專利名稱：復(fù)合阻尼彈性支座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合阻尼彈性支座，用于船舶、車輛、建筑和各類機(jī)電設(shè) 備和設(shè)施的抗震、緩沖和振動隔離。
背景技術(shù)：
船舶、車輛、建筑和各類機(jī)電設(shè)備和設(shè)施系統(tǒng)在一般中、高頻小幅振動干 擾情況下要求具有平穩(wěn)的工作環(huán)境和合理的振動隔離效果，而在受到不定期的 外來大沖擊(如爆炸、地震、強(qiáng)顛簸或飛機(jī)降落到艦船甲板上時的沖擊)時系 統(tǒng)又應(yīng)具備對輸入大能量的充分吸收和消耗功能，以降低設(shè)備和工作人員身上 的沖擊響應(yīng)，并能確保系統(tǒng)不失穩(wěn)，保護(hù)設(shè)備正常運行和工作人員的人身安全。 在振動控制技術(shù)領(lǐng)域這是一個有待繼續(xù)解決的矛盾性問題。
解決這一矛盾性技術(shù)問題，設(shè)備的支座或工作人員場所的基礎(chǔ)(如船員艙 室)應(yīng)具有自動對不同動態(tài)環(huán)境的適應(yīng)性，即具有自動變剛度特性。系統(tǒng)在小 幅振動時因剛度比較大，運行平穩(wěn)且有合理的振動隔離效果；而在大位移沖擊 來臨時自動轉(zhuǎn)換為足夠低的剛度以提高系統(tǒng)對沖擊的隔離效果，同時還應(yīng)能保 證設(shè)備在這種情況下不失穩(wěn)和處于正常工作狀態(tài)。
現(xiàn)有技術(shù)最普遍采用的是隔振器(減震器)和緩沖器對動態(tài)系統(tǒng)作彈性支 承。這對中、高頻外激勵或小位移干擾比較有效，而對低頻(一般《6Hz)外來 大位移干擾的隔離控制難于實現(xiàn)，對爆炸類沖擊波或地震波的隔離效果更差。 為了提高系統(tǒng)對低頻干擾的隔離效果，目前工程中采用了空氣彈簧或多層鋼板 夾橡膠形成的隔離技術(shù)?？諝鈴椈捎上鹉z制成的空氣橡膠制成，能滿足低頻隔振要求，但其最大難題是如何解決膠囊中氣體的泄漏和橡膠材料的物理強(qiáng)度與 壽命問題，同時，膠囊對瞬態(tài)高內(nèi)壓強(qiáng)度的要求很難實現(xiàn)；多層鋼板橡膠減震 器也同樣存在橡膠的物理強(qiáng)度與壽命限制且自重大，同時很難實現(xiàn)低頻特性要 求；而最關(guān)鍵的是上述產(chǎn)品都不具備自動變剛度功能，對大位移振動沖擊干擾 的適應(yīng)能力差且容易產(chǎn)生膠體斷裂，這些缺陷難以滿足系統(tǒng)對特定的環(huán)境要求、 運行的穩(wěn)定性與可靠性要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足之處，提供一種具有自動變剛度特性的復(fù) 合阻尼彈性支座，能自動適應(yīng)工程系統(tǒng)在不同環(huán)境下的隔振、抗震、緩沖和結(jié) 構(gòu)安全可靠等綜合性技術(shù)要求，尤其是大位移沖擊輸入環(huán)境下的安全P方矛戶。
本發(fā)明的主要解決方案是這樣實現(xiàn)的
由不銹鋼絲經(jīng)螺旋擰合而成的多股不銹鋼絲絞合線按對稱排列方式固定在 金屬夾持板和連接板上，再與安裝底板聯(lián)接，構(gòu)成本發(fā)明復(fù)合阻尼彈性支座的 環(huán)狀彈性主體；由阻尼氣缸、活塞、鎖緊螺母、減震塊和緩沖墊組成的阻尼緩 沖裝置連接在環(huán)狀彈性主體的安裝底板和連接板之間，組成本發(fā)明復(fù)合阻尼彈 性支座。
所述的多股鋼絲絞合線是由49—163根不銹鋼絲經(jīng)螺旋擰合而成，絲與絲 間在相對滑動時所產(chǎn)生的干摩擦阻尼可有效地消耗外來運動能量，使環(huán)狀彈性 主體呈現(xiàn)非線性阻尼特征，削減系統(tǒng)在振動峰值響應(yīng)狀態(tài)下的動力放大系數(shù)， 且這種放大系數(shù)將隨系統(tǒng)運動速度的增加而減小。
所述的環(huán)狀彈性主體是由上述多股鋼絲絞合線組裝而成，其在垂向受壓縮 過程屮的剛度為非線性軟化型特征，即其垂向剛度隨著外來振動和沖擊干擾幅
5值的增加而降低，系統(tǒng)對振動和沖擊的隔離效果也隨外來振動和沖擊的干擾幅 值增大而提高，使系統(tǒng)實現(xiàn)對不同外來振動與沖擊干擾的平穩(wěn)隔離。改變鋼絲 的直徑、股數(shù)、擰合螺栓角、環(huán)狀體外形尺寸等結(jié)構(gòu)參數(shù)，可實現(xiàn)本發(fā)明不同 的剛度、阻尼特性和垂向承載能力。
所述的阻尼緩沖機(jī)構(gòu)與環(huán)狀彈性主體并聯(lián)構(gòu)成本發(fā)明復(fù)合阻尼彈性支座。 活塞在阻尼緩沖機(jī)構(gòu)氣缸體內(nèi)的有效行程為本發(fā)明在承受外來大位移沖擊干擾 時的瞬間最大位移。阻尼緩沖機(jī)構(gòu)內(nèi)所設(shè)置的減震塊按預(yù)設(shè)計剛度特性要求設(shè) 計。在初始裝配狀態(tài)下，阻尼緩沖機(jī)構(gòu)內(nèi)的活塞與環(huán)狀彈性主體上的連接板相 連并預(yù)壓縮在減震塊上，根據(jù)本發(fā)明靜承載能力的設(shè)計要求和減震塊的剛度特 性確定減震塊的靜態(tài)預(yù)壓縮量，使本發(fā)明在初始裝配狀態(tài)下具備有設(shè)定的靜承 載能力和合理的初始剛度。本發(fā)明的安裝底板借助螺栓與工程基礎(chǔ)相聯(lián)，設(shè)備 (或工作人員工作室的地板)用螺栓固在本發(fā)明的連接板上，從而實現(xiàn)工程基 礎(chǔ)與設(shè)備(或工作人員上)之間的彈性聯(lián)接。
本發(fā)明中的所有金屬機(jī)構(gòu)件均由不銹鋼、高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼或高強(qiáng)度鋁合金材 料制成，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，能適應(yīng)各類不同的使用環(huán)境要求。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點
本發(fā)明具有自動變剛度特性，既能滿足工程系統(tǒng)在正常工作時的小幅振動 干擾下具有平穩(wěn)性，又能自動實現(xiàn)在瞬間低頻大位移干擾下具有顯著的隔離效 果并確保系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定。解決了提高低頻隔振效果、沖擊安全性和正常 工作狀態(tài)下的平穩(wěn)性三者之間的矛盾。同時，本發(fā)明具有非線性剛度和非線性 阻尼特性，在不同的動態(tài)環(huán)境下能自動改善系統(tǒng)對振動沖擊的隔離效果。結(jié)構(gòu) 簡單，使用壽命長、維護(hù)成本低。本發(fā)明適用于船用浮動艙室和設(shè)備的緩沖基座、車輛彈性座椅、工程建筑 和工程設(shè)施的抗震基礎(chǔ)、各種機(jī)電設(shè)備和設(shè)施的彈性基座，滿足工程系統(tǒng)對隔 振、抗震和緩沖的技術(shù)要求，特別是對低頻大位移沖擊干擾的安全防護(hù)要求。


圖1為本發(fā)明復(fù)合阻尼彈性支座實施例總裝配圖(剖視圖)； 圖2為本發(fā)明復(fù)合阻尼彈性支座實施例總裝配圖(側(cè)視圖)； 圖3為本發(fā)明復(fù)合阻尼彈性支座的環(huán)狀彈性主體結(jié)構(gòu)示意圖 圖4為本發(fā)明中環(huán)狀彈性主體的安裝底板示意圖 圖5為本發(fā)明復(fù)合阻尼彈性支座的阻尼緩沖機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖 圖6 圖9為本發(fā)明中阻尼緩沖機(jī)構(gòu)內(nèi)減震塊的不同結(jié)構(gòu)示意圖 圖10為本發(fā)明復(fù)合阻尼彈性支座的靜負(fù)載變形特性曲線示意圖
具體實施例方式
下面本發(fā)明將結(jié)合附圖中的實施例作進(jìn)一步描述
如附圖l、附圖2所示，說明本發(fā)明主要由環(huán)狀彈性主體和阻尼緩沖機(jī)構(gòu)兩
部分構(gòu)件組成。阻尼緩沖機(jī)構(gòu)置于環(huán)狀彈性主體的安裝底板3和連接板4的中 間位置，阻尼緩沖機(jī)構(gòu)的上端通過活塞2上的螺紋與環(huán)狀彈性主體的連接板4 相聯(lián)接，下端采用螺釘1與環(huán)狀彈性主體的安裝底板3相聯(lián)接，從而構(gòu)成本發(fā) 明整體。工程應(yīng)用時，環(huán)狀彈性主體的安裝底板3與基礎(chǔ)之間采用螺栓聯(lián)接， 連接板4與工程設(shè)備之間也采用螺栓相聯(lián)，使工程設(shè)備與基礎(chǔ)間形成隔振緩沖 彈性聯(lián)接。
如附圖3所示，為本發(fā)明中的環(huán)狀彈性主體結(jié)構(gòu)示意圖。多股鋼絲絞合線5 是由49-163根不銹鋼絲經(jīng)螺旋擰合而成，再按附圖l、附圖2所示的左右對稱的排列方式將不少于8根等長度多股鋼絲絞合線5等距離地排列組裝，每根多 股鋼絲絞合線5的一端采用螺釘6夾緊于二塊金屬夾持板7中間，另一端采用 嵌壓方式固定在連接板4的孔中。最后用螺釘8將二組金屬夾持板7分別固定 在安裝底板3的左右兩邊，構(gòu)成本發(fā)明的環(huán)狀彈性主體。改變組成鋼絲絞合線5 的鋼絲直徑、股數(shù)與擰合螺栓角、環(huán)狀彈性主體的環(huán)狀尺寸，可改變環(huán)狀彈性 主體在垂向上的壓縮剛度和非線性特征。
如附圖4所示，為本發(fā)明中環(huán)狀彈性主體內(nèi)安裝底板3的示意圖。安裝底 板3由鋼板壓延或鑄造成型，其與底平面間的角度a可按設(shè)計需要確定， 一般 不大于45° ，不同的角度d將會直接影響環(huán)狀彈性主體在垂向上的壓縮剛度大 小和非線性特征。
如附圖5所示，為本發(fā)明中的阻尼緩沖機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。主要由阻尼氣缸9、 活塞2、減震塊10、緩沖墊11和鎖緊螺母12構(gòu)成。阻尼氣缸9的內(nèi)腔在垂向 的有效空間為系統(tǒng)的預(yù)設(shè)計垂向最大動態(tài)位移量。在氣缸內(nèi)底部圓周方向均勻 排列有不少于4個阻尼孔13，合理的阻尼孔的直徑和長度可使得活塞在往復(fù)運 動過程中在氣缸內(nèi)形成的正負(fù)壓力能最有效地吸收和消耗活塞運動能量。在正 常工作狀態(tài)下，阻尼氣缸5內(nèi)活塞2的上端面依靠環(huán)狀彈性主體的預(yù)壓縮恢復(fù) 力緊緊壓縮減震塊10，減震塊10在預(yù)壓縮環(huán)狀下的剛度與環(huán)狀彈性主體中多股 不銹鋼絲絞合線5形成的環(huán)狀體在預(yù)壓縮狀態(tài)下的剛度的疊加，形成本發(fā)明在 正常工作狀態(tài)下的垂向擬線性綜合剛度。改變減震塊的剛度特性和環(huán)狀彈性主 體的剛度特性，將改變本發(fā)明在正常工作狀態(tài)下的擬線性綜合剛度。設(shè)置于阻 尼氣缸9底部的緩沖墊11用于防止活塞向下運動時與安裝底板3產(chǎn)生剛性碰撞。 緩沖墊10由橡膠類材料制成。如附圖6 附圖9所示，說明本發(fā)明的阻尼緩沖機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)置的減震塊10的
不同斷面結(jié)構(gòu)型狀附圖6為Y型，附圖7為V型，附圖8為 型，附圖9為 口型。不同的結(jié)構(gòu)型狀將形成減震塊不同的垂向壓縮剛度特性。減震塊10是由
橡膠類或不銹鋼絲網(wǎng)類材料模壓成形。
如附圖IO所示，說明本發(fā)明復(fù)合阻尼彈性支座在垂向外加載荷作用下的變 形特征。附圖IO中的點A表示為本發(fā)明在正常工作狀態(tài)下的平衡點，此點所對 應(yīng)的載荷值為正常工作狀態(tài)下的靜載荷，所對應(yīng)的變形為正常工作狀態(tài)下的靜 變形量。附圖10屮的點B為本發(fā)明的剛度轉(zhuǎn)變點，其對應(yīng)的載荷值為系統(tǒng)在中、 高頻小振幅外來干擾下的最大力響應(yīng)值，而其對應(yīng)的變形也即為這種工況下的 最大位移響應(yīng)值。當(dāng)系統(tǒng)垂向受到外來低頻大位移沖擊干擾時，本發(fā)明的靜載 荷一變形特性如附圖10中的BC段所示，彈性變形量急速增大，系統(tǒng)的力響應(yīng) 值增幅微小，輸入系統(tǒng)大位移運動能量被本發(fā)明大量吸收、儲存(曲線下的陰 影面積表示為本發(fā)明所吸收的能量)。整個曲線所表示的剛度特征為二種剛度特 征的組合，即正常工況下系統(tǒng)隔振所要求的擬線性剛度特征(OAB段曲線所形成) 和大位移沖擊工況下系統(tǒng)緩沖抗震所要求的軟化性非線性低剛度特征(BC段曲 線所形成)。
本發(fā)明的工作原理及工作過程
在靜態(tài)工況下，本發(fā)明復(fù)合阻尼彈性支座處于初始靜平衡受力狀態(tài)(即附 圖10中A點)，其所支承的設(shè)備(或工作人員)處于靜態(tài)穩(wěn)定工作狀態(tài)。當(dāng)外 來中、高頻小幅振動從基礎(chǔ)輸入到本發(fā)明后，經(jīng)過環(huán)狀彈性主體和減震塊的彈 性隔離，使傳遞到設(shè)備(或人身)上的振動響應(yīng)幅值降低到預(yù)設(shè)計要求(其最 大幅值不大于附圖10中的B點)，系統(tǒng)的振動隔離效果由環(huán)狀彈性主體和減震塊所實現(xiàn)的綜合剛度與阻尼特性決定。在這一過程中，活塞與減震塊始終處于 接觸狀態(tài)。
當(dāng)外來低頻大位移沖擊(如爆炸、地震、強(qiáng)顛簸或飛機(jī)降落接觸艦船甲板
等)從基礎(chǔ)輸入本發(fā)明后，活塞將脫開減震塊(即附圖10中的B點)而迅速下
移，氣缸內(nèi)的氣體由阻尼孔排出，環(huán)狀彈性主體產(chǎn)生壓縮態(tài)大變形，使本發(fā)明 在垂向上的剛度由原來環(huán)狀彈性主體與減震塊共同形成的擬線性綜合剛度自動 轉(zhuǎn)換為環(huán)狀彈性主體的軟化性非線性剛度，且這種剛度隨位移的增大而降低。
環(huán)狀彈性主體在大變形過程中將大量吸收系統(tǒng)運動能量；在環(huán)狀彈性主體的非 線性干摩擦阻尼和氣缸內(nèi)氣流通過阻尼孔的流體阻尼的共同作用下，將明顯消 耗系統(tǒng)的運動能量，從而顯著降低傳遞到設(shè)備(或人身)上的響應(yīng)，有效地實 現(xiàn)設(shè)備的運行安全性、人身的安全性與舒適性。
當(dāng)外來沖擊位移向下超過氣缸設(shè)定的行程時，活塞與預(yù)先設(shè)置的緩沖墊彈 性接觸，可避免活塞與安裝底板的剛性碰撞。在沖擊發(fā)生過程中將產(chǎn)生的復(fù)位 沖擊，活塞向上移動，直至與減震塊彈性碰撞，同樣可避免活塞產(chǎn)生剛性碰撞。
權(quán)利要求
1、 一種復(fù)合阻尼彈性支座，其特征是由多股不銹鋼絲絞合線(5)、金屬 夾持板(7)、安裝底板(3)和連接板(4)經(jīng)螺紋聯(lián)接組成的環(huán)狀彈性主體與 由阻尼氣缸(9)、活塞(2)、減震塊(10)、緩沖墊(11)和鎖緊螺母(12)組 裝成的阻尼緩沖機(jī)構(gòu)并聯(lián)而成，環(huán)狀彈性主體與阻尼緩沖機(jī)構(gòu)之間采用螺紋聯(lián) 接方式。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合阻尼彈性支座，其特征在于所述的阻尼緩 沖機(jī)構(gòu)置于環(huán)狀彈性主體的安裝底板(3)和連接板(4)的中間位置；阻尼緩 沖機(jī)構(gòu)的上端通過活塞(2)上的螺紋與環(huán)狀彈性主體的連接板(4)相聯(lián)接， 下端采用螺釘(1)與環(huán)狀彈性主體的安裝底板(3)相聯(lián)接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合阻尼彈性支座，其特征在于所述的環(huán)狀彈 性主體中的不銹鋼絲絞合線(5)是由49-163根不銹鋼絲經(jīng)螺旋擰合而成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合阻尼彈性支座，其特征在于所述的環(huán)狀彈 性主體中的安裝底板(3)是由鋼板壓延或鑄造而成，其與底平面間夾角a—般 不大于45° 。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合阻尼彈性支座，其特征在于在所述的環(huán)狀 彈性主體中采用不少于8根等長度的不銹鋼絲絞合線(5)按左右對稱式方式沿 金屬夾持板(7)和連接板(4)的長度方向等距離地排列。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合阻尼彈性支座，其特征在于所述的環(huán)狀彈 性主體中的不銹鋼絲絞合線(5)的兩端分別與金屬夾持板(6)和連接板(4) 固聯(lián)，每根多股鋼絲絞合線(5)的一端采用螺釘(6)夾緊于二塊金屬夾持板(7)中間，另一端采用嵌壓方式固定在連接板(4)的孔中。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合阻尼彈性支座，其特征在于所述的環(huán)狀彈性主體是采用螺釘(8)將二組金屬夾持板(7)分別固定在安裝底板(3)的左 右兩邊，從而使不銹鋼絲絞合線(5)形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，構(gòu)成環(huán)狀彈性主體。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合阻尼彈性支座，其特征在于所述的阻尼緩 沖機(jī)構(gòu)中的阻尼氣缸的底部圓周方向均勻設(shè)置有不少于4個阻尼孔(13)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合阻尼彈性支座，其特征在于所述的阻尼緩 沖機(jī)構(gòu)中的減震塊(10)是由橡膠類或不銹鋼絲網(wǎng)類材料經(jīng)模壓成Y型、V型、 型或口型結(jié)構(gòu)形狀。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合阻尼彈性支座，其特征在于所述的阻尼緩 沖機(jī)構(gòu)中的緩沖墊(11)置于阻尼氣缸底部，緩沖墊由橡膠類材料制成。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合阻尼彈性支座，其特征在于所述的除減震 塊(10)和緩沖墊(11)以外的所有金屬結(jié)構(gòu)件均由不銹鋼、高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼或 高強(qiáng)度鋁合金材料制成。
12、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的復(fù)合阻尼彈性支座，其特征在于復(fù)合阻尼彈性 支座在垂向外加載荷作用下的負(fù)載變形曲線表現(xiàn)為二種剛度的組合特征，即正 常工作狀態(tài)下的擬線性剛度和大位移沖擊工況下的軟化型非線性剛度特征。
全文摘要
本發(fā)明提供一種復(fù)合阻尼彈性支座，用于船用浮動艙室和設(shè)備的緩沖基座、車輛彈性座椅、工程建筑和工程設(shè)施的抗震基礎(chǔ)、各種機(jī)電設(shè)備和設(shè)施的彈性基座，滿足工程系統(tǒng)對隔振、抗震和緩沖的綜合技術(shù)要求，特別是對低頻大位移沖擊干擾的安全防護(hù)要求。由環(huán)狀彈性主體和阻尼緩沖機(jī)構(gòu)組合而成的復(fù)合阻尼彈性支座在正常工作狀況下具有擬線性綜合剛度特征，而在瞬態(tài)大位移工況下自動轉(zhuǎn)換為軟化性非線性剛度特征?？墒构こ滔到y(tǒng)實現(xiàn)良好的低頻隔振效果、沖擊安全性和正常工作狀態(tài)下的平穩(wěn)性的綜合動態(tài)技術(shù)性能，結(jié)構(gòu)簡單，使用壽命長，安全可靠性高，維護(hù)成本低。
文檔編號F16F7/00GK101311574SQ20081002466
公開日2008年11月26日 申請日期2008年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月1日
發(fā)明者胡倩平, 胡年豐, 胡雪凡 申請人:胡年豐;胡倩平;胡雪凡