CN109115255B - 一种卡槽截止式抗扰动冲击隔离平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卡槽截止式抗扰动冲击隔离平台，属于抗冲击技术领域，具体涉及一种保护舰船精密仪器设备的卡槽截止式抗扰动冲击隔离平台。本发明基于六连杆并联机构，具有多方向的冲击隔离能力，包括用于设备放置的台板、用于与船体连接的基座以及六个冲击隔离器，台板、基座与冲击隔离器之间用虎克铰连接。冲击隔离器的缸体具有弹性，内部设有卡槽，与活塞配合，提供限位截止力，满足惯导、雷达等舰载测量、探测设备正常工作时的抗扰动和强冲击时缓冲防护要求。隔离平台为全金属结构，环境适应性强，机构简单，可靠性高，寿命长，易以维护。

Description

一种卡槽截止式抗扰动冲击隔离平台

技术领域

本发明属于抗冲击技术领域，具体涉及一种保护舰船精密仪器设备的卡槽截止式抗扰动冲击隔离平台。

背景技术

为满足信息化战争的需要，越来越多的复杂作战系统、电子导航系统装备舰艇。舰船在作战中不可避免会遭受到接触爆炸及非接触爆炸所带来的冲击，造成舰上重要设备破坏，导致舰船失去战斗力。目前普遍采用在安装基座与设备之间添加冲击隔离器的方式来对舰载设备进行防护。对于惯导、雷达等测量、探测设备，其位置精度要求非常高，即使很小的扰动也会导致其一段时间内不能正常工作。对于此类设备的冲击隔离器，需保持设备能够与舰体近似刚性安装，具有抵抗外界扰动（振动和颠震）的能力。

六连杆并联机构具有刚度高、承载能力强、动态特性好等优点，将六连杆并联机构的支撑杆设计为缓冲杆便成了六连杆冲击隔离平台，六连杆冲击隔离平台具有多方向的冲击隔离能力以及冲击完成后较高的位置回复精度，是合适的舰载设备冲击隔离平台。

专利CN200510049525提出了一种基于并联六自由度复合振动液压缓冲器，支撑杆采用单自由度液压缓冲器，通过铰链与基座平台连接。专利CN201610094529.3提出了一种基于六自由度并联机构的被动式舰载设备抗冲击平台，支撑杆采用液压弹簧隔冲器，通过球铰与设备安装板及底座连接。专利CN201510457940.8提出了一种高精度冲击隔离器，也是液压阻尼缓冲杆，两端由球铰连接上下基座，但以上专利中均未提及抗扰动功能。

为实现抗扰动功能，一般在隔离器内部设置一定量的预紧载荷，当扰动载荷小于预紧载荷时，冲击隔离器保持不动，而当冲击载荷大于预紧载荷时，依靠内部弹性体的变形降低传递至设备的冲击力。“六支杆抗冲器性能分析”中介绍的六支杆抗冲器通过预压设备载荷的3g~5g来实现抗扰动功能，单只抗冲杆为单轴有预紧弹性缓冲元件，两端也是球铰连接。

目前所用的冲击隔离器主要采用金属螺旋弹簧、橡胶、空气弹簧等作为缓冲元件，长期的压缩变形和多次冲击后，弹性衰减明显，会造成预紧载荷变化，影响抵抗外界扰动的能力。另外，预紧载荷通过弹性元件的预压缩来实现，要求弹性元件有较高的刚度或较大的长度，造成缓冲效果差或缓冲隔离器尺寸偏大。而液压阻尼缓冲器存在漏液问题。

受制造能力的限制，球关节的间隙一般有0.01mm，对设备的测量精度影响较大。专利CN201510457940.8提出采用光电的方法对上下平台进行检测，实时测量冲击隔离器相对姿态变化，以修正球铰间隙带来的误差。这种方法虽然能提高精度，但由于引入了光电测量装置，降低了可靠性。

基于以上提出的问题，本发明提出了一种基于六自由度并联机构的用于保护舰船精密仪器设备的卡槽截止式抗扰动冲击隔离平台。

发明内容

本发明的目的在于提供一种考扰动、提高抗冲击承载能力、结构简单、环境适应性强的能够保护舰船精密仪器设备的卡槽截止式抗扰动冲击隔离平台。

本发明的目的是这样实现的：

本发明提出了一种卡槽截止式抗扰动冲击隔离平台，包括台板1、冲击隔离器3、基座4和虎头铰，冲击隔离器3通过虎头铰分别与台板1和基座4连接；所述的冲击隔离器3包括活塞和冲击缸，活塞包括活塞杆3-1和活塞头3-5，冲击缸包括缸盖3-9和缸体3-10，其中缸体3-10中还包括卡槽3-6，活塞头3-5嵌于卡槽3-6中，活塞杆3-1伸出缸体3-10，活塞头3-5沿缸体3-10内壁来回运动。

优选的，所述的活塞中，活塞杆3-1为中空圆柱体，上端封闭且与单支耳轴承座呈一体化安装；活塞头3-5连接于活塞杆3-1下部，内部中空，外部为向外凸起的半球体。

优选的，所述的缸体3-10为双层结构，包括内缸筒3-2和外缸筒3-8，其中内缸筒3-2包括周向槽3-3和卡槽3-6，卡槽3-6位于内缸筒3-2上部，呈圆弧形，卡槽半径与活塞头凸起半径一致；周向槽3-3为沿内缸筒周向等间距开两端封闭的贯通长槽，上端延伸至卡槽3-6外；内缸筒3-2顶部刻有内螺纹。

优选的，所述的缸盖3-9底部与单支耳轴承座呈一体化连接，顶部刻有外螺纹。

优选的，所述的缸体3-10中外缸筒3-8上下两端刻有内螺纹，外缸筒3-8通过螺纹分别与内缸筒3-2及缸盖3-9连接。

优选的，所述的冲击隔离器3中还包括弹簧3-4，弹簧3-4呈预压紧状态嵌入活塞杆3-1与缸体3-10中，三者同轴安装，弹簧顶部与活塞杆3-1内腔接触，底部与缸盖3-9接触。

优选的，所述的内缸筒3-2内径从下端往上端逐渐缩小，且顶部内径小于活塞头3-5外径，与活塞头压力接触。

优选的，所述的缸体3-10底部安装有弹性缓冲垫3-7。

优选的，所述的虎克铰包括铰支座2、销轴5、轴承座及轴承，其中轴承座包括位于台板1上的第一轴承座1-1、基座4上的第二轴承座4-2及冲击隔离器3中活塞杆3-1及缸盖3-9中的单支耳轴承座3-11；所有的转动轴中均装有轴承，轴承与所有连接点之间均为过盈配合。

优选的，所述的台板1与基座4为圆柱体结构，第一轴承座1-1沿台板1周向均匀分布，第二轴承座4-2沿基座4周向均匀分布，第一轴承座1-1与第二轴承座4-2的数量由安装的冲击隔离器3的数量决定。

本发明的有益效果在于：

本发明提出的一种卡槽截止式抗扰动冲击隔离平台，基于六连杆并联机构，具有多方向的冲击隔离能力；抗扰动的支持力主要由卡槽提供，降低了对弹簧预压紧的要求，增加了缓冲行程，减小了缓冲隔离器的尺寸；卡槽的限位作用可实现快速复位，提高了复位精度；同时，缸体内设置了金属橡胶缓冲垫，能够充分吸收冲击能量；此外，缸体内径呈锥度变化，在活塞杆复位行程中阻尼不断加大，有效降低了复位冲击；用干摩擦阻尼代替液压阻尼，避免了液压油泄漏问题；用虎克铰代替球铰，提高了抗冲击承载能力，同时轴承的使用，提高了冲击隔离平台的精度。

本发明提出的一种卡槽截止式抗扰动冲击隔离平台，冲击隔离平台为全金属结构，环境适应性强，机构简单，可靠性高，寿命长，易以维护。

附图说明

图1为本发明中冲击隔离平台的结构示意图；

图2为本发明中冲击隔离器的结构示意图及剖视图；

图3为本发明中内缸筒的结构示意图；

图4为本发明中铰支座的结构示意图；

图5为本发明中台板的结构示意图；

图6为本发明中基座的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

结合图1，本发明提出了一种卡槽截止式抗扰动冲击隔离平台，包括台板1、冲击隔离器3、基座4和虎头铰，冲击隔离器3通过虎头铰分别与台板1和基座4连接；冲击隔离器3包括活塞和冲击缸，活塞包括活塞杆3-1和活塞头3-5，冲击缸包括缸盖3-9和缸体3-10，其中缸体3-10中还包括卡槽3-6，活塞头3-5嵌于卡槽3-6中，活塞杆3-1伸出缸体3-10，活塞头3-5沿缸体3-10内壁来回运动。

结合图2，活塞中活塞杆3-1为中空圆柱体，上端封闭且与单支耳轴承座呈一体化安装；活塞头3-5连接于活塞杆3-1下部，内部中空，外部为向外凸起的半球体。

缸体3-10为双层结构，包括内缸筒3-2和外缸筒3-8，结合图3，内缸筒3-2包括周向槽3-3和卡槽3-6，卡槽3-6位于内缸筒3-2上部，呈圆弧形，卡槽半径与活塞头凸起半径一致；周向槽3-3为沿内缸筒周向等间距开两端封闭的贯通长槽，上端延伸至卡槽3-6外；内缸筒3-2顶部刻有内螺纹。

缸盖3-9底部与单支耳轴承座呈一体化连接，顶部刻有外螺纹。

缸体3-10中外缸筒3-8上下两端刻有内螺纹，外缸筒3-8通过螺纹分别与内缸筒3-2及缸盖3-9连接。

冲击隔离器3中还包括弹簧3-4，弹簧3-4呈预压紧状态嵌入活塞杆3-1与缸体3-10中，三者同轴安装，弹簧顶部与活塞杆3-1内腔接触，底部与缸盖3-9接触。

内缸筒3-2内径从下端往上端逐渐缩小，且顶部内径小于活塞头3-5外径，与活塞头压力接触，缸体3-10底部安装有弹性缓冲垫3-7。

虎克铰包括铰支座2、销轴5、轴承座及轴承，其中轴承座包括位于台板1上的第一轴承座1-1、基座4上的第二轴承座4-2及冲击隔离器3中活塞杆3-1及缸盖3-9中的单支耳轴承座3-11；所有的转动轴中均装有轴承，轴承与所有连接点之间均为过盈配合。

结合图5及图6，所述的台板1与基座4为圆柱体结构，第一轴承座1-1沿台板1周向均匀分布，第二轴承座4-2沿基座4周向均匀分布，第一轴承座1-1与第二轴承座4-2的数量由安装的冲击隔离器3的数量决定。

实施例1

结合图1，本发明基于六连杆并联机构，具有多方向的冲击隔离能力，主要由台板1、基座4以及六个冲击隔离器3、铰支座2、销轴5组成。台板位于上部，用于设备放置，可根据不同设备的需求改变形状和安装接口。基座用于与船体连接，船体上安装点通过阶梯孔4-1与基座连接，基座可根据不同使用条件改变形状和安装接口。

台板1、基座4与冲击隔离器3之间用虎克铰连接。虎克铰由铰支座2，台板1上的第一轴承座1-1、基座4上的第二轴承座4-2，销轴5和轴承组成。上下各六个虎克铰两两配对成一组，实现单个冲击隔离器的自由运动。如图4所示，铰支座2一端为圆柱形轴，另一端为带孔双支耳。第一轴承座1-1、第二轴承座4-2孔中放置轴承，铰支座2孔内放置轴承，活塞杆3-1和缸盖3-9上单支耳孔中放置轴承，铰支座2端部轴插入台板1、基座4上的轴承孔，销轴5插入铰支座2及活塞杆3-1和缸盖3-9上的轴承孔中形成连接，轴承与孔、销轴之间均为过盈配合，消除安装间隙，有效减少平台本身的晃动，满足高精度要求。

结合图2，冲击隔离器3是核心部件，由缸体3-10、缸盖3-9、弹簧3-4、缓冲垫3-7以及活塞杆3-1组成。缸体3-10为双层结构，内缸筒3-2上部设有圆弧形卡槽3-6，周向等间距开两端封闭的贯通长槽3-3，上端延伸至卡槽外，使内缸筒3-2具有弹性，内缸筒3-2材料选用弹簧钢。外缸筒3-8两端为内螺纹，分别与内缸筒3-2上端的外螺纹和缸盖3-9外螺纹连接。活塞头3-5嵌于内缸筒3-2的卡槽3-6内，活塞杆3-1上端伸出缸体3-10外，弹簧3-4呈预压紧状态嵌入活塞杆3-1与缸体3-10之间，弹簧3-4预紧力根据活塞头3-5的复位力确定，弹簧预紧力能保证活塞复位即可。

卡槽3-6提供抗扰动截止力，可根据扰动载荷的大小设计卡槽3-6的形状、深度以及内缸筒3-2壁厚、开槽长度和宽度，以保证卡槽3-6对活塞头3-5有合适的压力，在规定的扰动载荷作用下具有足够的刚度，使平台静止不动。在受到一定量级冲击载荷时活塞头3-5又能撑开内缸筒3-2，脱出卡槽3-6。

内缸筒3-2内径从下端往上端逐渐缩小，且小于活塞头3-5外径，与活塞头3-5压力接触，形成干摩擦阻尼，锥度的大小根据活塞头3-5复位时对阻尼的要求来确定。

缸体3-10内装有缓冲垫3-7，为圆环形，套在弹簧3-4外，紧贴缸盖3-9，根据缓冲吸能要求来设计，采用金属橡胶制成。

当隔离平台在受到一定量级冲击载荷时活塞撑开内缸筒，脱离卡槽，活塞杆回退，压缩弹簧储存能量，同时活塞摩擦内缸筒消耗能量，实现缓冲。活塞运动到缸体下部时，压缩弹性缓冲垫，进一步缓冲，消耗能量，从而有效保护平台上的设备。活塞杆缓冲到位后在弹簧力的推动下反向运动至卡槽位置，重新嵌入卡槽，实现快速精准复位。在回程中活塞继续摩擦内缸筒消耗能量，减少复位冲击。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种卡槽截止式抗扰动冲击隔离平台，其特征在于：包括台板（1）、冲击隔离器（3）、基座（4）和虎头铰，冲击隔离器（3）通过虎头铰分别与台板（1）和基座（4）连接；所述的冲击隔离器（3）包括活塞和冲击缸，活塞包括活塞杆（3-1）和活塞头（3-5），冲击缸包括缸盖（3-9）和缸体（3-10），其中缸体（3-10）中还包括卡槽（3-6），活塞头（3-5）嵌于卡槽（3-6）中，活塞杆（3-1）伸出缸体（3-10），活塞头（3-5）沿缸体（3-10）内壁来回运动；所述的活塞中，活塞杆（3-1）为中空圆柱体，上端封闭且与单支耳轴承座呈一体化安装；活塞头（3-5）连接于活塞杆（3-1）下部，内部中空，外部为向外凸起的半球体；

所述的缸体（3-10）为双层结构，包括内缸筒（3-2）和外缸筒（3-8），其中内缸筒（3-2）包括周向槽（3-3）和卡槽（3-6），卡槽（3-6）位于内缸筒（3-2）上部，呈圆弧形，卡槽半径与活塞头凸起半径一致；周向槽（3-3）为沿内缸筒周向等间距开两端封闭的贯通长槽，上端延伸至卡槽（3-6）外；内缸筒（3-2）顶部刻有内螺纹；

所述的缸盖（3-9）底部与单支耳轴承座呈一体化连接，顶部刻有外螺纹；

所述的缸体（3-10）中外缸筒（3-8）上下两端刻有内螺纹，外缸筒（3-8）通过螺纹分别与内缸筒（3-2）及缸盖（3-9）连接；

所述的冲击隔离器（3）中还包括弹簧（3-4），弹簧（3-4）呈预压紧状态嵌入活塞杆（3-1）与缸体（3-10）中，三者同轴安装，弹簧顶部与活塞杆（3-1）内腔接触，底部与缸盖（3-9）接触；

所述的内缸筒（3-2）内径从下端往上端逐渐缩小，且顶部内径小于活塞头（3-5）外径，与活塞头压力接触；

所述的缸体（3-10）底部安装有弹性缓冲垫（3-7）；

所述的虎克铰包括铰支座（2）、销轴（5）、轴承座及轴承，其中轴承座包括位于台板（1）上的第一轴承座（1-1）、基座（4）上的第二轴承座（4-2）及冲击隔离器（3）中活塞杆（3-1）及缸盖（3-9）中的单支耳轴承座（3-11）；所有的转动轴中均装有轴承，轴承与所有连接点之间均为过盈配合；

所述的台板（1）与基座（4）为圆柱体结构，第一轴承座（1-1）沿台板（1）周向均匀分布，第二轴承座（4-2）沿基座（4）周向均匀分布，第一轴承座（1-1）与第二轴承座（4-2）的数量由安装的冲击隔离器（3）的数量决定。

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