一种并联磁性低刚度隔振器

摘要

一种并联磁性低刚度隔振器，包括刚性弓形夹持机构和刚性固定弓形夹持结构，两端加持固定在其间的弹性梁，弹性梁作为隔振器的正刚度弹性支撑元件，支撑杆一端通过螺母锁紧固定在弹性梁的中点，支撑杆的自由端穿过刚性弓形夹持机构中间的圆孔来与被控物体相连，在弹性梁被固定的两端与中点间对称位置的上下分别设置有异性相对的两对永磁体，其中每对永磁体中的一个永磁体粘贴在弹性梁上，另一个永磁体被永磁体加持机构夹持并固定，永磁体加持机构通过螺栓与螺母固定在刚性弓形夹持机构或刚性固定弓形夹持结构上，使每对永磁体间的距离可调；本发明结构能够有效地降低隔振系统的固有频率，从而拓宽隔振频带，为振动控制提供一种可靠的方法。

权利要求

1.一种并联磁性低刚度隔振器，其特征在于：包括刚性弓形夹持机构(5)和刚性固定弓形夹持结构(6)，两端加持固定在刚性弓形夹持机构(5)和刚性固定弓形夹持结构(6)间的弹性梁(2)，所述弹性梁(2)作为隔振器的正刚度弹性支撑元件，支撑杆(1)的一端通过螺母锁紧固定在弹性梁(2)的中点，支撑杆(1)的自由端穿过刚性弓形夹持机构(5)中间的圆孔来与被控物体相连，在弹性梁(2)被固定的两端与中点间对称位置的上下分别设置有异性相对的两对永磁体，共四对永磁体中的八个永磁体的尺寸和物理参数都相同，四对永磁体构成所述隔振器的磁性弹簧，并且为隔振器提供非线性磁力以及非线性负刚度；其中每对永磁体中的一个永磁体粘贴在弹性梁(2)上，另一个永磁体被永磁体加持机构(15)夹持并固定，所述永磁体加持机构(15)通过第一螺栓(16)与螺母固定在刚性弓形夹持机构(5)或刚性固定弓形夹持结构(6)上，使每对永磁体间的距离可调。

2.根据权利要求1所述的一种并联磁性低刚度隔振器，其特征在于：所述隔振器的所有部件均采用非导磁材料。

3.根据权利要求1所述的一种并联磁性低刚度隔振器，其特征在于：在所述支撑杆(1)和刚性弓形夹持机构(5)中间的圆孔间设置直线轴承(7)。

4.根据权利要求1所述的一种并联磁性低刚度隔振器，其特征在于：所述每对永磁体中两块永磁体的距离为5mm～6.5mm。

5.根据权利要求1所述的一种并联磁性低刚度隔振器，其特征在于：所述刚性弓形夹持机构(5)和刚性固定弓形夹持结构(6)间通过四对第二螺栓(8)固定，每个第二螺栓与刚性弓形夹持机构(5)和刚性固定弓形夹持结构(6)间分别设置第一垫片(9)和第二垫片(10)。

6.根据权利要求1所述的一种并联磁性低刚度隔振器，其特征在于：所述永磁体通过螺栓(20)固定在永磁体加持机构(15)的侧面。

7.根据权利要求1所述的一种并联磁性低刚度隔振器，其特征在于：通过螺母(17)将第一螺栓(16)与永磁体加持机构(15)锁紧。

说明书

一种并联磁性低刚度隔振器

技术领域

[0001] 本发明涉及隔振器技术领域，具体涉及一种并联磁性低刚度隔振器。

背景技术

[0002] 振动问题广泛存在于实际的生活和生产当中。当机械系统在外部激励的作用下，将会产生振动。人们利用振动进行筛选、沉桩、混凝土灌注等实际生产，这便使得振动利用工程得到了迅速的发展。然而，在精密仪器、航空航天等国防科技尖端领域，振动往往会造成机械结构的破坏，降低系统的精度和使用寿命。因此，有效的降低振动带来的危害得到了广泛的研究。其中，隔振作为一种振动控制手段在实际工程应用中起到了越来越重要的作用，对于生产实际中常见的中高频振动，可采用现有的相应的线性隔振理论和方法来实现有效的控制，但对于低频区域的振动往往难以有效的隔振。例如，航天器在轨运行期间，星上转动部件高速转动、有效载荷中扫描机构转动、大型可控构件驱动机构步进运动、变轨调姿期间推力器点火工作、低温制冷器压缩机和百叶窗等热控部件机械振动、大型柔性结构受激振动和进出阴影时冷热交变诱发热变形扰动等诱发航天器产生的一种幅值较低、频率较高的颤振响应。

[0003] 隔振作为一种的普遍的被动式振动控制方式在机械振动控制问题中是经常优先考虑的方法。基于线性隔振理论，一般的线性隔振器只对中高频部分具有隔振效果，即对大于隔振系统无阻尼固有频率的 倍的频带具有隔振效果，对于低频区域难以有效隔离。为了能够对低频区域的振动进行有效的控制，常用有两种方法：一是减小隔振系统的刚度；二是增大隔振系统的承载质量。由于增大承载质量在实际问题中的能力有限；减小隔振系统的刚度将会造成静变形增大，降低系统的稳定性。因此，非线性隔振系统得到了广泛的讨论。例如，橡胶隔振器，钢丝绳隔振器，准零刚度隔振器等。对于非线性隔振理论和方法已经有了一些相关的研究。近年来，准零刚度隔振器和高静态-低动态刚度非线性隔振系统成为了国内外许多学者的研究热点。该类隔振系统通过在平衡点的附近降低隔振系统的固有频率，来提高系统的低频隔振性能。由于永磁体结构之间的相互作用的研究已取得了一定的进展，其结构简单，安装便捷等特点，将永磁体结构应用于具有高静态-低动态刚度的非线性隔振机构给予广泛的关注；然而，在一定的设计指标下，设计出固有频率低，结构简单并且尺寸小的非线性隔振系统，就显得较为困难。

发明内容

[0004] 为了克服现有技术存在的问题，本发明的目的是提出一种并联磁性低刚度隔振器，本发明结构在平衡点附近具有较低的固有频率，可用于微幅振动隔振等工况，并具有结构简单，安装便捷，成本低的特点。

[0005] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

[0006] 一种并联磁性低刚度隔振器，包括刚性弓形夹持机构5和刚性固定弓形夹持结构6，两端加持固定在刚性弓形夹持机构5和刚性固定弓形夹持结构6间的弹性梁2，所述弹性梁2作为隔振器的正刚度弹性支撑元件，支撑杆1的一端通过螺母锁紧固定在弹性梁2的中点，支撑杆1的自由端穿过刚性弓形夹持机构5中间的圆孔来与被控物体相连，在弹性梁2被固定的两端与中点间对称位置的上下分别设置有异性相对的两对永磁体，共四对永磁体中的八个永磁体的尺寸和物理参数都相同，四对永磁体构成所述隔振器的磁性弹簧，并且为隔振器提供非线性磁力以及非线性负刚度；其中每对永磁体中的一个永磁体粘贴在弹性梁
2上，另一个永磁体被永磁体加持机构15夹持并固定，所述永磁体加持机构15通过第一螺栓
16与螺母固定在刚性弓形夹持机构5或刚性固定弓形夹持结构6上，使每对永磁体间的距离可调。

[0007] 所述隔振器的所有部件均采用非导磁材料。

[0008] 在所述支撑杆1和刚性弓形夹持机构5中间的圆孔间设置直线轴承7。

[0009] 所述每对永磁体中两块永磁体的距离为5mm～6.5mm。

[0010] 所述刚性弓形夹持机构5和刚性固定弓形夹持结构6间通过四对第二螺栓8固定，每个第二螺栓与刚性弓形夹持机构5和刚性固定弓形夹持结构6间分别设置第一垫片9和第二垫片10。

[0011] 所述永磁体通过螺栓20固定在永磁体加持机构15的侧面。

[0012] 通过螺母17将第一螺栓16与永磁体加持机构15锁紧。

[0013] 本发明和现有技术相比，具有如下优点：

[0014] 1、由于永磁体的引入，使得隔振器能够快速响应、非接触、占用空间小，可以通过调节永磁体的位置来为隔振器在运动方向提高较大的非线性磁力，同时在平衡位置处附近为系统提供负刚度。

[0015] 2、本发明并联磁性低刚度隔振器根据弹性元件的特性，采用两端固定的弹性梁2作为隔振系统的正刚度弹性支撑元件。

[0016] 3、本发明的永磁体夹持机构16与刚性弓形加持机构5和刚性固定弓形夹持结构6之间通过螺栓17相连接，调节螺栓17的位置和长度即可调节永磁体的分布位置和每两块永磁体之间的距离。

[0017] 4、本发明所有零部件均采用不导磁材料，避免对永磁体产生的磁感应强度的造成干扰。

[0018] 5、本发明结构简单，使用方便，成本低廉，对于微幅振动具有很好的隔振性能。

附图说明

[0019] 图1为本发明的主视图。

具体实施方式

[0020] 下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理进一步做详细说明。

[0021] 如图1所示，本发明一种并联磁性低刚度隔振器，包括刚性弓形夹持机构5和刚性固定弓形夹持结构6，两端加持固定在刚性弓形夹持机构5和刚性固定弓形夹持结构6间的弹性梁2，所述弹性梁2作为隔振器的正刚度弹性支撑元件，支撑杆1的一端通过第一上螺母3和第一下螺母4锁紧固定在弹性梁2的中点，支撑杆1的自由端穿过刚性弓形夹持机构5中间的圆孔来与被控物体相连，在弹性梁2被固定的两端与中点间对称位置的上下分别设置有异性相对的两对永磁体，如左边下部的第一对永磁体11、左边上部的第二对永磁体12、右边下部的第三对永磁体13和右边上部的第四对永磁体14，共四对永磁体中的八个永磁体的尺寸和物理参数都相同，四对永磁体构成所述隔振器的磁性弹簧，并且为隔振器提供非线性磁力以及非线性负刚度；其中每对永磁体中的一个永磁体粘贴在弹性梁2上，另一个永磁体被永磁体加持机构15夹持并固定，所述永磁体加持机构15通过第一螺栓16与第二上螺母
18和第二下螺母19固定在刚性弓形夹持机构5或刚性固定弓形夹持结构6上，使每对永磁体间的距离可调。

[0022] 作为本发明的优选实施方式，所述隔振器的所有部件均采用非导磁材料。

[0023] 作为本发明的优选实施方式，在所述支撑杆1和刚性弓形夹持机构5中间的圆孔间设置直线轴承7。

[0024] 作为本发明的优选实施方式，所述每对永磁体中两块永磁体的距离为5mm～6.5mm。

[0025] 作为本发明的优选实施方式，所述刚性弓形夹持机构5和刚性固定弓形夹持结构6间通过四对第二螺栓8固定，每个第二螺栓与刚性弓形夹持机构5和刚性固定弓形夹持结构6间分别设置第一垫片9和第二垫片10。

[0026] 作为本发明的优选实施方式，所述永磁体通过螺栓20固定在永磁体加持机构15的侧面。

[0027] 作为本发明的优选实施方式，通过螺母17将第一螺栓16与永磁体加持机构15锁紧。

[0028] 本发明的工作原理是：当结构需要承受弹性支撑力时，在刚性弓形夹持机构5和刚性固定弓形夹持结构6之间夹持的弹性梁2在中心处与支撑杆1相连并锁紧，为被控对象提供弹性支撑力。工作时，将被控对象与支撑杆1自由端相连，刚性固定弓形夹持结构6与振源固连，当支撑杆1支撑的被控对象相对于刚性弓形加持机构5和刚性固定弓形夹持结构6作相对运动时，弹性梁2将作具有一阶模态振型的振动，永磁体对之间距离的产生变化，并为被控对象沿支撑杆1的轴向提供非线性磁力，其方向与弹性梁2提供的弹性支撑力方向相反，为系统沿支撑杆轴向提供非线性负刚度。通过将永磁体对构成的磁性弹簧与提供正刚度的弹性梁2并联来减小系统的总刚度，从而降低系统的固有频率，进而提高对低频区域的隔振性能，拓宽系统的隔振频带来实现振动控制。