【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及準零剛度隔振器領域，特別涉及高承載緊湊型準零剛度隔振器。
技術介紹
1、隨著現代探測設備和精確制導技術的迅猛發展，艦船被探測、跟蹤和攻擊的概率越來越大,其生存能力和作戰效能日益受到嚴重威脅。發展海軍裝備新技術（如聲隱身技術）是提高艦船生存力的重要手段，是實現?“建設海洋強國”戰略目標的重要途徑。美國海軍裝備技術發展戰略研究咨詢報告《2000-2035美國海軍技術》將聲隱身技術列為重點發展的關鍵技術之首。艦船隱蔽航行時，水下輻射噪聲主要來源于機械噪聲，包括推進系統（柴油機、電動機、汽輪機）和輔機系統（發電機、空壓機、通風系統、泵）等機械設備旋轉和往復運動產生的振動，其線譜成分大多集中在中低頻，且低頻噪聲在水中傳播得更遠，對艦船聲隱身性能存在嚴重的危害，降低機械振動引起的水噪聲最有效的技術手段是抑制機械振動在結構中的傳播。
2、減小機械振動傳遞最重要的途徑是隔振，通過隔振系統的設計，可對中高頻振動進行有效隔離，而船舶動力系統的機械振動頻譜復雜，低頻振動成分明顯。傳統的線性隔振方法為獲取優異的低頻隔振性能，需將隔振系統設計得很“軟”，但無法保障被隔振設備的安裝穩定性。準零剛度隔振系統具有高靜剛度低動剛度特性，能夠完美地克服軟特性與安裝穩定性之間的固有矛盾，是實現低頻隔振的理想途徑。準零剛度隔振系統由正剛度元器件與負剛度機構或結構并聯實現，具備承受重載和隔離低頻振動的能力，是一種理想的被動隔振方法。但是在工程應用中，大負載設備隨處可見，并對低頻振動控制有嚴苛要求。傳統的準零剛度隔振系統只在小負載大空間工況下實現
技術實現思路
1、基于此，有必要提供一種高承載緊湊型準零剛度隔振器，包括外殼和準零剛度構件，所述外殼內形成有安裝腔，所述準零剛度構件設置于所述安裝腔內，所述準零剛度構件包括相互并聯的正剛度機構和負剛度機構；所述安裝腔內還設置有承載平臺，所述承載平臺包括其軸線沿著豎直方向設置的支撐柱，所述外殼的頂端對應所述支撐柱開設有貫穿孔，所述支撐柱的頂端穿過所述貫穿孔并延伸出所述外殼，所述支撐柱的底端固定設置有彈簧支撐架，所述正剛度機構位于所述彈簧支撐架和所述安裝腔的底部之間，所述正剛度機構包括多個豎直設置的螺旋彈簧，所述螺旋彈簧的上端和下端分別抵接于所述彈簧支撐架和所述安裝腔的底部，且所述正剛度機構的多個螺旋彈簧環繞所述支撐柱的軸線均勻設置；所述負剛度機構包括固定套設于所述支撐柱的、呈圓環狀的第一磁環和固定設置于所述外殼上的、呈圓環狀的第二磁環，所述第一磁環和所述第二磁環為永磁體且具有相同的充磁方向，所述第一磁環和所述第二磁環與所述支撐柱同軸線設置且具有相同的厚度，且所述第一磁環的外徑小于所述第二磁環的內徑，所述第一磁環在水平方向上錯開所述第二磁環且位于所述第二磁環的上方。
2、本專利技術中，隔振器通過其外殼進行安裝使用，其中，外殼的底部用于與安裝面抵接并固定安裝在安裝面上，支撐柱延伸出外殼的部分用于與被隔振的設備連接，從而實現隔振器的隔振作用。
3、本專利技術中，隔振器安裝時，需要依據被隔振設備的重量對螺旋彈簧的剛度以及第一磁環和第二磁環的磁力進行設計，以使隔振器承載被隔振設備時，被隔振設備對于支撐柱的下壓使得隔振器剛好處于靜平衡狀態，即第一磁環和第二磁環位于同一高度，不具有高度差，此時，第一磁環和第二磁環之間的磁力為零，被隔振設備的重量完全由正剛度機構支撐。其中，在隔振器的使用過程中，若隔振器受振動影響而產生豎直方向上向上或向下運動時，第一磁環也會隨之產生豎直方向上的位移從而與外磁環產生剛度差，從而產生磁力與負剛度，以此抵消正剛度，因此，本專利技術的隔振器能實現低剛度特性，從而實現優異的低頻隔振性能。
4、本專利技術中，隔振器采用螺旋彈簧作為正剛度機構，螺旋彈簧本身具有較高的剛度且可以被壓縮，允許在較小的空間內儲存和釋放大量能量，且螺旋彈簧可以均勻地分布負載，從而提高承載能力，而無需顯著增加螺旋彈簧的尺寸；另外，隔振器采用第一磁環和第二磁環作為負剛度機構，磁環可以提供較強的磁力，而不需要大量的物理空間，可以在較小體積內產生強大的負剛度效應，同時，磁環的相對位置和間距可以精確調整，從而調節負剛度的大小，這種靈活性可以使得隔振器在不增加體積的情況下優化其性能。因此，本專利技術中正剛度機構和負剛度機構的選用以及布局，可以在確保隔振器的承載能力的前提下，使得隔振器具有較小的體積，從而可以實現隔振器在大負載小空間工況下具有良好的低頻隔振作用的目的。另外，采用第一磁環和第二磁環作為負剛度機構，其不存在相互接觸，可以減小隔振器的機構之間的相互摩擦力，進一步提升隔振器的低頻隔振性能。
5、進一步的，所述外殼包括上下設置的上殼體和下殼體，所述安裝腔由所述上殼體和所述下殼體圍合而成，所述上殼體和所述下殼體通過螺紋連接結構可拆卸地連接，所述貫穿孔開設于所述上殼體。
6、本專利技術中，外殼由上殼體和下殼體拼合而成，采用可拆裝的結構，可以方便隔振器的組裝，其中，下殼體的側面的底端可以設置用于外殼在安裝面上安裝的凸緣，以方便外殼在安裝面上的安裝，通過在凸緣上開設貫穿凸緣的安裝孔，即可使用螺栓安裝結構在安裝面上完成隔振器的安裝、固定。
7、進一步的，所述上殼體的底端形成有下抵接面，所述下殼體的頂端形成有上抵接面，所述上殼體和所述下殼體通過下抵接面和上抵接面相互抵接的形式圍合形成外殼；所述上抵接面的內側向下凹陷，形成圓環形的嵌入槽，所述第二磁環嵌設于所述嵌入槽。
8、本專利技術中，開設在下殼體上的嵌入槽用于第二磁環的嵌入，其中，優選的，上殼體的下抵接面抵接在第二磁環上，可以輔助固定第二磁環，將第二磁環牢固地固定在嵌入槽中。另外，還可以在上殼體和下殼體的交界處設置密封圈，以保證隔振器內部具有良好的工作環境，保證隔振器低頻減振性能的穩定性。
9、進一步的，所述支撐柱的下端開設有插孔，所述插孔與所述支撐柱同軸線設置，所述插孔內安裝有直線軸承，所述安裝腔的底部對應所述直線軸承固定設置有導向軸，所述導向軸豎直設置且所述導向軸的上端延伸至所述直線軸承內與所述直線軸承滑動配合設置。
10、本專利技術中，導向軸固定設置在安裝腔的底部，通過支撐柱內的直線軸承與支撐柱可滑動地配合，可以保證支撐柱在運動過程中的運動方向始終保持在豎直方向上，可以避免承載平臺發生傾斜而導致隔振器失去隔振效果。
11、進一步的，所述支撐柱上還固定設置有限位板，所述限位板抵接于所述安裝腔的頂部，且所述限位板抵接于所述安裝腔的頂部時，所述正剛度機構的螺旋彈簧處于壓縮狀態；所述支撐柱位于所述限位板與所述彈簧支撐架之間的部分形成安裝段，所述第一磁環固定套設于所述安裝段。
12、本專利技術中，限位板固定設置在支撐柱上，用于在支撐柱上下運動的過程中，對支撐柱起到限位作用，可以防止支撐柱的上移距離過大而造成導向軸脫離支撐柱，同時本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種高承載緊湊型準零剛度隔振器，其特征在于，包括外殼和準零剛度構件，所述外殼內形成有安裝腔，所述準零剛度構件設置于所述安裝腔內，所述準零剛度構件包括相互并聯的正剛度機構和負剛度機構；所述安裝腔內還設置有承載平臺，所述承載平臺包括其軸線沿著豎直方向設置的支撐柱，所述外殼的頂端對應所述支撐柱開設有貫穿孔，所述支撐柱的頂端穿過所述貫穿孔并延伸出所述外殼；所述支撐柱的底端固定設置有彈簧支撐架，所述正剛度機構位于所述彈簧支撐架和所述安裝腔的底部之間，所述正剛度機構包括多個豎直設置的螺旋彈簧，所述螺旋彈簧的上端和下端分別抵接于所述彈簧支撐架和所述安裝腔的底部，且所述正剛度機構的多個螺旋彈簧環繞所述支撐柱的軸線均勻設置；所述負剛度機構包括固定套設于所述支撐柱的、呈圓環狀的第一磁環和固定設置于所述外殼上的、呈圓環狀的第二磁環，所述第一磁環和所述第二磁環為永磁體且具有相同的充磁方向，所述第一磁環和所述第二磁環與所述支撐柱同軸線設置且具有相同的厚度，且所述第一磁環的外徑小于所述第二磁環的內徑，所述第一磁環在水平方向上錯開所述第二磁環且位于所述第二磁環的上方。
2.根據權利要求1所述的
3.根據權利要求2所述的一種高承載緊湊型準零剛度隔振器，其特征在于，所述上殼體的底端形成有下抵接面，所述下殼體的頂端形成有上抵接面，所述上殼體和所述下殼體通過下抵接面和上抵接面相互抵接的形式圍合形成外殼；所述上抵接面的內側向下凹陷，形成圓環形的嵌入槽，所述第二磁環嵌設于所述嵌入槽。
4.根據權利要求1或3所述的一種高承載緊湊型準零剛度隔振器，其特征在于，所述支撐柱的下端開設有插孔，所述插孔與所述支撐柱同軸線設置，所述插孔內安裝有直線軸承，所述安裝腔的底部對應所述直線軸承固定設置有導向軸，所述導向軸豎直設置且所述導向軸的上端延伸至所述直線軸承內與所述直線軸承滑動配合設置。
5.根據權利要求4所述的一種高承載緊湊型準零剛度隔振器，其特征在于，所述支撐柱上還固定設置有限位板，所述限位板抵接于所述安裝腔的頂部，且所述限位板抵接于所述安裝腔的頂部時，所述正剛度機構的螺旋彈簧處于壓縮狀態；所述支撐柱位于所述限位板與所述彈簧支撐架之間的部分形成安裝段，所述第一磁環固定套設于所述安裝段。
6.根據權利要求5所述的一種高承載緊湊型準零剛度隔振器，其特征在于，所述安裝腔的頂端開設有用于容納限位板的容納槽。
7.根據權利要求5所述的一種高承載緊湊型準零剛度隔振器，其特征在于，所述支撐柱的上端開設有安裝螺紋孔，所述安裝螺紋孔與所述支撐柱同軸線設置。
8.根據權利要求1所述的一種高承載緊湊型準零剛度隔振器，其特征在于，所述彈簧支撐架包括固定設置于所述支撐柱的支撐板，所述支撐板的下表面對應所述正剛度機構的螺旋彈簧形成有呈圓柱狀的限位凸起，所述限位凸起的軸線沿著豎直方向設置，所述支撐板上的限位凸起的數量與所述正剛度機構的螺旋彈簧的數量一致且環繞所述支撐柱的軸線均勻設置；所述正剛度機構的螺旋彈簧套設于對應的限位凸起，所述安裝腔的底部對應所述正剛度機構的螺旋彈簧開設有容納孔，所述正剛度機構的螺旋彈簧的下端抵接于所述容納孔的底部。
9.根據權利要求8所述的一種高承載緊湊型準零剛度隔振器，其特征在于，所述容納孔的底部還固定設置有橡膠緩沖墊，所述橡膠緩沖墊位于所述螺旋彈簧的內側。
10.根據權利要求9所述的一種高承載緊湊型準零剛度隔振器，其特征在于，所述限位板的上表面設置有橡膠緩沖層。
...【技術特征摘要】
1.一種高承載緊湊型準零剛度隔振器，其特征在于，包括外殼和準零剛度構件，所述外殼內形成有安裝腔，所述準零剛度構件設置于所述安裝腔內，所述準零剛度構件包括相互并聯的正剛度機構和負剛度機構；所述安裝腔內還設置有承載平臺，所述承載平臺包括其軸線沿著豎直方向設置的支撐柱，所述外殼的頂端對應所述支撐柱開設有貫穿孔，所述支撐柱的頂端穿過所述貫穿孔并延伸出所述外殼；所述支撐柱的底端固定設置有彈簧支撐架，所述正剛度機構位于所述彈簧支撐架和所述安裝腔的底部之間，所述正剛度機構包括多個豎直設置的螺旋彈簧，所述螺旋彈簧的上端和下端分別抵接于所述彈簧支撐架和所述安裝腔的底部，且所述正剛度機構的多個螺旋彈簧環繞所述支撐柱的軸線均勻設置；所述負剛度機構包括固定套設于所述支撐柱的、呈圓環狀的第一磁環和固定設置于所述外殼上的、呈圓環狀的第二磁環，所述第一磁環和所述第二磁環為永磁體且具有相同的充磁方向，所述第一磁環和所述第二磁環與所述支撐柱同軸線設置且具有相同的厚度，且所述第一磁環的外徑小于所述第二磁環的內徑，所述第一磁環在水平方向上錯開所述第二磁環且位于所述第二磁環的上方。
2.根據權利要求1所述的一種高承載緊湊型準零剛度隔振器，其特征在于，所述外殼包括上下設置的上殼體和下殼體，所述安裝腔由所述上殼體和所述下殼體圍合而成，所述上殼體和所述下殼體通過螺紋連接結構可拆卸地連接，所述貫穿孔開設于所述上殼體。
3.根據權利要求2所述的一種高承載緊湊型準零剛度隔振器，其特征在于，所述上殼體的底端形成有下抵接面，所述下殼體的頂端形成有上抵接面，所述上殼體和所述下殼體通過下抵接面和上抵接面相互抵接的形式圍合形成外殼；所述上抵接面的內側向下凹陷，形成圓環形的嵌入槽，所述第二磁環嵌設于所述嵌入槽。
4.根據權利要求1或3所述的一種高承載緊湊型準零剛度隔振器，其特征在于，所述支...
【專利技術屬性】
技術研發人員：周加喜，昌耀鵬，李海鵬，李煜，周佳豪，舒耀強，劉熊輝，
申請(專利權)人：湖南大學，
類型：發明
國別省市：
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