CN113738818B - 一种可对面内任意位移激励隔振的二维隔振器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可对面内任意位移激励隔振的二维隔振器，属于二维隔振器技术领域。它包括隔振器底板，沿水平面装设用于安装被保护设备的安装平台，还包括至少三根长度相等相互平行装设的连杆，沿铅垂方向装设于安装平台下底面上的弹性伸缩杆，转动装设在隔振器底板上的转轴，固定装设在转轴上的空心旋转台，固定装设在空心旋转台上的圆形位移盘组件，套装在转轴上两端分别与隔振器底板和空心旋转台相连的扭转弹簧。本发明是一种结构简单合理、无重力与面内激励耦合效应、具有面内位移高柔性隔振特征和静平衡位置高稳定特征的二维隔振器。

Description

一种可对面内任意位移激励隔振的二维隔振器

技术领域

本发明主要涉及二维隔振器技术领域，特指一种可对面内任意位移激励隔振的二维隔振器。

背景技术

隔振器因具有隔振吸能效果，更好地保护设备，从而在工程中被广泛地应用。现有技术中的隔振器通常是一维隔振，即在铅垂方向上实施隔振。然而随着设备工作环境复杂性的增加，有时候需要对水平面内的激励进行隔振。因此，设计一种可对面内任意方向位移激励实施隔振的隔振器具有重要的应用前景。

发明内容

本发明需解决的技术问题是：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单合理、无重力与面内激励耦合效应、具有面内位移高柔性隔振特征和静平衡位置高稳定特征的二维隔振器。

为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种可对面内任意位移激励隔振的二维隔振器，包括隔振器底板，沿水平面装设用于安装被保护设备的安装平台，还包括至少三根长度相等相互平行装设的连杆，沿铅垂方向装设于所述安装平台下底面上的弹性伸缩杆，转动装设在所述隔振器底板上的转轴，固定装设在所述转轴上的空心旋转台，固定装设在所述空心旋转台上的圆形位移盘组件，套装在所述转轴两端分别与所述隔振器底板和空心旋转台相连的扭转弹簧。

所述弹性伸缩杆的下端穿过所述圆形位移盘组件延伸到所述空心旋转台中；当所述连杆处于倾斜状态时，所述弹性伸缩杆可自由地在所述空心旋转台中内部底面上滚动。

所述圆形位移盘组件可以适应所述弹性伸缩杆在水平面内产生任意方向的位移，同时储存一定的复位弹性势能。

所述连杆的上端采用球铰链与所述安装平台连接，下端采用球铰链与所述隔振器底板连接。

所述安装平台处于水平面内的静平衡位置时，所述弹性伸缩杆与所述转轴共线，处于铅垂状态的至少三根所述连杆关于所述转轴轴对称。

进一步地，所述圆形位移盘组件包括固定装设在所述空心旋转台上端的面内位移允许圆盘，八条沿半径方向轴对称开设于所述面内位移允许圆盘上的等宽径向滑槽，与八条所述等宽径向滑槽相对应的八个径向弹簧和八个双向锁紧滑块；一个所述等宽径向滑槽内部装设有一个径向弹簧和一个双向锁紧滑块；所述径向弹簧的两端分别与相对应的等宽径向滑槽和相对应的双向锁紧滑块相连；所述双向锁紧滑块能够同时与弹性伸缩杆中的升降滑动杆的圆周外表面和等宽径向滑槽的两侧内壁抵触。

进一步地，所述双向锁紧滑块包括与所述等宽径向滑槽两侧内壁滑动接触的矩形板，与所述升降滑动杆的圆柱外表面滑动接触的弧形板，装设于所述矩形板和弧形板之间的梯形板；所述弧形板的曲率半径等于升降滑动杆的曲率半径。

进一步地，所述弹性伸缩杆包括沿铅垂方向固定装设在所述安装平台底部的静止套筒，沿铅垂方向装设于所述静止套筒内部的重力平衡弹簧，上端滑动装设于所述静止套筒内部的升降滑动杆，转动装设在所述升降滑动杆下端上的万向滚轮；所述重力平衡弹簧的两端分别与所述安装平台的底部和升降滑动杆的顶部相连。

进一步地，所述空心旋转台为上端开口的圆柱形桶体。

进一步地，所述径向弹簧处于零变形状态时，所述双向锁紧滑块与升降滑动杆自由抵触。

进一步地，所述重力平衡弹簧为抗压金属螺旋弹簧，其刚度选择使得工作过程中重力平衡弹簧的最大压缩变形量不超过自由长度的二十分之一。

进一步地，所述转轴的下端穿过装设于所述隔振器底板上的滚动轴承；所述转轴上还设有与所述滚动轴承内圈相接触的轴承挡板。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：本发明的一种可对面内任意位移激励隔振的二维隔振器设有至少三根相互平行装设的连杆，从而使得安装平台在面内任意位移激励作用下总是平行于水平面运动；弹性伸缩杆可以在重力平衡弹簧压缩变形的情况下产生反向力矩，从而与具有扩大连杆转动角度的重力力矩相平衡，进而消除了重力力矩与面内激励的耦合效应，提高了安装平台在静止平衡位置处的稳定性；圆形位移盘组件既允许升降滑动杆径向产生位移，又允许升降滑动杆在周向产生位移，增加了安装平台在面内任意方向位移的柔性；径向弹簧和扭转弹簧可以将安装平台任意方向上的位移转变为弹性势能，从而实现对被保护设备的良好隔振。由此可知，本发明是一种结构简单合理、无重力与面内激励耦合效应、具有面内位移高柔性隔振特征和静平衡位置高稳定特征的二维隔振器。

附图说明

图1是本发明的一种可对面内任意位移激励隔振的二维隔振器的结构原理示意图。

图2是本发明中的圆形位移盘组件的结构原理示意图。

图3是本发明中的至少三根连杆在隔振器底板上的位置分布示意图。

图4是安装平台发生面内位移后图1变形后的结构示意图。

图5是本发明中的双向锁紧滑块的结构示意图。

图中，1—隔振器底板；2—安装平台；20—被保护设备；3—连杆；4—弹性伸缩杆；41—静止套筒；42—升降滑动杆；43—重力平衡弹簧；44—万向滚轮；5—转轴；51—轴承挡板；52—滚动轴承；6—扭转弹簧；7—空心旋转台；8—面内位移允许圆盘；81—等宽径向滑槽；82—径向弹簧；83—双向锁紧滑块；831—矩形板；832—梯形板；833—弧形板。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1，本发明的一种可对面内任意位移激励隔振的二维隔振器，它包括隔振器底板1，沿水平面装设用于安装被保护设备20的安装平台2，还包括至少三根长度相等相互平行装设的连杆3，沿铅垂方向装设于安装平台2下底面上的弹性伸缩杆4，转动装设在隔振器底板1上的转轴5，固定装设在转轴5上的空心旋转台7，固定装设在空心旋转台7上的圆形位移盘组件，套装在转轴5两端分别与隔振器底板1和空心旋转台7相连的扭转弹簧6。当空心旋转台7和圆形位移盘组件相对于隔振器底板1发生转动时，扭转弹簧6发生相应的扭转变形，从而储存弹性势能，以便产生使圆形位移盘组件转动复位的弹簧力矩。

参见图1和图4，弹性伸缩杆4的下端穿过圆形位移盘组件延伸到空心旋转台7中；当连杆3处于倾斜状态时，弹性伸缩杆4可自由地在空心旋转台7中的内部底面上滚动，弹性伸缩杆4发生一定的弹性压缩变形，从而给予安装平台2向上的支持力，用于平衡掉被保护设备20和安装平台2的总重力，减少重力力矩与水平面内的激励耦合效应。

圆形位移盘组件可以适应弹性伸缩杆4在水平面内产生任意方向的位移，同时储存一定的复位弹性势能。

连杆3的上端采用球铰链与安装平台2连接，下端采用球铰链与隔振器底板1连接。至少三根长度相等相互平行装设的连杆3使得安装平台2的运动始终平行于水平面。

参见图1和图3，安装平台2处于水平面内的静平衡位置时，弹性伸缩杆4与转轴5共线，处于铅垂状态的至少三根连杆3关于转轴5轴对称。

参见图2，作为优选地，圆形位移盘组件包括固定装设在空心旋转台7上端的面内位移允许圆盘8，八条沿半径方向轴对称开设于面内位移允许圆盘8上的等宽径向滑槽81，与八条等宽径向滑槽81相对应的八个径向弹簧82和八个双向锁紧滑块83；一个等宽径向滑槽81内部装设有一个径向弹簧82和一个双向锁紧滑块83；径向弹簧82的两端分别与相对应的等宽径向滑槽81和相对应的双向锁紧滑块83相连；双向锁紧滑块83能够同时与弹性伸缩杆4中的升降滑动杆42的圆周外表面和等宽径向滑槽81的两侧内壁抵触。

参见图5，作为优选地，双向锁紧滑块83包括与等宽径向滑槽81两侧内壁滑动接触的矩形板831，与升降滑动杆42的圆柱外表面滑动接触的弧形板833，装设于矩形板831和弧形板833之间的梯形板832；弧形板833的曲率半径等于升降滑动杆42的曲率半径。

作为优选地，弹性伸缩杆4包括沿铅垂方向固定装设在安装平台2底部的静止套筒41，沿铅垂方向装设于静止套筒41内部的重力平衡弹簧43，上端滑动装设于静止套筒41内部的升降滑动杆42，转动装设在升降滑动杆42下端上的万向滚轮44；重力平衡弹簧43的两端分别与安装平台2的底部和升降滑动杆42的顶部相连。

作为优选地，空心旋转台7为上端开口的圆柱形桶体。

作为优选地，径向弹簧82处于零变形状态时，双向锁紧滑块83与升降滑动杆42自由抵触。

作为优选地，重力平衡弹簧43为抗压金属螺旋弹簧，其刚度选择使得工作过程中重力平衡弹簧43的最大压缩变形量不超过自由长度的二十分之一。因此，安装平台2处于静止平衡状态时，万向滚轮44的最低端略高于空心旋转台7中的内部底面，当连杆3发生倾斜时，安装平台2与隔振器底板1之间的距离变短，万向滚轮44开始接触到空心旋转台7中的内部底面。安装平台2在水平面内的振动位移通常使得连杆3与铅垂方向的夹角很小，因此隔振器底板1与安装平台2之间的距离改变值也不大，即重力平衡弹簧43的压缩变形量不大。因此，当重力平衡弹簧43的最大压缩变形量不超过自由长度的二十分之一时，安装平台2和被保护设备20的总重力对于滚动轴承52所在位置的重力力矩几乎可以完全被重力平衡弹簧43的弹簧力力矩所平衡掉，即消除了重力力矩与面内水平激励相互耦合的效应，增加了静平衡位置的稳定性。

作为优选地，转轴5的下端穿过装设于隔振器底板1上的滚动轴承52；转轴5上还设有与滚动轴承52内圈相接触的轴承挡板51。

本发明的工作原理和工作过程如下：

首先假设装有被保护设备20的安装平台2在水平面内处于静止平衡状态，即升降滑动杆42同时与八个双向锁紧滑块83接触。

当被保护设备20受到水平面内任意方向的激励后，不妨称为X向激励，安装平台2将发生对应的水平位移，同时带动弹性伸缩杆4在面内发生运动，从而使得升降滑动杆42进入到其中一条等宽径向滑槽81中，并压缩相应的径向弹簧82；此时，如果被保护设备20再次受到水平面内不同于原来X方向的Y向激励，则升降滑动杆42将通过双向锁紧滑块83推动面内位移允许圆盘8和空心旋转台7转动，扭转弹簧6储存扭转弹性势能。当激励结束后，升降滑动杆42在径向弹簧82的作用下回到初始平衡位置，同时扭转弹簧6释放其弹性势能，即扭转弹簧6的力矩使得空心旋转台7和面内位移允许圆盘8反向转动回到初始平衡状态。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应该属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可对面内任意位移激励隔振的二维隔振器，包括隔振器底板（1），沿水平面装设用于安装被保护设备（20）的安装平台（2），其特征在于：

还包括至少三根长度相等相互平行装设的连杆（3），沿铅垂方向装设于所述安装平台（2）下底面上的弹性伸缩杆（4），转动装设在所述隔振器底板（1）上的转轴（5），固定装设在所述转轴（5）上的空心旋转台（7），固定装设在所述空心旋转台（7）上的圆形位移盘组件，套装在所述转轴（5）两端分别与所述隔振器底板（1）和空心旋转台（7）相连的扭转弹簧（6）；

所述弹性伸缩杆（4）的下端穿过所述圆形位移盘组件延伸到所述空心旋转台（7）中；当所述连杆（3）处于倾斜状态时，所述弹性伸缩杆（4）自由地在所述空心旋转台（7）中内部底面上滚动；

所述圆形位移盘组件适应所述弹性伸缩杆（4）在水平面内产生任意方向的位移，同时储存一定的复位弹性势能；

所述连杆（3）的上端采用球铰链与所述安装平台（2）连接，下端采用球铰链与所述隔振器底板（1）连接；

所述安装平台（2）处于水平面内的静平衡位置时，所述弹性伸缩杆（4）与所述转轴（5）共线，处于铅垂状态的至少三根所述连杆（3）关于所述转轴（5）轴对称。

2.根据权利要求1所述的一种可对面内任意位移激励隔振的二维隔振器，其特征在于：所述圆形位移盘组件包括固定装设在所述空心旋转台（7）上端的面内位移允许圆盘（8），八条沿半径方向轴对称开设于所述面内位移允许圆盘（8）上的等宽径向滑槽（81），与八条所述等宽径向滑槽（81）相对应的八个径向弹簧（82）和八个双向锁紧滑块（83）；一个所述等宽径向滑槽（81）内部装设有一个径向弹簧（82）和一个双向锁紧滑块（83）；所述径向弹簧（82）的两端分别与相对应的等宽径向滑槽（81）和相对应的双向锁紧滑块（83）相连；所述双向锁紧滑块（83）能够同时与弹性伸缩杆（4）中的升降滑动杆（42）的圆周外表面和等宽径向滑槽（81）的两侧内壁抵触。

3.根据权利要求2所述的一种可对面内任意位移激励隔振的二维隔振器，其特征在于：所述双向锁紧滑块（83）包括与所述等宽径向滑槽（81）两侧内壁滑动接触的矩形板（831），与所述升降滑动杆（42）的圆柱外表面滑动接触的弧形板（833），装设于所述矩形板（831）和弧形板（833）之间的梯形板（832）；所述弧形板（833）的曲率半径等于升降滑动杆（42）的曲率半径。

4.根据权利要求1所述的一种可对面内任意位移激励隔振的二维隔振器，其特征在于：所述弹性伸缩杆（4）包括沿铅垂方向固定装设在所述安装平台（2）底部的静止套筒（41），沿铅垂方向装设于所述静止套筒（41）内部的重力平衡弹簧（43），上端滑动装设于所述静止套筒（41）内部的升降滑动杆（42），转动装设在所述升降滑动杆（42）下端上的万向滚轮（44）；所述重力平衡弹簧（43）的两端分别与所述安装平台（2）的底部和升降滑动杆（42）的顶部相连。

5.根据权利要求1所述的一种可对面内任意位移激励隔振的二维隔振器，其特征在于：所述空心旋转台（7）为上端开口的圆柱形桶体。

6.根据权利要求2所述的一种可对面内任意位移激励隔振的二维隔振器，其特征在于：所述径向弹簧（82）处于零变形状态时，所述双向锁紧滑块（83）与升降滑动杆（42）自由抵触。

7.根据权利要求4所述的一种可对面内任意位移激励隔振的二维隔振器，其特征在于：所述重力平衡弹簧（43）为抗压金属螺旋弹簧，其刚度选择使得工作过程中重力平衡弹簧（43）的最大压缩变形量不超过自由长度的二十分之一。

8.根据权利要求1所述的一种可对面内任意位移激励隔振的二维隔振器，其特征在于：所述转轴（5）的下端穿过装设于所述隔振器底板（1）上的滚动轴承（52）；所述转轴（5）上还设有与所述滚动轴承（52）内圈相接触的轴承挡板（51）。

Images