一种新型的高静低动刚度的分段线性隔振器及其工作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于结构振动噪声控制领域，尤其设及一种新型的高静低动刚度的分段线 性隔振器及其工作方法。
【背景技术】
[0002] 振动隔离是具有悠久发展历史和广泛工程应用的减振措施，目前使用最为广泛的 是线性隔振器。在振动隔离技术中，减小隔振器刚度是提高隔振效果的一般方法，但隔振器 刚度不可W无限制降低，因为过于柔软的隔振器受机器重力作用将出现很大的静变形量， 使系统稳定性变差。理想的隔振装置应具有高的静刚度和低的动刚度，高的静刚度是保证 系统安装精度和稳定性的必要措施，尽可能低的动刚度才能保证尽可能高的隔振效果。
[0003] 鉴于低频隔振一直是比较困难的问题，为了提高隔振效果，一些非线性隔振器，如 空气弹黃、钢丝绳隔振器等，在工程实际中的应用越来越广泛。一般认为，非线性隔振器可 W实现比线性隔振器更低的固有频率。近年来在非线性隔振器技术的一些研究报道中，提 及了一种负刚度机制，通过设计正负刚度并联的非线性隔振器，实现高静低动刚度隔振机 理。例如，由斜向布置的薄壁梁和竖直弹黃并联组成一种正负刚度并联的弹性机构；或将 一个机械弹黃与一对磁性弹黃并联，当隔振对象偏离静平衡位置时，由磁性弹黃提供负刚 度机制。该些正负刚度并联隔振器设计可W降低隔振器的基频，从而改善中、低频的隔振效 果。但是该种隔振器的缺点是在静平衡位置的稳定性差，外界载荷的变化可能使系统大幅 度偏离平衡位置，因而不适用于对稳定性有严格要求的场合，如有发动机轴对中要求的系 统。
[0004] 当前非线性隔振器设计普遍存在一些问题；（1)在静平衡位置的稳定性差，外界 载荷的变化可能使系统大幅度偏离平衡位置；（2)在低频阶段的隔振效果不好。
【发明内容】
[0005] 为了解决现有技术的缺点，本发明提供一种新型的高静低动刚度的分段线性隔振 器及其工作方法，该分段线性隔振器能够实现高的静刚度和低的动刚度性能要求，从而达 到既保证静平衡位置稳定性，又有效提高低频隔振效果的目的。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用W下技术方案：
[0007] -种新型的高静低动刚度的分段线性隔振器，包括上段弹黃、中间段弹黃和下段 弹黃=段串联的弹黃；
[0008] 当隔振对象安装在所述分段线性隔振器的上方时，上段弹黃产生静压缩量，中间 段弹黃处于预压缩状态产生预压缩量，且预压缩量大于隔振对象重量，下段弹黃处于预拉 伸状态产生预拉伸量，且预拉伸量也大于隔振对象重量。
[0009] 所述上段弹黃、中间段弹黃和下段弹黃均为线性弹黃，其刚度分别为Ki、K2和K3。
[0010] 所述中间段弹黃的刚度馬与下段弹黃的刚度K3相等。
[0011] 所述分段线性隔振器包括=种工作状态：
[0012] 当隔振对象安装在所述分段线性隔振器的上方，上段弹黃产生静压缩量，此时分 段线性隔振器处于静平衡工作状态，其刚度值ki=K1;
[0013] 当隔振对象产生振动时，向下的交变激励与隔振对象重力之和大于中间段弹黃的 预压缩量时，隔振器处于压缩工作状态，其刚度值k2满足：
[0014]
【主权项】
1. 一种新型的高静低动刚度的分段线性隔振器，其特征在于，包括上段弹簧、中间段弹 簧和下段弹簧三段串联的弹簧； 当隔振对象安装在所述分段线性隔振器的上方时，上段弹簧产生静压缩量，中间段弹 簧处于预压缩状态产生预压缩量，且预压缩量大于隔振对象重量，下段弹簧处于预拉伸状 态产生预拉伸量，且预拉伸量也大于隔振对象重量。
2. 如权利要求1所述的一种新型的高静低动刚度的分段线性隔振器，其特征在于，所 述上段弹簧、中间段弹簧和下段弹簧均为线性弹簧，其刚度分别为K n 1(2和K 3。
3. 如权利要求2所述的一种新型的高静低动刚度的分段线性隔振器，其特征在于，所 述中间段弹簧的刚度K2与下段弹簧的刚度K 3相等。
4. 如权利要求1所述的一种新型的高静低动刚度的分段线性隔振器，其特征在于，所 述分段线性隔振器包括三种工作状态： 当隔振对象安装在所述分段线性隔振器的上方，上段弹簧产生静压缩量，此时分段线 性隔振器处于静平衡工作状态，其刚度值Ic1= K 1; 当隔振对象产生振动时，向下的交变激励与隔振对象重力之和大于中间段弹簧的预压 缩量时，隔振器处于压缩工作状态，其刚度值k2满足：
当隔振对象产生振动时，向上的交变激励与隔振对象重力之差大于下段弹簧的预拉伸 量时，隔振器处于拉伸工作状态，其刚度值k3满足：
5. 如权利要求2或4所述的一种新型的高静低动刚度的分段线性隔振器，其特征在于， 所述上段弹簧的刚度为K1满足下列条件： δ mg/K 1 其中，Ss表示分段线性隔振器的最大定静沉降量；m表示隔振对象的质量。
6. -种如权利要求1所述的新型的高静低动刚度的分段线性隔振器的工作方法，其特 征在于，包括： (1) 当隔振对象安装在所述分段线性隔振器的上方，上段弹簧产生静压缩量，此时分段 线性隔振器处于静平衡工作状态，分段线性隔振器的刚度值Ic 1与上段弹簧的刚度K i相等； (2) 当隔振对象产生振动时，向下的交变激励与隔振对象重力之和大于中间段弹簧的 预压缩量时，隔振器处于压缩工作状态，分段线性隔振器的刚度值k 2等于上段弹簧与中间 段弹簧串联的刚度值，且k2< k 1; (3) 当隔振对象产生振动时，向上的交变激励与隔振对象重力之差大于下段弹簧的预 拉伸量时，隔振器处于拉伸工作状态，分段线性隔振器的刚度值匕等于上段弹簧与下段弹 簧串联的刚度值，且k 3<ki。
7. 如权利要求6所述的一种新型的高静低动刚度的分段线性隔振器的工作方法，其特 征在于，所述中间段弹簧的刚度K2与下段弹簧的刚度K 3相等。
8. 如权利要求6所述的一种新型的高静低动刚度的分段线性隔振器的工作方法，其特 征在于，所述上段弹簧的刚度为K1满足下列条件： δ mg/K 1 其中，Ss表示分段线性隔振器的最大定静沉降量；m表示隔振对象的质量。
【专利摘要】本发明公开了一种新型的高静低动刚度的分段线性隔振器及其工作方法，其中该分段线性隔振器包括上段弹簧、中间段弹簧和下段弹簧三段串联的弹簧；当隔振对象安装在所述分段线性隔振器的上方时，上段弹簧产生静压缩量，中间段弹簧处于预压缩状态产生预压缩量，且预压缩量大于隔振对象重量，下段弹簧处于预拉伸状态产生预拉伸量，且预拉伸量也大于隔振对象重量。该分段线性隔振器能够实现高的静刚度和低的动刚度性能要求，从而达到既保证静平衡位置稳定性，又有效提高低频隔振效果的目的。
【IPC分类】F16F7-104
【公开号】CN104763765
【申请号】CN201510168658
【发明人】霍睿, 张道坤, 李淑颖, 王志东
【申请人】山东大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年4月10日