專利名稱：一種大阻尼豎向粘彈性隔減振裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用于航空航天、機械和土木方面精密儀器工作平臺的隔減振裝置， 尤其是針對寬頻激勵的工作平臺。
背景技術(shù)：
儀器平臺系統(tǒng)常處于復雜的振動工作環(huán)境，而過大的振動反應(yīng)往往可能會導致其上的精密儀器不能正常工作乃至產(chǎn)生破壞等影響。因此，必須采取措施消除過大振動帶來的不利影響。被動控制是有效措施之一，它具有不需外界能源、裝置結(jié)構(gòu)比較簡單、易于實現(xiàn)，經(jīng)濟性與可靠性好等優(yōu)點，該技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用。根據(jù)各儀器平臺系統(tǒng)所處工作環(huán)境，考慮其擾動頻率范圍為O 100Hz。傳統(tǒng)的橡膠被動隔振裝置只能對高頻振動具有良好的隔振效果；由于傳統(tǒng)的橡膠被動隔振裝置不具有減振能力。因此，如何拓寬隔減振裝置的工作頻率范圍，使其在寬頻范圍內(nèi)均能有效地減小平臺的動力反應(yīng)是一項非常重要且具意義的工作。增加隔減振裝置的阻尼是實現(xiàn)這一目標最有效的手段，同時降低隔振裝置剛度達到降低隔振裝置固有頻率，從而拓寬隔減振裝置的工作頻率及提高隔振效率。因此，本發(fā)明從材料和構(gòu)造兩方面出發(fā)來解決這一問題，一是采用高阻尼低模量的粘彈性材料，即降低材料模量(即剛度)和增大材料阻尼以達到降低裝置剛度和增大阻尼的效果；另一方面，在構(gòu)造上采用削弱粘彈性層沿其高度方向上的尺寸來減小整個裝置的剛度，同時，在粘彈性阻尼器下面設(shè)置一個粘滯流體阻尼器以便為該裝置提供更大的阻尼。本發(fā)明通過采用以上設(shè)計，依據(jù)所處環(huán)境激勵，基于儀器工作平臺控制要求，經(jīng)過各參數(shù)調(diào)整能夠使外界激勵產(chǎn)生的振動得到有效的衰減，從而達到減振的目的。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種性能優(yōu)良、價格低廉、制作方便的大阻尼豎向粘彈性隔減振裝置。技術(shù)方案本發(fā)明的大阻尼豎向粘彈性隔減振裝置上部是高阻尼低模量粘彈性阻尼器，下部是粘滯流體阻尼器；其中，高阻尼低模量粘彈性阻尼器中間設(shè)有導桿，其上部連接上連接板，下部連接活塞盤，上部的外筒與下部的外筒及連接板連接。所述的高阻尼低模量粘彈性阻尼器中，外筒內(nèi)設(shè)有變截面的粘彈性材料層，該粘彈性材料層采用高阻尼粘彈性材料。所述的粘滯流體阻尼器中，外筒及連接板內(nèi)設(shè)有粘滯流體，活塞盤位于外筒及連接板內(nèi)，在活塞盤上設(shè)有小通孔；外筒與外筒及連接板的連接處設(shè)有密封圈。所述的粘滯流體與粘彈性材料層之間留有一定空間，形成一個空氣彈簧。此裝置在構(gòu)造上，充分利用了上部粘彈性阻尼器的剪切耗能與下部粘滯流體阻尼器的流體擠壓耗能，使其耗能大幅增加，從而達到了提供給減振系統(tǒng)很大阻尼的目的。其中，所述的高阻尼低模量粘彈性阻尼器由外筒、導桿及粘彈性材料組成，粘彈性材料與導桿及外筒硫化形成一個整體，并通過導桿與上連接板連接在一起，外筒、導桿又分
3別與粘滯流體阻尼器中的外筒及連接板、活塞盤連接在一起。粘彈性阻尼器中，采用高阻尼低模量粘彈性材料，粘彈性材料沿徑向采用弧形，這樣在高度方向上的尺寸減小，從而降低粘彈性阻尼器的剪切剛度，即降低了隔減振裝置的隔振層剛度，從而能達到更好的隔振效
果 ο所述的粘滯流體阻尼器由外筒及連接板、活塞盤和位于其內(nèi)部的粘滯流體組成。 外筒及連接板和活塞盤分別與高阻尼低模量粘彈性阻尼器中的外筒和導桿連接在一起，且在外筒連接處墊有密封圈，以保證粘滯流體不發(fā)生滲漏。其中，活塞在粘滯流體中運動會產(chǎn)生較大的阻尼力，這為整個裝置提供了較大的阻尼，從而使整個裝置具有良好的減振效果， 同時，由粘彈性材料和粘滯流體中間圍有一定的空間(作用相當于空氣彈簧)，其大小可以調(diào)整，當粘彈性材料因剪切變形向下擠壓預留空間到一定極限時，由于下面粘滯流體的不可壓縮性，上部粘彈性材料便不能向下運動，這為粘彈性阻尼器提供了限位功能，從而對其形成一種保護措施。將大阻尼豎向粘彈性隔減振裝置加設(shè)于精密工作平臺與基礎(chǔ)之間。當基礎(chǔ)受到寬頻激勵時，一方面，粘彈性阻尼器、粘滯流體阻尼器與空氣彈簧構(gòu)成了隔振系統(tǒng)，由于粘彈性阻尼器采用了低剪切模量粘彈性材料，以及采用弧形截面降低了剪切層高度，從而降低了粘彈性阻尼器的剪切剛度及整個隔減振裝置的隔振剛度，使得該隔減振裝置能夠有效隔離更寬的頻域范圍的外部激勵。另一方面，粘彈性阻尼器采用高耗能粘彈性材料(即擁有高損耗因子)，以及在其下方串聯(lián)有粘滯流體阻尼器，這在不增加隔減振裝置隔振剛度的同時卻大幅提高了隔減振裝置的阻尼，從而更有效地減小所有頻域范圍的振動反應(yīng)，同時阻尼比的增加使得隔振效果也大幅提高(即降低傳遞率)。顯然，該大阻尼豎向粘彈性隔減振裝置具有高耗能、寬頻域隔減振效果、制作簡單的優(yōu)點。有益效果本發(fā)明的一種大阻尼豎向粘彈性隔減振裝置具有以下優(yōu)點(一 )充分利用了粘彈性材料的剪切滯回變形及粘滯流體的剪切擠壓滯回變形兩種耗能機制，具有很好的滯回性能和大阻尼特性。粘滯流體阻尼器提供了更大的阻尼，使整個裝置的隔減振效果得以提高。(二)粘彈性阻尼器的粘彈性層采用弧形截面以削弱其剪切高度尺寸，從而減小粘彈性阻尼器的剪切剛度和隔減振裝置的隔振剛度，以達到更好的隔振效果及隔離更寬頻域范圍的激勵。(三)由粘彈性材料和粘滯流體中間圍有一定的空間，保證了粘彈性阻尼器的運動耗能，也為粘彈性阻尼器提供了限位功能，從而對其形成一種保護措施。(四)試件制作簡單方便、造價低廉。該隔減振裝置可廣泛地用于精密儀器工作平臺的隔減振。


圖1為本發(fā)明的立剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖中有高阻尼低模量粘彈性阻尼器1、外筒11、導桿12、粘彈性材料層13 ；粘滯流體阻尼器2、外筒及連接板21、粘滯流體22、活塞盤23、密封圈M ；上連接板3。
具體實施方式
本發(fā)明的一種大阻尼豎向粘彈性隔減振裝置由粘彈性阻尼器1和粘滯流體阻尼器2相結(jié)合而構(gòu)成，上部是高阻尼低模量粘彈性阻尼器1，下部是粘滯流體阻尼器2，中間是由粘彈性材料和粘滯流體圍成的空氣氣囊(相當于空氣彈簧)。上部的粘彈性阻尼器1通過導桿12與上連接板3相連接，并通過其外筒11及導桿12分別與下部粘滯流體阻尼器的外筒21及活塞盤23連接，使該裝置的各個部分連接成一個整體。所述的高阻尼低模量粘彈性阻尼器1由外筒11、導桿12及粘彈性材料13組成；并通過導桿12與上連接板3連接在一起，外筒11、導桿12又分別與粘滯流體阻尼器2中的外筒及連接板21、活塞盤23連接在一起。粘滯流體阻尼器2由外筒及連接板21、活塞盤23和位于其內(nèi)部的粘滯流體22組成。外筒及連接板21和活塞盤23分別與高阻尼低模量粘彈性阻尼器1中的外筒11和導桿12連接在一起，且在外筒連接處墊有密封圈24，以保證粘滯流體不發(fā)生滲漏。其中，粘滯流體阻尼器阻尼力的大小可以通過調(diào)整活塞盤23的直徑大小或在活塞盤23上開孔洞或者改變粘滯流體22粘度的方法來控制。另外，粘滯流體22的容量大小可以調(diào)整。將大阻尼豎向粘彈性隔減振裝置加設(shè)于精密工作平臺與基礎(chǔ)之間。當基礎(chǔ)受到寬頻激勵時，一方面，粘彈性阻尼器1、粘滯流體阻尼器2與空氣彈簧構(gòu)成了隔振系統(tǒng)，由于粘彈性阻尼器1采用了低剪切模量粘彈性材料13，以及采用弧形截面(圖1所示，一般可上下內(nèi)凹進2 5mm)降低了剪切層高度，從而降低了粘彈性阻尼器1的剪切剛度及整個隔減振裝置的隔振剛度，使得該隔減振裝置能夠有效隔離更寬的頻域范圍的外部激勵。另一方面，粘彈性阻尼器采用高耗能粘彈性材料13 (即擁有高損耗因子)，以及在其下方串聯(lián)有粘滯流體阻尼器2，這在不增加隔減振裝置隔振剛度的同時卻大幅提高了隔減振裝置的阻尼， 從而更有效地減小所有頻域范圍的振動反應(yīng)，同時阻尼比的增加使得隔振效果也大幅提高 (即降低傳遞率)。同時，當粘彈性材料13因剪切變形向下擠壓預留空間到一定極限時，由于下面粘滯流體22的不可壓縮性，上部粘彈性材料13便不能向下運動，這為粘彈性阻尼器 1提供了限位功能，從而對其形成一種保護措施。顯然，該大阻尼豎向粘彈性隔減振裝置具有高耗能、寬頻域隔減振效果、制作簡單、自限位的優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.一種大阻尼豎向粘彈性隔減振裝置，其特征在于該裝置上部是高阻尼低模量粘彈性阻尼器(1)，下部是粘滯流體阻尼器O)；其中，高阻尼低模量粘彈性阻尼器(1)中間設(shè)有導桿(12)，其上部連接上連接板(3)，下部連接活塞盤(23)，上部的外筒(11)與下部的外筒及連接板連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大阻尼豎向粘彈性隔減振裝置，其特征在于所述的高阻尼低模量粘彈性阻尼器(1)中，外筒(11)內(nèi)設(shè)有變截面的粘彈性材料層(13)，該粘彈性材料層 (13)采用高阻尼粘彈性材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大阻尼豎向粘彈性隔減振裝置，其特征在于所述的粘滯流體阻尼器O)中，外筒及連接板內(nèi)設(shè)有粘滯流體(22)，活塞盤位于外筒及連接板(21)內(nèi)，在活塞盤03)上設(shè)有小通孔；外筒(11)與外筒及連接板的連接處設(shè)有密封圈(24)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大阻尼豎向粘彈性隔減振裝置，其特征在于所述的粘滯流體(22)與粘彈性材料層(1 之間留有一定空間，形成一個空氣彈簧。
全文摘要
大阻尼豎向粘彈性隔減振裝置是一種用于航空航天精密儀器和精密機械儀器工作平臺防擾動的隔減振裝置，該裝置由高阻尼低模量粘彈性阻尼器和粘滯流體阻尼器相結(jié)合而構(gòu)成，上部是高阻尼低模量粘彈性阻尼器，下部是粘滯流體阻尼器。高阻尼低模量粘彈性阻尼器通過導桿與上連接板相連接；高阻尼低模量粘彈性阻尼器與粘滯流體阻尼器分別通過外筒、下連接板、導桿、活塞盤相連接，使兩個阻尼器連接成一個整體。本發(fā)明結(jié)合粘彈性阻尼器與粘滯流體阻尼器的優(yōu)點形成了一種大阻尼豎向粘彈性隔減振裝置。該裝置性能優(yōu)良、價格低廉、制作方便。
文檔編號F16F15/023GK102401079SQ201110364778
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者徐趙東, 朱俊濤 申請人:東南大學