一种可调频率可调阻尼的弹簧吸振装置的制作方法

1.本实用新型属于振动控制技术领域，具体涉及一种可调频率可调阻尼的弹簧吸振装置。


背景技术：

2.结构易受外部激励包括风振、地震、机械设备、地铁和车辆等振动影响，目前能解决此类振动问题有多种技术手段，调谐质量阻尼器装置也是较早应用在结构上处理此类问题的一种控制装置，控制原理是当其固有频率调整到与被控结构的激励振动相同时，会产生较好的减振效果。在实际工程应用中，因存在各种随机因素，要准确掌握被控结构的激励振动非常困难。而且，在调谐质量阻尼器装置安装完成后，在长期的工作下，其自身也可能出现疲劳损伤等问题，使得装置固有频率发生改变；同时，被控结构在长期使用状态下，也存在各种无法预估的频率微小改变，使得调谐质量阻尼器装置的吸振效果越来越差。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提出一种可调频率可调阻尼的弹簧吸振装置，能够调节自身固有频率和自身阻尼的吸振装置。
4.为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
5.一种可调频率可调阻尼的弹簧吸振装置，包括活动架、固定架、导轨、主滑块，质量块，粘滞阻尼器、拉力装置、主压簧和水平固定槽，所述活动架由活动水平架、活动支架和上翼缘组成，所述固定架由固定水平架、固定支架和下翼缘组成。所述固定支架固定设置在所述固定水平架的后端，所述铰接件设置在活动支架与固定支架之间，铰接件一端与活动支架连接，另一端与固定支架连接，因此所述活动架可以铰接件作为支点相对所述固定架转动。活动支架上设置有两个圆筒，侧压簧一端套在活动支架的圆筒上，同样地，固定支架上设置有与活动支架对应的两个圆筒，侧压簧另一端套在固定支架的圆筒上。活动架以铰接件作为支点相对固定架转动的过程中，在转动幅度内，两个侧压簧均全程处于压缩状态。
6.所述活动架设置在所述固定架之上，所述活动水平架的前端，水平两侧均设置有上翼缘，所述固定水平架的前端水平两侧均设置与上翼缘对应的下翼缘。活动水平架与所述上翼缘之间还设置有三角加强肋，固定水平架与所述下翼缘之间还设置有三角加强肋。
7.所述上翼缘与下翼缘之间分别设置有拉力装置、主压簧、固定螺杆。主压簧两端均套在限位套筒上，所述限位套筒分别安装在上翼缘的底面和对应的下翼缘的上面。上翼缘上加工有通孔，同时下翼缘在对应的位置也加工有通孔。所述拉力装置的上端盖的螺杆部分穿过上翼缘的通孔并在上翼缘的另一面用厚螺母+薄螺母+垫片的紧固组合将拉力装置拧紧，此时，上端盖上平面抵住上翼缘的下平面；所述中心轴的螺杆部分穿过下翼缘的通孔并在下翼缘的另一面用厚螺母+薄螺母+垫片的紧固组合将拉力装置拧紧。
8.固定架与被保护设备或结构固定连接，活动架和固定架一侧通过铰接件连接，活动架以铰接件作为支点相对所述固定架转动，并且在活动架和固定架通过铰接件连接一侧
设置有侧压簧，侧压簧向活动架提供恢复力矩，主压簧、拉力装置和粘滞阻尼器竖向设置在活动架和固定架之间，为活动架提供竖向恢复力，主压簧、拉力装置和侧压簧依据需要选配，导轨和水平固定槽设置在活动架之上，并且水平固定槽与导轨方向平行，一个或多个主滑块设置在导轨和水平固定槽内，质量块设置在主滑块之上，质量块可通过主滑块在导轨上移动，实现系统刚度无级调整。
9.进一步的，粘滞阻尼器设置有两套，分别设置在弹簧吸振装置的两侧，粘滞阻尼器包括腔体、插板、上安装板和下安装板，所述上安装板加工有两道平行的t型槽b，所述下安装板也加工有两道平行的t型槽c，所述t型槽b和所述t型槽c的方向互相平行并与所述导轨平行；t型槽b上放置有t型螺母b，t型槽c上放置有t型螺母c，所述插板的上面板采用螺栓与t型螺母b紧固使得插板固定安装在t型滑槽b上，所述腔体的侧面板采用螺栓与t型螺母c紧固使得腔体固定安装t型滑槽c上，粘滞阻尼器可在上安装板和下安装板上移动，实现系统阻尼无级调整。
10.进一步的，上安装板安装在所述活动架的两侧，下安装板安装在所述固定架的两侧。
11.进一步的，上安装板安装在质量块下表面两侧，下安装板安装在所述固定架的两侧，不仅可实现竖向阻尼功能，在质量块沿着所述导轨水平往复运动时，插板跟随着做水平向往复运动，并剪切所述腔体内部的阻尼液，从而产生水平阻尼力，并耗散振动能量。
12.进一步的，腔体的内腔上填充有粘滞阻尼液，插板的插板部分插入腔体的内腔并浸入粘滞阻尼液中。
13.进一步的，所述拉力装置包括上端盖、压板、外筒、压簧、下端盖和中心轴，所述外筒的截面为半圆弧形，所述上端盖的下平面与两个外筒的上端面螺栓连接，两个拉力装置外筒之间形成相对的竖向导向缝；所述压板的外形类似圆饼形，其两侧加工有相对的凸台，凸台嵌入所述竖向导向缝之间，所述下端盖的外形为圆环形，下端盖与两个外筒的下端面螺栓连接，中心轴穿过下端盖与压板的下平面通过螺栓固定连接，中心轴外表面在外筒内部分上设置有压簧。
14.进一步的，质量块和主滑块之间还设置有主连接件，导轨上还设置有副滑块，副滑块上设置有副连接件，主连接件和副连接件之间设置有水平拉簧，形成平衡力。
15.进一步的，主连接件开设有带沉台通孔a，所述副连接件上开设有带沉台通孔b，水平固定槽开设有t型槽a，所述t型槽a的方向与导轨的方向平行，t型槽a上放置有t型螺母a，带沉台通孔a和带沉台通孔b上用螺栓从上而下穿过其通孔并与所述t型螺母a紧固使得主连接件和副连接件与水平固定槽固定连接，也间接使得主连接件和副连接件固定在导轨上，不能自由滑动。
16.进一步的，副连接件与所述水平固定槽固定，主连接件不与水平固定槽固定连接，质量块和水平弹簧组成水平向吸振装置，通过自身的固有水平频率与该方向的外部激励频率产生共振从而吸收外部振动能量实现减振。
17.进一步的，所述侧压簧有两个，均为压缩弹簧，侧压簧设置在铰接件的上下两侧。
18.与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果之一：
19.本实用新型提出一种可调装置自身固有频率，可调装置自身阻尼的吸振装置。装置固有频率调整即可采用移动质量块位置，也可采用调整弹簧参数。装置阻尼调整通过改
变阻尼位置而改变擦板的运动速度实现，并且同时实现竖向和水平单向的减振。
附图说明
20.图1为本实用新型实施例1结构示意图；
21.图2为实施例1立体图一；
22.图3为实施例1立体图二；
23.图4为实施例1导轨和水平固定槽结构示意图；
24.图5为图4的侧视图；
25.图6为拉力装置结构示意图；
26.图7为拉力装置分解结构示意图；
27.图8为粘滞阻尼器结构示意图；
28.图9为吸振装置运输和安装结构示意图；
29.图10为实施例2结构示意图；
30.图11为实施例2立体图。
31.图中，1-质量块，2-主滑块，3-导轨，4-活动架，4.1-活动水平架，4.2-活动支架，4.3-上翼缘，5-主连接件，6-铰接件，7-固定架，7.1-固定水平架，7.2-固定支架，7.3-下翼缘，8-粘滞阻尼器，8.1-腔体，8.2-插板，8.3-上安装板，8.4-下安装板，9-拉力装置，9.1-上端盖，9.2-压板，9.3-外筒，9.4-压簧，9.5-下端盖，9.6-中心轴，10-主压簧，11-运输螺杆，12-侧压簧，13-副滑块，14-副连接件，15-水平弹簧，16-水平固定槽。
具体实施方式
32.如图1-11所示，为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。
33.实施例1
34.如附图1-附图3所示，一种可调频率可调阻尼的弹簧吸振装置，包括活动架4、固定架7、导轨3、主滑块2，质量块1，粘滞阻尼器8、拉力装置9、主压簧10和水平固定槽16。
35.所述活动架4由活动水平架4.1、活动支架4.2和上翼缘4.3组成。
36.所述导轨3有两件，分别平行安装在活动水平架4.1的上面两侧；所述主滑块2有四个，其中两个主滑块2安装在一侧的导轨3，另两个主滑块2安装在另一侧的导轨3上，主滑块2可以沿导轨3的安装方向自由滑动。
37.所述主连接件5同时安装在四个主滑块2之上。所述质量块1固定安装在主连接件5上，因此，质量块1通过主滑块2可以在所述导轨3上自由滑动。
38.如附图4和图5所示，所述水平固定槽16设置在所述导轨3之间，水平固定槽16上加工有t型槽a，所述t型槽a的方向与导轨3平行，t型槽a上放置有t型螺母a。所述主连接件5上加工有通孔，在主连接件5上用螺栓从上而下穿过其通孔，并与所述t型螺母a紧固，从而使得主连接件5与水平固定槽16固定连接，也间接使得质量块1固定在导轨3上，不能自由滑动。
39.如附图1-附图5所示，所述活动支架4.2固定设置在所述活动水平架4.1的后端，附
图1的右侧。
40.所述固定架7由固定水平架7.1、固定支架7.2和下翼缘7.3组成。所述固定支架7.2固定设置在所述固定水平架7.1的后端，附图1的右侧。
41.所述铰接件6设置在活动支架4.2与固定支架7.2之间，铰接件6一端与活动支架4.2连接，另一端与固定支架7.2连接，因此所述活动架4可以铰接件6作为支点相对所述固定架7转动。所述侧压簧12有两个，均为压缩弹簧，侧压簧12设置在铰接件6的上下两侧，活动支架4.2上设置有两个圆筒，侧压簧12一端套在活动支架4.2的圆筒上，同样地，固定支架7.2上设置有与活动支架4.2对应的两个圆筒，侧压簧12另一端套在固定支架7.2的圆筒上。活动架4以铰接件6作为支点相对固定架7转动的过程中，在转动幅度内，两个侧压簧12均全程处于压缩状态。
42.所述活动架4设置在所述固定架7之上，所述活动水平架4.1的前端(附图1的左侧)水平两侧均设置有上翼缘4.3，所述固定水平架7.1的前端(附图1的左侧)水平两侧均设置与上翼缘4.3对应的下翼缘7.3。活动水平架4.1与所述上翼缘4.3之间还设置有三角加强肋，固定水平架7.1与所述下翼缘7.3之间还设置有三角加强肋。
43.所述上翼缘4.3与下翼缘7.3之间分别设置有拉力装置9、主压簧10、固定螺杆11。主压簧10两端均套在限位套筒上，所述限位套筒分别安装在上翼缘4.3的底面和对应的下翼缘7.3的上面。上翼缘4.3上加工有通孔，同时下翼缘7.3在对应的位置也加工有通孔。所述拉力装置9的上端盖9.1的螺杆部分穿过上翼缘4.3的通孔并在上翼缘4.3的另一面用厚螺母+薄螺母+垫片的紧固组合将拉力装置9拧紧，此时，上端盖9.1上平面抵住上翼缘4.3的下平面；所述中心轴9.6的螺杆部分穿过下翼缘7.3的通孔并在下翼缘7.3的另一面用厚螺母+薄螺母+垫片的紧固组合将拉力装置9拧紧。
44.如附图6和附图7所示，所述拉力装置9由一个上端盖9.1、一个压板9.2、两个外筒9.3、一个压簧9.4、一个下端盖9.5和一个中心轴9.6组成。
45.所述外筒9.3的截面为半圆弧形，所述上端盖9.1的下平面与两个外筒9.3的上端面螺栓连接，两个拉力装置外筒9.3之间形成相对的竖向导向缝；所述压板9.2的外形类似圆饼形，其两侧加工有相对的凸台，凸台嵌入所述竖向导向缝之间。所述下端盖9.5的外形为圆环形，下端盖9.5与两个外筒9.3的下端面螺栓连接，中心轴9.6穿过下端盖9.5与压板9.2的下平面通过螺栓固定连接。
46.如附图8所示，粘滞阻尼器8共有两套，分别设置在弹簧吸振装置两侧，粘滞阻尼器8由腔体8.1、插板8.2、上安装板8.3和下安装板8.4组成。
47.所述上安装板8.3加工有两道平行的t型槽b，所述下安装板8.4也加工有两道平行的t型槽c，所述t型槽b和所述t型槽c互相平行并与所述导轨3平行；t型槽b上放置有t型螺母b，t型槽c上放置有t型螺母c；所述上安装板8.3安装在所述活动水平架4.1的两侧，所述下安装板8.4安装在所述固定水平架7.1的两侧；所述插板8.2的上面板采用螺栓与t型螺母b紧固使得插板8.2固定安装在所述t型滑槽b上，所述腔体8.1的侧面板采用螺栓与t型螺母c紧固使得腔体8.1固定安装所述t型滑槽c上。
48.所述腔体8.1的内腔上填充有粘滞阻尼液，所述插板8.2的插板部分插入腔体8.1的内腔并浸入粘滞阻尼液中，插板8.2和腔体8.1组成的阻尼组件，插板8.2在活动架4的作用下在腔体8.1作往复竖向运动剪切阻尼液，阻尼液吸收动能转化成热能耗散振动能量。
49.如附图9所示，在吸振装置运输和安装时，所述运输螺栓11同时穿过上翼缘4.3和下翼缘7.3，并在上下用螺母紧固，吸振装置安装完成后，拆卸运输螺栓11，弹簧吸振装置进入工作状态。
50.本实施例主要是用于解决竖向振动问题，利用活动架4上的质量、选配主压簧10、拉力装置9、侧压簧12和阻尼器组成竖向吸振装置，原理是通过自身的固有频率与外部激励频率产生共振从而吸收外部振动能量实现减振。实施例1中，固定架7固定安装在被保护设备或结构上，活动架4与外部激励频率产生共振作用后，以铰接件6作为支点相对所述固定架7转动，另一端由主压簧10支撑着。
51.为实现本装置刚度可调，本发明装置工作原理下图所示，其中质量m可在刚性杆上滑动，以调整系统频率。
[0052][0053]
本装置对应自由振动方程为：
[0054][0055]
式中k为b点弹簧刚度。质量m的移动，可实现系统刚度无级调整。
[0056]
由上式可知，装置的圆频率为：
[0057][0058]
由上式可知，通过改变质量块的位置，可以调节装置的频率。同理，也可改变阻尼器位置，实现阻尼的调整。
[0059]
插板8.2和腔体8.1组成的阻尼组件，插板8.2在活动架4的作用下在腔体8.1作往复竖向运动剪切阻尼液，阻尼液吸收动能转化成热能耗散振动能量，阻尼组件向吸振装置提供阻尼力f＝c
×vα
，c为阻尼系数，α为阻尼指数，v为插板8.2在腔体8.1内部做往复运动的速度。
[0060]
插板8.2安装在上安装板8.3在t型槽b上，腔体8.1安装在下安装板8.4的t型槽c上，可沿着的t型槽方向前后移动。同时，由活动架4的一端以铰接件6作为支点相对所述固定架7转动，即阻尼组件绕铰接件6的工作半径为r，活动架4的转动速度为角速度ω，插板8.2在腔体8.1内部做往复运动的竖向速度v＝r
×
ω，从而阻尼力f＝c
×
(r
×
ω)
α
,由上式可知，前后移动阻尼组件，改变半径r的大小，实现阻尼力的调整。
[0061]
本实施例中，质量块1和阻尼组件的可按实际场景下的激励作用调整位置，实现固有频率可调，阻尼力可调。
[0062]
拉力装置9可使得活动架4在竖向上有足够的向下恢复力；两个侧压簧12分布在铰接件6上下侧，在活动架4以铰接件6作为支点相对所述固定架7转动时，两个侧压簧12在不同的伸缩量下对活动支架4.2提供恢复力矩。
[0063]
实施例2
[0064]
在实施例1的基础上，还可以作出以下修改：
[0065]
如附图10和附图11所示，所述副滑块13有四个，其中两个副滑块13安装在一侧的导轨3，并且设置在所述主滑块2的两侧，另两个副滑块13安装在另一侧的导轨3上，并且设置在另两个所述主滑块2的两侧。
[0066]
两个所述副连接件14安装在所述主连接件5的两侧，其中一个副连接件14同时安装在一侧的两个所述副滑块13之上。另一个副连接件14同时安装在另一侧的两个所述副滑块13之上。因此，两个所述副连接件14通过副滑块13可以在所述导轨3上自由滑动。
[0067]
所述主连接件5和副连接件14的侧面设置有带圆孔的凸台。四个所述水平拉簧15与导轨3平行设置，其中两个水平拉簧15设置在其中一个副连接件14和主连接件5的一侧之间，，另两个水平拉簧15设置在另一个副连接件14和主连接件5的另一侧之间。四个水平拉簧15均是使用水平拉簧15两端的圆钩实现连接。
[0068]
两个所述副连接件14上分别加工有三个通孔，在副连接件14上用螺栓从上而下穿过其通孔，并与所述t型螺母a紧固，从而使得副连接件2与水平固定槽16固定连接，也间接使得副连接件2固定在导轨3上，不能自由滑动，此时所述主连接件5不与水平固定槽16固定连接。
[0069]
如附图8和附图9所示两套所述粘滞阻尼器8的各自的所述上安装板8.3与所述质量块1的下平面固定连接。
[0070]
实施例2可以同时处理竖向和水平单向(导轨方向)的两个方向的微幅高频振动，即吸振装置不仅是可实现实施例1的对竖向振动实现减振，且质量块1与水平向外部激励频率产生共振作用后，沿着导轨3作往复运动实现此方向(导轨方向)的减振。
[0071]
在本实施例中，插板8.2通过上安装板8.3安装在质量块下，除了可以实现实施例1中的竖向阻尼功能外，在质量块1沿着导轨3作往复运动时，插板8.2跟随着做水平向往复运动，并剪切腔体8.1内部的阻尼液，从而产生水平阻尼力，并耗散振动能量。
[0072]
本实施例主要是用于解决竖向和水平向微幅高频振动问题。竖向的吸振机理与实例1一样，水平减振方向是与导轨3同向。两个副连接件14与水平固定槽16固定，质量块1和水平弹簧15组成水平向吸振装置，通过自身的固有水平频率与该方向的外部激励频率产生共振从而吸收外部振动能量实现减振。实施例2中，吸振装置不仅是可实现实施例1的对竖向振动实现减振，且质量块1与水平向外部激励频率产生共振作用后，沿着导轨3作往复运动。
[0073]
实施例2中，插板8.2通过上安装板8.3安装在质量块下，除了可以实现实施例1中的竖向阻尼功能外，在质量块1沿着导轨3作往复运动时，插板8.2跟随着做水平向往复运动，并剪切腔体8.1内部的阻尼液，从而产生水平阻尼力，并耗散振动能量。
[0074]
尽管这里参照本实用新型的多个解释性实施例对本实用新型进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本技术公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本技术公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。