反共振，使振动设备本身具有较低的振动位移。
[0115]
减振装置设计有橡胶垫及钢质材料防脱落结构。在恶劣工况下，具有抗冲击和防脱落保护功能，可保证机械设备的可靠连接和基本运行，从而提高设备运行的安全性和可靠性。
[0116]
可根据减振目标，通过设计实现机械设备传递给基座的振动最小或者使机械设备自身振动最小。
[0117]
可通过更换不同弹性系数的第一弹性装置、不同硬度的弹性垫、不同弹性系数的第二弹性装置(例如不同壁厚的波纹管)、不同质量的配重块或对上述措施进行组合调频，调频手段丰富。
[0118]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本公开的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本公开进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本公开的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，其均应涵盖在
本公开请求保护的技术方案范围当中。