CN109595282B - 旋转式压扭组合型弹性减震装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转式压扭组合型弹性减震装置，所述装置包括螺旋弹簧至少为一个，多个螺旋弹簧均同心布置，其上下方分别为扭矩板和底板；在扭矩板和底板之间铰链接扭转机构，且两者之间能够产生相对旋转和相对垂直位移运动；底板面向扭矩板的平面上，设置导杆，导杆的外缘设置导向凸台；顶板面向底板的平面上设置套筒，套筒内壁设置导槽；导槽与导向凸台啮合，两者之间只能够产生相对垂直运动；顶板和扭矩板面对面地安装上摩擦片和下摩擦片。本发明能通过所设计的扭转机构，将外部垂向振动转化为结构内部垂向和绕轴旋转运动，实现多种耗能元件的协同减震，提高了装置的吸能减震效率。

Description

旋转式压扭组合型弹性减震装置

技术领域

本发明涉及一种适合于运载装备和超大型机床用吸能减震装置，特别是涉及一种旋转式压扭组合型弹性减震装置。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，吸能减震装置的研发越来越深入，应用范围也得到进一步普及，其中，各种形式的运载装备和大型机床为保证运行安全性和稳定性，就大量使用了吸能减震器。以高速列车组为例，高速列车组的电气设备经常处于振动环境下，需要在其下部安装减震器避免安全隐患。近年来交通运载装备技术发展迅速，各种形式的运载装备在复杂严苛的环境下的减震降噪问题成为新的挑战。同样的，在一些大型或者超大型的机床设备应用过程中，不可避免的要考虑减震降噪的需求，也需要体积小，性能好的吸能减震装置。现有的减震技术多采用传统的弹簧或橡胶减震元件，已无法满足越来越高的减震需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高效的旋转式压扭组合型弹性减震装置，该装置能够利用结构内部的扭转机构，将外部垂向振动转化为结构内部垂向和绕轴旋转运动，实现多种耗能元件的协同减震，提高了装置的吸能减震效率。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

所述装置包括螺旋弹簧；

所述螺旋弹簧至少为一个，多个螺旋弹簧的外径不同，但均同心布置，其上下方分别为扭矩板和底板；在扭矩板和底板之间铰链接安装扭转机构；扭转机构倾斜布置并使扭矩板和底板之间能够产生相对旋转和相对垂直位移运动；扭矩板上方配置顶板；

所述底板面向扭矩板的平面上，设置导杆，导杆的外缘设置导向凸台；

所述顶板面向底板的平面上设置套筒，套筒内壁设置导槽；

所述导槽与导向凸台啮合，两者之间只能够产生相对垂直运动；

所述顶板面向扭矩板的平面上安装上摩擦片并刚性连接；

所述扭矩板面向顶板的平面上安装下摩擦片并刚性连接。

所述扭转机构包括限位销轴和摇杆，所述限位销轴贯穿顶板、上摩擦片、下摩擦片、扭矩板和底板后，用垫圈和开口销固定；在初始状态，且摇杆与底板的锐角小于75度。

所述扭转机构包括摇杆和钢丝绳，在初始状态，摇杆和钢丝绳在底板和扭矩板之间呈三角形布置，且摇杆与底板的锐角小于75度。

所述扭转机构包括摇杆和套筒导杆，在初始状态，摇杆和套筒导杆在底板和扭矩板之间呈三角形布置，且摇杆与底板的锐角小于75度；套筒导杆的外面或里面还能够配置螺旋弹簧。

所述扭转机构包括摇杆和伸缩结构的阻尼器，在初始状态，摇杆和伸缩结构的阻尼器在底板和扭矩板之间呈三角形布置，且摇杆与底板的锐角小于75度。

所述扭转机构包括摇杆和伸缩结构的刚度可调型减震器，在初始状态，摇杆和伸缩结构的刚度可调型减震器在底板和扭矩板之间呈三角形布置，且摇杆与底板的锐角小于75度。

所述扭矩板和底板上设置弹簧卡座。

所述顶板的套筒与导杆之间，或者套筒与底板之间放置螺旋弹簧，在初始状态，上摩擦片和下摩擦片之间有一定间距；所述扭矩板和底板上设置螺旋弹簧的端部固定装置。

与现有技术相比较，本发明能够利用结构内部的扭转机构，将外部垂向振动转化为结构内部垂向和绕轴旋转运动，实现弹簧和其他耗能元件的协同减震，提高了装置的吸能减震效率。

附图说明

图1为本发明一实施例结构示意图。

图2为图1的A-A剖视结构示意图。

省略弹簧卡座。

图中：1-顶板，2-上摩擦片，3-下摩擦片，4-套筒，5-导槽，6-限位销轴，7-垫圈，8-开口销，9-扭矩板，10-弹簧卡座，11-螺旋弹簧，12-扭转机构，13-底板，14-导杆，15-导向凸台，16-摇杆。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明作进一步的说明：

参考附图1，2：

所述装置包括螺旋弹簧11；

所述螺旋弹簧11至少为一个，多个螺旋弹簧11的外径不同，但均同心布置，其上下方分别为扭矩板9和底板13；在扭矩板9和底板13之间铰链接安装扭转机构12；扭转机构12倾斜布置并使扭矩板9和底板13之间能够产生相对旋转和相对垂直位移运动；扭矩板9上方配置顶板1；

所述底板13面向扭矩板9的平面上，设置导杆14，导杆14的外缘设置导向凸台15；

所述顶板1面向底板13的平面上设置套筒4，套筒4内壁设置导槽5；

所述导槽5与导向凸台15啮合，两者之间只能够产生相对垂直运动；

所述顶板1面向扭矩板9的平面上安装上摩擦片2并刚性连接；

所述扭矩板9面向顶板1的平面上安装下摩擦片3并刚性连接。

所述扭转机构12包括限位销轴6和摇杆16，所述限位销轴6贯穿顶板1、上摩擦片2、下摩擦片3、扭矩板9和底板13后，用垫圈7和开口销8固定；在初始状态，且摇杆16与底板13的锐角小于75度。

所述扭转机构12包括摇杆16和钢丝绳，在初始状态，摇杆16和钢丝绳在底板13和扭矩板9之间呈三角形布置，且摇杆16与底板13的锐角小于75度。

所述扭转机构12包括摇杆16和套筒导杆，在初始状态，摇杆16和套筒导杆在底板13和扭矩板9之间呈三角形布置，且摇杆16与底板13的锐角小于75度；套筒导杆的外面或里面还能够配置螺旋弹簧。

所述扭转机构12包括摇杆16和伸缩结构的阻尼器，在初始状态，摇杆16和伸缩结构的阻尼器在底板13和扭矩板9之间呈三角形布置，且摇杆16与底板13的锐角小于75度。

所述扭转机构12包括摇杆16和伸缩结构的刚度可调节型减震器，在初始状态，摇杆16和伸缩结构的刚度可调节型减震器在底板13和扭矩板9之间呈三角形布置，且摇杆16与底板13的锐角小于75度。

所述扭矩板9和底板13上设置弹簧卡座10。

所述顶板1的套筒4与导杆14之间，或者套筒4与底板13之间放置螺旋弹簧，在初始状态，上摩擦片2和下摩擦片3之间有一定间距；所述扭矩板9和底板13上设置螺旋弹簧11的端部固定装置。

实施例1：

所述装置包括螺旋弹簧11；

所述螺旋弹簧11至少为一个，多个螺旋弹簧11的外径不同，但均同心布置，其上下方分别为扭矩板9和底板13；在扭矩板9和底板13之间铰链接安装扭转机构12；扭转机构12倾斜布置并使扭矩板9和底板13之间能够产生相对旋转和相对垂直位移运动；扭矩板9上方配置顶板1；

所述底板13面向扭矩板9的平面上，设置导杆14，导杆14的外缘设置导向凸台15；

所述顶板1面向底板13的平面上设置套筒4，套筒4内壁设置导槽5；

所述导槽5与导向凸台15啮合，两者之间只能够产生相对垂直运动；

所述顶板1面向扭矩板9的平面上安装上摩擦片2并刚性连接；

所述扭矩板9面向顶板1的平面上安装下摩擦片3并刚性连接。

在本实施例中，所述装置能够实现螺旋弹簧11的压缩吸能和摩擦片的摩擦吸能减震。

实施例2：

与实施例1基本相同，不同的是：所述扭转机构12包括限位销轴6和摇杆16，所述限位销轴6贯穿顶板1、上摩擦片2、下摩擦片3、扭矩板9和底板13后，用垫圈7和开口销8固定；在初始状态，且摇杆16与底板13的锐角小于75度。

在本实施例中，所述装置能够实现限制位移下的螺旋弹簧11的压缩吸能和摩擦片的摩擦吸能减震。

实施例3：

与实施例1基本相同，不同的是：所述扭转机构12包括摇杆16和钢丝绳，在初始状态，摇杆16和钢丝绳在底板13和扭矩板9之间呈三角形布置，且摇杆16与底板13的锐角小于75度。

在本实施例中，所述装置的钢丝绳起到在初始状态的限位作用，使该结构能实现限制位移下的螺旋弹簧11的压缩吸能和摩擦片的摩擦吸能减震。

实施例4：

与实施例1基本相同，不同的是：所述扭转机构12包括摇杆16和套筒导杆，在初始状态，摇杆16和套筒导杆在底板13和扭矩板9之间呈三角形布置，且摇杆16与底板13的锐角小于75度；套筒导杆的外面或里面还能够配置螺旋弹簧。

在本实施例中，所述装置的套筒导杆起到在初始状态的限位作用，配置螺旋弹簧后在工作状态下还能起到一定的吸能效果，使该结构能更好的实现限制位移下螺旋弹簧11的压缩吸能和摩擦片的摩擦吸能减震。

实施例5：

与实施例1基本相同，不同的是：所述扭转机构12包括摇杆16和伸缩结构的阻尼器，如油压阻尼器。在初始状态，摇杆16和伸缩结构的阻尼器在底板13和扭矩板9之间呈三角形布置，且摇杆16与底板13的锐角小于75度。

在本实施例中，所述装置的阻尼器一方面起到在初始状态的限位作用，另一方面在工作状态下还能起到辅助吸能效果，使该结构能更好的实现限制位移下螺旋弹簧11的压缩吸能、油压阻尼器伸缩吸能和摩擦片的摩擦吸能减震。

实施例6：

与实施例1基本相同，不同的是：所述扭转机构12包括摇杆16和刚度可调型减震器，如磁流变减震器。在初始状态，摇杆16和刚度可调型减震器在底板13和扭矩板9之间呈三角形布置，且摇杆16与底板13的锐角小于75度。在本实施例中，所述装置的减震器一方面起到在初始状态的限位作用，另一方面在工作状态下还能根据外界振动发挥自适应调节结构刚度的功能，使该结构能更好的实现限制位移下螺旋弹簧11的压缩吸能、减震器伸缩吸能和摩擦片的摩擦吸能减震。

实施例7-12：

分别与实施例1-6基本相同，不同的是：所述扭矩板9和底板13上设置弹簧卡座10。弹簧卡座10能够保持螺旋弹簧11正确位置，能够增加所述装置的吸能减震的稳定和可靠性。

实施例13-24：

分别与实施例1-12基本相同，不同的是：所述顶板1的套筒4与导杆14之间，或者套筒4与底板13之间放置螺旋弹簧，在初始状态，上摩擦片2和下摩擦片3之间有一定间距。

实施例25-48：

分别与实施例1-24基本相同，不同的是：所述顶板1的套筒4内部或套筒4和底板13之间放置螺旋弹簧，使上摩擦片2和下摩擦片3之间有一定间距；所述扭矩板9和底板13上设置螺旋弹簧11的端部固定装置。所述端部固定装置采用公知的结构，如夹头、卡挡等。将螺旋弹簧11的两个端部分别固定在扭矩板9和底板13上，在所述装置工作过程中，螺旋弹簧11同时受压缩和扭转，以增加所述装置的吸能减震能力。在上述实施例中，所述装置能实现分级减震功能，具体为小幅度振动载荷下，上摩擦片2和下摩擦片3之间有间距，此时由所述顶板1的套筒4内部或套筒4和底板13之间放置螺旋弹簧实现一级减震；当振动载荷较大时，上摩擦片2和下摩擦片3贴合，触发扭转机构12发挥作用，此时装置内部的螺旋弹簧11、减震器和摩擦片协同作用发挥二级减震功能。

本发明的吸能减震能力的具体表现如下：

1、螺旋弹簧11被压缩时的吸能减震。

2、螺旋弹簧11受外力时在其伸张和压缩过程中，扭转机构12推动扭矩板9作往返廻转运动，扭矩板9与顶板1相对往返廻转，下摩擦片3和上摩擦片2产生摩擦力，提高吸能效率，且随着振动幅度的增大，摩擦吸能效果逐渐增强。

3、螺旋弹簧11的端部固定装置，将螺旋弹簧11的两端牢牢固定，不容螺旋弹簧11在工作时产生任何滑动，将螺旋弹簧11的抗扭转能力利用起来，提高吸能效率。

4、弹簧卡座10是为了保证螺旋弹簧11工作时的正确位置，提高吸能减震的稳定性和可靠性。

5、改进后的扭转机构12除使结构实现绕轴旋转功能外，还能参与吸能减震，如油压阻尼器和磁流变减震器的参与使结构具有更强的抗震功能。

6、本发明可以通过在顶板1的套筒4内部或套筒4和底板13之间放置螺旋弹簧，使上摩擦片2和下摩擦片3之间有一定间距，此时本发明具有分级式减震功能。

Claims (8)

1.一种旋转式压扭组合型弹性减震装置，所述装置包括螺旋弹簧（11）；其特征在于：

所述螺旋弹簧（11）至少为一个，多个螺旋弹簧（11）的外径不同，但均同心布置，其上下方分别为扭矩板（9）和底板（13）；在扭矩板（9）和底板（13）之间铰链接安装扭转机构（12）；扭转机构（12）倾斜布置并使扭矩板（9）和底板（13）之间能够产生相对旋转和相对垂直位移运动；扭矩板（9）上方配置顶板（1）；

所述底板（13）面向扭矩板（9）的平面上，设置导杆（14），导杆（14）的外缘设置导向凸台（15）；

所述顶板（1）面向底板（13）的平面上设置套筒（4），套筒（4）内壁设置导槽（5）；

所述导槽（5）与导向凸台（15）啮合，两者之间只能够产生相对垂直运动；

所述顶板（1）面向扭矩板（9）的平面上安装上摩擦片（2）并刚性连接；

所述扭矩板（9）面向顶板（1）的平面上安装下摩擦片（3）并刚性连接。

2.根据权利要求1所述装置，其特征在于：所述扭转机构（12）包括限位销轴（6）和摇杆（16），所述限位销轴（6）贯穿顶板（1）、上摩擦片（2）、下摩擦片（3）、扭矩板（9）和底板（13）后，用垫圈（7）和开口销（8）固定；在初始状态，且摇杆（16）与底板（13）的锐角小于75度。

3.根据权利要求1所述装置，其特征在于：所述扭转机构（12）包括摇杆（16）和钢丝绳，在初始状态，摇杆（16）和钢丝绳在底板（13）和扭矩板（9）之间呈三角形布置，且摇杆（16）与底板（13）的锐角小于75度。

4.根据权利要求1所述装置，其特征在于：所述扭转机构（12）包括摇杆（16）和套筒导杆，在初始状态，摇杆（16）和套筒导杆在底板（13）和扭矩板（9）之间呈三角形布置，且摇杆（16）与底板（13）的锐角小于75度；套筒导杆的外面或里面配置螺旋弹簧。

5.根据权利要求1所述装置，其特征在于：所述扭转机构（12）包括摇杆（16）和伸缩结构的阻尼器，在初始状态，摇杆（16）和伸缩结构的阻尼器在底板（13）和扭矩板（9）之间呈三角形布置，且摇杆（16）与底板（13）的锐角小于75度。

6.根据权利要求1所述装置，其特征在于：所述扭转机构（12）包括摇杆（16）和伸缩结构的刚度可调型减震器，在初始状态，摇杆（16）和刚度可调型减震器在底板（13）和扭矩板（9）之间呈三角形布置，且摇杆（16）与底板（13）的锐角小于75度。

7.根据权利要求1至6任选一所述装置，其特征在于：所述扭矩板（9）和底板（13）上设置弹簧卡座（10）。

8.根据权利要求7所述装置，其特征在于：所述顶板（1）的套筒（4）与导杆（14）之间，或者套筒（4）与底板（13）之间放置螺旋弹簧，在初始状态，上摩擦片（2）和下摩擦片（3）之间有一定间距;所述扭矩板（9）和底板（13）上设置螺旋弹簧（11）的端部固定装置。

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