专利名称:无谐振峰隔振缓冲器的制作方法
本发明是一种无谐振峰的隔振缓冲器。属于电子仪器和机电设备的隔振缓冲技术领域：
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为了提高电子仪器和机电设备在剧烈振动、冲支环境条件下的可靠性，通常采用隔振器进行保护。隔振器应能满足隔振与缓冲二种功能。
现有的隔振器均采用复合式弹性-阻尼结构形式，即分别由不同的弹性-阻尼结构来适应各种要求。而当环境条件要求较恶劣(如温差在-70℃～150℃范围内)时，通常采用全金属隔振器，例如ⅰ，中国辽阳减振器厂制造的金属网阻尼减振器(JWZ系列)，采用柱形螺旋弹簧作为弹性元件、不锈钢丝网柱和网垫等作为阻尼构件以及外壳、底板、盖帽等结构件，并用铆钉铆成整件。ⅱ，英国CMT WELLS KELO公司的产品说明书公布了该公司的三向等刚度阻尼可控型全金属隔振器。该隔振器的结构特点在于采用了主隔振簧组件，缓冲限位簧组件，径向缓冲装置和附加阻尼装置组件等复合式弹性-阻尼组件及外壳、联接空心套筒等结构件。
上述两种全金属隔振器，均存在着①当实际载荷与公称载荷不完全一致时，其垂直方向静平衡位置不可调节，造成缓冲限位装置与外壳之间的上、下自由变形空间不对称，出现谐振时，易产生拍击现象，噪音变大，且使设备易受冲击。②两者均存在谐振现象，且谐振时的传递率ηmax＝3～5，即将外界激励放大了3～5倍。③阻尼小(阻尼比D均在0.10～0.13之间，吸收冲击能量的能力较差，容易发生刚性碰撞，造成“缓冲器”变成“加冲器”。④水平刚度与垂直刚度的比值难以按需要调节，尤其是JWZ型，水平特性较差。⑤上述两种产品均不能兼顾隔振与缓冲两种功能，JWZ型则更差。
本发明的目的在于针对上述缺点设计一种隔振缓冲器，使该装置在谐振区工作时，其阻尼比趋于无穷大，传递率恒为1，而当进入减振区工作时，阻尼比逐渐减小并趋于零，使整个工作过程呈无谐振峰状态。同时提高吸收冲击能量的能力，并使它的水平与垂直刚度可根据实际要求调节，且当实际载荷与公称载荷不一致时，可调节垂直方向静平衡位置，使得上、下运动时自由变形空间对称，达到兼顾隔振与缓冲二种功能，进而达到消除拍击现象和由此而引起的噪音。
本发明的技术解决方案是使隔振缓冲器具有三个弹性-阻尼特性的组件，可分别按隔振缓冲技术的要求单独调节(即腰鼓状弧形阻尼缓冲簧组件、水平刚度调节簧组件和垂直静平衡位置可调的隔振簧组件)，然后用联接螺栓组件将三者统一为系统总弹性-阻尼特性的整件，并安装在外壳和底板内部，用铆钉铆接成一整体。
图1表示，弧形阻尼缓冲簧组件是由若干根沿间隔环〔10〕圆周均布的、半径为R的弧形簧片〔8〕组成的腰鼓状结构。弧形簧片的上下端均装有带间隔环〔10〕的上、下环〔6〕，〔14〕，其下端与下环〔14〕连接并加装垫套〔15〕。垫套为一具有薄壁凸缘的套筒。
弧形簧片可制成矩形截面，也可制成圆形截面。改变弧形簧片的材料、圆弧半径、根数、截面形状及几何尺寸即可获得所需要的弹性-阻尼特性。
由于弧形簧片组件呈腰鼓状，因此该簧片的弧半径R的中心平面0～0处的径向尺寸最大，两端最小。当帽盖〔9〕在其内部上、下运动时(如图2所示)，若位移量为ZO，则该组件与帽盖之间产生的径向力FX，垂向力FZ以及FX与FZ的合力-法向正压力N和垂向运动时的摩擦力Fμ，均为ZO的函数，且随ZO的增大而增大。由于该组件可在外壳〔7〕与底板〔12〕之间沿水平方向(径向)滑动，且因弧形簧片是沿间隔环圆周均布的，水平力FX的合力为零，因此，该组件的水平刚度为零。总垂向刚度和垂向摩擦阻尼力Fμ随ZO的增大而呈非线性增大。当初始静摩擦力Fμ大于外界扫频激励力Fp而小于被保护设备的许用动载荷值时(即Fp＜Fμ＜Fd)，帽盖〔9〕与弧形阻尼缓冲簧组件之间没有相对运动(ZO＝0)。此时，被保护设备、隔振缓冲器和基础三者处于伪刚接状态，外界基础激励力(或位移)通过隔振缓冲器1∶1地传给设备，使传递率η≡1。当设备质量为M，扫频激励频率为fp，振幅为A时，激励力Fp＝AM(2πfp)2。因此，适当地确定隔振系统的固有频率fO(1～10HZ)并控制弧形阻尼缓冲簧组件与帽盖〔9〕之间的装配过盈量(δ＝0.005～0.3)，即可使Fp＜Fμ＜〔Fd〕而实现垂直方向无谐振峰的传递特性。
隔振簧组件由隔振簧〔17〕和调节螺母〔3〕组成。隔振簧可制成圆柱形螺旋簧，等频簧或失稳簧。其下端套在底板的圆形凸台上，水平方向不致滑移，上端与联接螺栓下部相互套接，使设备处于静平衡位置时，帽盖的槽边0刻线与外壳上端面平齐，则下凸缘始终处于弧形簧组件的圆弧中心平面0～0上，实现了静平衡位置可调。
改变隔振簧的几何形状(如柱形、塔形、失稳型等)、几何尺寸以及螺旋簧直径、节距、圈数等结构参数即可获得所需要的弹簧刚度。其垂向刚度确定了隔振系统的垂向固有频率fO。其水平刚度值与水平刚度调节簧的补偿水平刚度值组成了系统的总水平刚度。
在调节螺母上，装有卡于帽盖槽内的限位销，当调节垂向静平衡位置时，可防止调节螺母与联接螺栓一起跟动。限位销〔5〕用铆钉〔4〕铆住。
水平刚度调节簧组件由水平刚度调节簧〔19〕，滑塞〔20〕和滑套〔18〕组成。簧的上端与联接螺栓刚接，下端配有与水平刚度调节簧刚接的滑塞。滑塞可在滑套内上、下自由移动，故该组件的垂向刚度为零。滑套下端与底板刚性联接。
改变调节簧的钢丝直径d，长度L，即可获得所需要的补偿水平刚度值。补偿水平刚度与隔振簧组件的水平刚度构成系统的总水平刚度。当要求水平刚度在水平面内沿X与Y轴方向不相等时，则可采用矩形截面的钢丝簧，其宽度和厚度依需要确定。由此水平刚度可调。
当不需要约束绕垂轴(Z轴)的旋转自由度时，滑柱和滑套配合表面均采用圆截面，否则采用矩形截面。
根据环境试验的条件及要求确定隔振系统的水平方向固有频率(fO′＝1～10HZ)和弧形簧组件与外壳及底板之间的装配过盈量，使水平方向上的摩擦阻尼力Fμ′大于激励力Fp′且小于许用动载荷值〔Fd′〕，此时设备、隔振器及基础在水平方向上处于伪刚接状态，从而获得水平方向的无谐振峰传递特性。
当受到水平冲击时，腰鼓状弧形阻尼缓冲簧组件的上、下环〔6〕〔14〕首先与嵌入或胶合在外壳内壁上的防冲降噪垫〔21〕相撞，使弧形阻尼缓冲簧组件处于工作状态，增加了水平刚度，使水平方向变形量受到限制。此时帽盖〔9〕与外壳〔7〕之间的间隙大于上、下环与外壳的垫层〔21〕间的间隙。
联接螺栓组件由锁紧螺母〔1〕帽盖〔9〕，联接螺栓〔2〕和锁紧螺母〔1〕等组成。
联接螺栓的下端带有小凸缘，其中心孔内壁与水平刚度调节簧刚接，下部外螺纹与调节螺母联接，支承隔振簧〔17〕。上端通过锁紧螺母与帽盖〔8〕联为一体，且上端中心开有螺孔与设备栓接。因此，联接螺栓是将被保护设备与三个独立的弹性-阻尼组件连成一个整体的关键构件。
与现有技术相比，本发明具有如下特点1，在x，y，z三向分别进行扫频激励，当系统在谐振区时，阻尼比趋向无穷大，η≡1，而当进入减振区工作时，阻尼比逐渐减小并趋向于零，且传递率η值迅速下降并趋于零。因此，在0～5000HZ的整个扫频频带内无谐振峰出现。
2、具有较理想的变刚度、变阻尼特性，即隔振时的固有频率低，使隔振系统迅速进入减振区。当受到冲击时，刚度和阻尼力逐渐加大，可在较小的变形空间内储存和吸收较多的冲击能量，缓冲性能好。兼顾了隔振与缓冲二种功能。
3、当实际载荷与额定载荷不一致时，调节螺母可调节垂向静平衡位置，使上、下运动时的自由变形空间对称相等。
4、水平与垂直刚度的比值可根据需要调节，并可按需要约束绕Z轴的旋转自由度。
5、采用组合式结构，便于按用户要求迅速组装成具有特殊要求的隔振器。
6、降低了工作时的噪音。
图1为无谐振峰隔振缓冲器的结构图;
图2为弧形缓冲簧组件受力分析图;
图3为四只无谐振峰隔振缓冲器与被保护设备连接状态的立体图。
本发明的具体实施例以本发明中公称载荷为15公斤的隔振缓冲器为例，说明实施方法和隔振缓冲效果。
公称载荷WO＝15公斤(载荷范围10～20公斤);
固有频率fO＝5HZ±10∶17外形尺寸长×宽×高(60×60×60)隔振簧钢丝直径3～3.5mm圈数9～10有效圈数7～8
中径D＝20～21mm长度50～60mm弧形簧片圆弧半径30～40mm片厚1.5～2mm片宽4～8mm片数8～16片长35～40mm水平刚度调节簧钢丝直径1.1～1.5mm钢丝长度30～40mm装配过盈量帽盖与弧形阻尼簧组件0.005～0.15mm外壳底板与簧片的垂向0.005～0.15mm例行试验条件5～30HZ等幅扫频，振幅AO＝1.5mm振动30～5000HZ等加速度扫频Zm＝5g冲击半正弦波脉宽11mm，峰值加速度15g，30g考核隔振缓冲器自身强度。
隔振缓冲技术指标隔冲系数ηa≤0.55隔振传递率η≡1(0～9HZ，A0＝1.5mm)η＜1(9～5000HZ)许用变形〔ψm〕≤6mm。
采用本发明时，在低频段(0～9HZ)使被保护设备，隔振缓冲器和基础呈伪刚接状态，则传递率η≡1，测试结果符合技术指标。
将四只无谐振峰隔振缓冲器安装在被保护设备的重心平面上(图3)，即可对该设备进行有效的振动与冲击防护。
权利要求
1.一种对机电设备，特别是电子仪器进行隔振和缓冲用的无谐振峰隔振缓冲器，包括外壳[7]，底板[12]，弹簧[17]防冲降噪垫层[21]。其特征在于，它具有a、一个隔振簧组件，它包括与联接螺栓[2]相配的调节螺母[3]，以及位于调节螺母[3]和底板[12]之间的隔振簧[17]。b、一个腰鼓状弧形阻尼缓冲簧组件，它包括至少有三根以上的弧形簧片[8]，以及装在弧形簧片上下端使弧形簧片分布均匀的间隔环[10]和使弧形簧片[8]位置固定的上下环[6][14]以及垫套[8]，弧形簧片[8]的内壁与帽盖[9]的下缘周围接触。c、一个水平刚度调节簧组件，它包括位于隔振缓冲器的中央部位，其上端由联接螺栓[2]上的小孔支承的调丝簧[19]，以及作为下支承的滑塞[20]和固定在底板[12]上的滑套[18]，滑塞[20]的外径与滑套[18]的内径作轴向滑动配合。d、一个联接螺栓组件，它包括一个锁紧螺母[1]，联接螺栓[2]和帽盖[9]，通过锁紧螺母[1]把联接螺栓[2]和帽盖[9]相联接。
2.按权利要求
1，其中所述的腰鼓状弧形阻尼缓冲簧组件，其特征在于沿圆周均匀分布的至少三个以上的弧形簧片〔8〕分别嵌入上下间隔环〔10〕，弧形簧片〔8〕的下端弯边用下环〔14〕，垫套〔15〕，经连接件〔11〕加以固定，弧形簧片〔8〕的上端用上环〔6〕卡紧，组成一个整体。
3.按权利要求
1，其中所述的隔振簧组件，其特征在于调节螺母〔3〕上装有限位销〔5〕，限位销〔5〕与盖帽〔9〕上的长槽配合。
4.按权利要求
2，其中所述的腰鼓状弧形阻尼缓冲簧组件，其特征在于在垫套〔15〕下有调节装配过盈量用的垫片〔16〕。
5.按权利要求
1，其中所述的帽盖〔9〕，其特征在于在其外表面制有调节垂向静平衡位置用的刻度。
6.按权利要求
1，其中所述的弧形簧片〔8〕，其特征在于其断面形状可以是矩形的、圆形的或扁圆形的。
7.按权利要求
1，其中，所述的钢丝簧〔19〕，其特征在于其断面形状可以是圆形的或矩形的
专利摘要
无谐振峰隔振缓冲器属于对电子仪器或设备进行振动冲击防护的技术领域：
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文档编号F16F3/02GK85100564SQ85100564
公开日1986年1月10日 申请日期1985年4月1日
发明者季馨, 颜肖龙 申请人:南京工学院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan