大载荷且刚度阻尼可调的隔振器的制作方法

本发明涉及一种隔振设备，尤其涉及一种大载荷且刚度阻尼可调的隔振器。

背景技术：

隔振技术已经广泛应用于各行各业，如航空、车辆、船舶、精密加工领域等。航天器中的精密仪器设备在发射和着陆过程中会受到剧烈冲击，可能导致设备损坏；车辆的行驶在颠簸的路面时，座椅晃动剧烈，导致在乘人员体验不佳；船舶推进装置带来的振动噪声，会引起强烈的环境振动，并成为水下辐射噪声源；曝光机镜头和工件台的振动限制光刻机的最小光刻线宽，造成其分辨率无法提高。随着科技的进步，对结构振动环境的要求越来越高。

隔振支座安装在隔振对象和基础之间，用于减小或消除基础传递到隔振对象上的振动，其性能主要由刚度和阻尼等参数表征。负载质量一定时，隔振支座的刚度决定了其共振频率；阻尼体现了隔振支座的振动能量耗散能力；现有技术中，橡胶隔振器具有制造容易、价格低廉、隔振性能较好等优点，然而橡胶在使用和贮存过程中会发生疲劳和老化现象,其性能会随着时间的增加而逐渐下降甚至失效，尤其在舰船隔振器的使用中，橡胶在高温、辐照及海水等环境下腐蚀和老化速度更快。现有的金属隔振器，可在油污，高、低温恶劣环境下工作，不易老化，性能相对比较稳定，但是对于大载荷的承受能力不足。

因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的技术手段。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种大载荷且刚度阻尼可调的隔振器，能够满足大载荷要求，适应性强，而且能够对隔振器的刚度和阻尼均可调，从而能够有效满足隔振器的频率特性以及能量耗散特性。

本发明提供的一种大载荷且刚度阻尼可调的隔振器，包括隔振板、承重台、磁流变阻尼器、膜片弹簧以及支撑底座；

所述承重台包括承重板、套筒、上膜片弹簧座和下膜片弹簧座；

所述隔振板设置于承重板的上表面；

所述套筒固定设置于承重板的下表面且套筒的轴线垂直于承重板的板面，所述磁流变阻尼器嵌入式设置于套筒内，所述磁流变阻尼器的上端与承重板固定连接，磁流变阻尼器的活塞杆可拆卸式固定设置于底座，所述上膜片弹簧座固定设置于承重板的下表面，所述下膜片弹簧座固定设置于底座，所述上膜片弹簧座和下膜片弹簧座为环状结构且与套筒同轴设置；

所述膜片弹簧包括上膜片弹簧和下膜片弹簧，所述上膜片弹簧和下膜片弹簧外套于套筒，所述套筒上外侧壁固定设置有用于安装膜片弹簧的隔环，所述上膜片弹簧的内边缘固定设置于隔环，上膜片弹簧的外边缘与上膜片弹簧座滑动配合，所述下膜片弹簧的内边缘与隔环固定连接，下膜片弹簧的外边缘与下膜片弹簧座滑动配合。

进一步，所述上磨片弹簧的外边缘与上膜片弹簧座接触滑动配合，所述下磨片弹簧的外边缘与上膜片弹簧座接触滑动配合。

进一步，上膜片弹簧座与上膜片弹簧的接触面具有粗糙度，下膜片弹簧座与下膜片弹簧的接触面具有粗糙度。

进一步，所述隔振板的下表面为凸球面结构，所述承重板的上表面为凹球面结构，所述承重板的上表面和隔振板的下表面适形配合。

进一步，所述磁流变阻尼器包括缸体、上端盖、下端盖、活塞杆以及活塞；

所述活塞滑动设置于缸体内，所述上端盖与缸体的上端端部密封配合，所述上端盖的上表面具有柱状结构的螺纹连接部，所述上端盖通过螺纹连接部与承重板螺纹配合，所述下端盖与缸体的下端密封配合，所述活塞杆的上端从下端盖穿过并与活塞同轴固定连接，所述活塞杆的下端与底座可拆卸式固定连接，所述活塞设置有励磁线圈。

进一步，所述底座包括底座ⅰ和底座ⅱ，所述底座ⅰ和底座ⅱ均为筒状结构且底座ⅰ同轴设置于底座ⅱ内，所述套筒的下端嵌入于底座ⅰ内，所述活塞杆的下端与底座ⅰ同轴且可拆卸式固定连接，所述底座ⅰ的外侧壁向外凸起形成连接翼缘ⅰ，所述底座ⅱ的内侧壁向内凸起形成连接翼缘ⅱ，所述底座ⅱ和底座ⅰ通过连接翼缘ⅰ和连接翼缘ⅱ可拆卸式固定连接，所述底座ⅱ的外侧壁固定设置有环状结构的定位翼缘，所述下膜片弹簧座与底座ⅱ的上端端部可拆卸式固定连接。

进一步，所述底座ⅰ设置有铰接球和压板，所述底座ⅰ的内侧底部以及压板均具有球面凹槽，所述压板的球面凹槽和底座ⅰ的球面凹槽正对形成球形容纳空间，所述铰接球嵌入于球形容纳空间内，所述活塞杆的下端与铰接球螺纹连接。

本发明的有益效果：通过本发明，能够满足大载荷要求，适应性强，而且能够对隔振器的刚度和阻尼均可调，从而能够有效满足隔振器的频率特性以及能量耗散特性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的膜片弹簧反向叠置刚度示意图。

图3为本发明的膜片弹簧反向叠置刚度示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明做出进一步详细说明：

本发明提供的一种大载荷且刚度阻尼可调的隔振器，包括隔振板1、承重台、磁流变阻尼器、膜片弹簧以及支撑底座；

所述承重台包括承重板2、套筒15、上膜片弹簧座3和下膜片弹簧座6；

所述隔振板1设置于承重板2的上表面；

所述套筒15固定设置于承重板的下表面且套筒的轴线垂直于承重板的板面，所述磁流变阻尼器嵌入式设置于套筒内，所述磁流变阻尼器的上端与承重板2固定连接，磁流变阻尼器的活塞杆可拆卸式固定设置于底座，所述上膜片弹簧座3固定设置于承重板的下表面，所述下膜片弹簧座固定设置于底座，所述上膜片弹簧座和下膜片弹簧座为环状结构且与套筒同轴设置；其中，套筒与承重板一体成型；

所述膜片弹簧包括上膜片弹簧4和下膜片弹簧5，所述上膜片弹簧4和下膜片弹簧5外套于套筒15，所述套筒上外侧壁固定设置有用于安装膜片弹簧的隔环20，所述上膜片弹簧的内边缘固定设置于隔环20，上膜片弹簧的外边缘与上膜片弹簧座滑动配合，所述下膜片弹簧的内边缘与隔环固定连接，下膜片弹簧的外边缘与下膜片弹簧座滑动配合，通过上述结构，能够满足大载荷要求，适应性强，而且能够对隔振器的刚度和阻尼均可调，从而能够有效满足隔振器的频率特性以及能量耗散特性。本发明实现大载荷以及刚度阻尼可调的原理是这样的：

通过控制磁流变阻尼的励磁电流的大小，从而控制整个隔振器的阻尼特性，进而控制整个隔振器的能量耗散特性，而对于刚度的调节，膜片弹簧具有以下两种布置结构：正向叠置和反向叠置，图2中为正向叠置，膜片弹簧的总刚度为：

图3中所示的为反向叠置，膜片弹簧的总刚度为：k＝k1+k2，其中，k为总刚度，k1为膜片弹簧1的刚度，k2为膜片弹簧2的刚度，图2和图3中的左图为膜片弹簧叠置结构示意图，右图为等效图；

当膜片弹簧在形变量较小时，其刚度大，当形变量达到一定数值时，其刚度趋近于0，当此时，形变量继续增大，从而使得刚度又会增大到所需的程度，如图1所示，本发明采用的是上膜片弹簧和下膜片弹簧分别正向叠置，上膜片弹簧和下膜片弹簧之间形成反向叠置的结构，从而使得刚度调节范围更大，通过上述，即能够实现刚度调节，并且，在本发明的上述结构下，能够实现大载荷使用。

本实施例中，所述上磨片弹簧4的外边缘与上膜片弹簧座3接触滑动配合，所述下磨片弹簧5的外边缘与上膜片弹簧座6接触滑动配合，其中，接触滑动配合是指膜片弹簧与弹簧座之间接触，但是彼此间不加任何固定；

上膜片弹簧座3与上膜片弹簧4的接触面具有粗糙度，下膜片弹簧座与下膜片弹簧的接触面具有粗糙度，其中，隔振板与隔振对象配合，当振动开始时，由于膜片弹簧的刚度较大，此时，如果膜片弹簧的为刚性连接，此时会产生隔振物与隔振板之间刚性碰撞，从而起不到良好的隔振作用，而采用上述结构，刚开始时，由于膜片弹簧的刚度较大，此时，通过膜片弹簧的外边缘的滑动以及磁流变阻尼器的作用，能够起到良好的能量耗散作用，避免刚性碰撞，对隔振对象起到良好的保护；其中，对于膜片弹簧座的粗糙度，本领域技术人员可以根据实际的应用场景进行相应的设置，膜片弹簧弹簧一般为环状结构，因此，其内圆为内边缘，外圆则为外边缘。

本实施例中，所述隔振板1的下表面为凸球面结构，所述承重板2的上表面为凹球面结构，所述承重板2的上表面和隔振板1的下表面适形配合，通过这种结构，能够起到良好的调心作用，使得隔振板与承重板始终能够良好的配合。

本实施例中，所述磁流变阻尼器包括缸体17、上端盖18、下端盖14、活塞杆21以及活塞16；

所述活塞16滑动设置于缸体内，所述上端盖18与缸体17的上端端部密封配合，所述上端盖18的上表面具有柱状结构的螺纹连接部19，所述上端盖18通过螺纹连接部19与承重板2螺纹配合，所述下端盖14与缸体的下端密封配合，所述活塞杆的上端从下端盖穿过并与活塞同轴固定连接，所述活塞杆的下端与底座可拆卸式固定连接，所述活塞16设置有励磁线圈，而且，活塞杆的上端部滑动式嵌入于上端盖中，且活塞杆的上端部与上端盖之间通过密封圈密封，这种结构，磁流变阻尼器工作时更加稳定，当然，缸体内还填充有磁流变液，从而上述结构，一方面方便安装，另一方面结构稳定性好。

本实施例中，所述底座包括底座ⅰ11和底座ⅱ7，所述底座ⅰ11和底座ⅱ7均为筒状结构且底座ⅰ同轴设置于底座ⅱ内，所述套筒的下端嵌入于底座ⅰ内，所述活塞杆的下端与底座ⅰ同轴且可拆卸式固定连接，所述底座ⅰ的外侧壁向外凸起形成连接翼缘ⅰ10，所述底座ⅱ的内侧壁向内凸起形成连接翼缘ⅱ9，所述底座ⅱ7和底座ⅰ11通过连接翼缘ⅰ10和连接翼缘ⅱ9可拆卸式固定连接，所述底座ⅱ7的外侧壁固定设置有环状结构的定位翼缘8，所述下膜片弹簧座与底座ⅱ的上端端部可拆卸式固定连接，其中，底座ⅱ一方面用于将整个装置固定，另一方面起到良好的支撑作用，上述中的可拆卸式固定连接均采用螺栓连接的方式。

本实施例中，所述底座ⅰ11设置有铰接球13和压板12，所述底座ⅰ的内侧底部以及压板均具有球面凹槽，所述压板的球面凹槽和底座ⅰ的球面凹槽正对形成球形容纳空间，所述铰接球13嵌入于球形容纳空间内，所述活塞杆的下端与铰接球螺纹连接，由于隔震器是工作在振动环境中，如果活塞杆与底座直接固定连接，那么将会导致磁流变阻尼器发生松动，而通过上述结构，由于铰接球的作用，能够为活塞杆的摆动提供一定的裕量，从而对磁流变阻尼器起到一个良好的保护作用，其中，压板与底座之间采用螺栓实现可拆卸式固定连接。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳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，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。