帶有磁懸浮單元的空氣彈簧隔振基礎制造技術

帶有磁懸浮單元的空氣彈簧隔振基礎，本發明專利技術屬于超低頻隔振領域，空氣彈簧隔振基礎因空氣彈簧橫、縱向剛度相互耦合導致橫、縱向超低頻隔振性能無法兼顧。本發明專利技術產品包括：基體（５）、一組空氣彈簧（４）、供氣系統（１）、高度控制系統（２）、多個磁懸浮單元（３）、低剛度扶正裝置（６），供氣系統（１）與高度控制系統（２）輸入端相連，高度控制系統（２）輸出端與每個空氣彈簧（４）分別相連，磁懸浮單元（３）直接與供氣系統（１）相連，磁懸浮單元（３）和空氣彈簧（４）串聯安裝于所述的基體（５）之下，由空氣彈簧（４）與磁懸浮單元（３）串聯支撐基體（５），基體（５）側面安裝低剛度扶正裝置（６）。本發明專利技術可在不改變隔振系統承載能力的條件下，更適于超大型空氣彈簧隔振基礎。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于超低頻隔振領域，尤其是一種空氣彈簧隔振基礎。
技術介紹
空氣彈簧隔振基礎由于其低頻隔振效果好、對負載變化不敏感、使用壽命長等優點而被廣泛應用于振動隔離領域。隨著超精密加工與測量、微納米技術和超大規模集成電路制造精度水平的不斷提高，對振動隔離的超低頻性能提出了更高的要求。然而目前的空氣彈簧隔振基礎因空氣彈簧橫、縱向剛度相互耦合導致橫、縱向超低頻隔振性能無法兼顧，這在很大程度上限制了其在超低頻隔振領域的進一步應用。專利US5779010”Suspended low-frequency horizontal pendulum isolatorfor vibration isolation systems”提出將空氣彈簧與單擺機構串聯以支撐臺體。由于單擺機構的橫向剛度遠小于空氣彈簧橫向剛度而縱向剛度遠大于空氣彈簧的縱向剛度，兩者串聯后等效橫向剛度接近單擺機構橫向剛度，等效縱向剛度接近空氣彈簧縱向剛度，因而隔振系統的橫向剛度取決于單擺的橫向剛度、縱向剛度取決于空氣彈簧的縱向剛度。它可解決因空氣彈簧橫、縱向剛度耦合帶來的隔振系統橫向隔振和縱向隔振不能兼顧的問題。但是單擺機構的橫向隔振能力很大程度上取決于單擺的臂長，臂長越長隔振效果越好，欲獲得超低的隔振頻率就會導致系統隔振系統會有龐大的尺寸，這也是它的一個很大的弱點，此外它的承載能力不高，不適于承載超大型隔振基礎。專利CN1487216A “倒擺式氣動隔振器”利用密封氣囊的柔性實現與地面的垂直隔振，依靠倒擺的水平擺動實現水平隔振。它也可解決因空氣彈簧橫、縱向剛度耦合帶來的隔振系統橫向隔振和縱向隔振不能兼顧的問題。但是由于它的所有承載都將施加到底座內的滾珠之上，因而其承載能力不高，不適于承載超大型隔振基礎。此外國內外很多學者提出采用主動控制方法實現超低頻隔振(1.K.G.AHN，et al.A Hybrid-type Active Vibration Isolation System Using Neural Networks.Journal of Sound and Vibration.1996，192(4)，793-805.；2.Yoshiya Nakamura，etal.Development of Active 6-DOF Microvibration Control System Using GiantMagnetostrictive Actuator.SPIE 1999，229-240)，其原理是采用主動作動器和空氣彈簧并聯，選用適當的主動控制策略控制作動器的運動，達到減振的目的。這種方法的缺點是控制原理復雜、實現困難、可能導致系統不穩定。在此之前由專利技術人提出的“一種帶有氣體潤滑單元的空氣彈簧隔振基礎”具有優良的超低頻隔振性能和良好的承載能力，但由于氣體潤滑單元的承載能力的限制，使得它只適合用于質量相對較小的中、小型或大型隔振基礎，而無法滿足超大型隔振基礎對承載能力的要求。
技術實現思路
本專利技術提出一種帶有磁懸浮單元的空氣彈簧隔振基礎，以滿足超大型隔振基礎對承載能力的要求，可在不改變隔振系統承載能力的條件下，大幅度提高隔振基礎的橫、縱向超低頻隔振性能，可有效解決已有空氣彈簧隔振基礎橫、縱向隔振不能兼顧的問題。本專利技術的技術解決方案是帶有磁懸浮單元的空氣彈簧隔振基礎，其組成包括基體(5)、一組空氣彈簧(4)、供氣系統(1)、高度控制系統(2)、多個磁懸浮單元(3)、低剛度扶正裝置(6)，所述的供氣系統(1)與所述的高度控制系統(2)輸入端相連，所述的高度控制系統(2)輸出端與每個所述的空氣彈簧(4)分別相連，所述的磁懸浮單元(3)直接與所述的供氣系統(1)相連，所述的磁懸浮單元(3)和所述的空氣彈簧(4)串聯安裝于所述的基體(5)之下，由所述的空氣彈簧(4)與所述的磁懸浮單元(3)串聯支撐所述的基體(5)，所述的基體(5)側面安裝所述的低剛度扶正裝置(6)。所述的一種帶有磁懸浮單元的空氣彈簧隔振基礎，所述的磁懸浮單元(3)置于空氣彈簧(4)之上或者之下。所述的一種帶有磁懸浮單元的空氣彈簧隔振基礎，所述的低剛度扶正裝置(6)是柔性氣囊或者金屬螺旋彈簧或者非金屬橡膠。所述的一種帶有磁懸浮單元的空氣彈簧隔振基礎，所述的磁懸浮單元(3)是由一對電磁鐵(7)或者永磁鐵(8)組成，兩個電磁鐵(7)或者永磁鐵(8)布置方式是串聯方式，并且相對面為同極性。本專利技術具有以下特點和良好效果本專利技術采用新穎的串聯隔振結構，利用磁懸浮單元橫向承載能力趨近于零而縱向承載能力高于空氣彈簧的特性，不僅使隔振基礎的橫向剛度降低為其側面的低剛度扶正裝置的剛度，而且使縱向剛度變為磁懸浮單元和空氣彈簧串聯等效剛度。本專利技術的控制原理屬于開環控制，相比主動控制系統省去了檢測環節和反饋環節，既節約了成本又不存在穩定性問題。本專利技術將磁懸浮單元和空氣彈簧原本相互獨立的裝置有機整合成為一個整體，使其功能和結構相融合。利用磁懸浮單元橫向承載能力趨近于零而縱向承載能力高于空氣彈簧的特性，不僅使隔振基礎的橫向剛度降低為其側面的低剛度扶正裝置的剛度，而且使縱向剛度達到磁懸浮單元和空氣彈簧串聯等效剛度，可同時實現隔振基礎的橫、縱向超低頻隔振，解決了現有空氣彈簧隔振基礎橫、縱向隔振性能相互影響、無法兼顧的問題。通過設計合理的磁懸浮單元和選擇合適的低剛度扶正裝置，可使得隔振基礎縱向固有頻率降至0.7Hz以下，橫向固有頻率降至0.2Hz～0.5Hz。這是區別于現有技術的創新點之一；本專利技術采用磁懸浮單元和空氣彈簧組成的串聯結構支撐基體，利用磁懸浮單元的縱向承載能力高于空氣彈簧的縱向承載能力的特性，可有效保證隔振基礎具有很強的承載能力，克服了現有的單擺或者倒擺與空氣彈簧串聯結構承載能力差的缺點，滿足了大型和超大型隔振基礎在進行超低頻隔振的同時對承載能力的特殊要求，更適合用于質量和體積都很大的超大型隔振基礎。這是區別于現有技術的創新點之二。本設計方案采用十分簡單的結構，僅在傳統空氣彈簧隔振基礎中加入磁懸浮單元和低剛度扶正裝置，即可解決目前空氣彈簧隔振基礎橫、縱向隔振不能兼顧的問題，提高隔振基礎雙向超低頻隔振性能。對比主動控制技術，本專利技術可省去檢測環節和反饋環節，既節約了成本又不存在穩定性問題，而且結構簡單、易于實現。附圖說明附圖1是本專利技術的一種帶有磁懸浮單元的空氣彈簧隔振基礎結構示意圖；附圖2是本專利技術的高度控制系統原理示意圖；附圖3是本專利技術中磁懸浮單元和空氣彈簧串聯布置方式示意圖，其中磁懸浮單元位于空氣彈簧之上；附圖4是本專利技術中磁懸浮單元和空氣彈簧串聯布置方式示意圖，其中空氣彈簧位于磁懸浮單元之上；附圖5是本專利技術的磁懸浮單元結構示意圖；由兩個電磁鐵串聯組成，相對面為同極性；附圖6是本專利技術的磁懸浮單元結構示意圖；由兩個永磁鐵串聯組成，相對面為同極性；附圖7是本專利技術的磁懸浮單元結構示意圖；由一個電磁鐵和一個永磁鐵串聯組成，相對面為同極性；圖中，1氣路系統、2高度控制系統、3磁懸浮單元、4空氣彈簧、5基體、6低剛度扶正系統、7電磁鐵、8永磁鐵、9高度控制器、10位移傳感器、11三位電磁閥。具體實施例方式本專利技術的一種帶有磁懸浮單元的空氣彈簧隔振基礎的系統結構及工作原理結合實施例及附圖詳細說明如下本專利技術的一種帶有磁懸浮本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種帶有磁懸浮單元的空氣彈簧隔振基礎，其組成包括：基體（５）、一組空氣彈簧（４）、供氣系統（１）、高度控制系統（２）、多個磁懸浮單元（３）、低剛度扶正裝置（６），其特征是：所述的供氣系統（１）與所述的高度控制系統（２）輸入端相連，所述的高度控制系統（２）輸出端與每個所述的空氣彈簧（４）分別相連，所述的磁懸浮單元（３）直接與所述的供氣系統（１）相連，所述的磁懸浮單元（３）和所述的空氣彈簧（４）串聯安裝于所述的基體（５）之下，由所述的空氣彈簧（４）與所述的磁懸浮單元（３）串聯支撐所述的基體（５），所述的基體（５）側面安裝所述的低剛度扶正裝置（６）。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：譚久彬，劉彥，王雷，姚紹明，楊文國，魯云峰，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：93[中國|哈爾濱]