專利名稱：復合阻尼彈性支座的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種復合阻尼彈性支座，用于船舶、車輛、建筑和各類機電設 備和設施的抗震、緩沖和振動隔離。
背景技術：
船舶、車輛、建筑和各類機電設備和設施系統在一般中、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、強顛簸或飛機降落到艦船甲板上時的沖擊)時系 統又應具備對輸入大能量的充分吸收和消耗功能，以降低設備和工作人員身上 的沖擊響應，并能確保系統不失穩(wěn)，保護設備正常運行和工作人員的人身安全。 在振動控制技術領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問題，設備的支座或工作人員場所的基礎(如船員艙 室)應具有自動對不同動態(tài)環(huán)境的適應性，即具有自動變剛度特性。系統在小 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 來臨時自動轉換為足夠低的剛度以提高系統對沖擊的隔離效果，同時還應能保 證設備在這種情況下不失穩(wěn)和處于正常工作狀態(tài)。
現有技術最普遍采用的是隔振器(減震器)和緩沖器對動態(tài)系統作彈性支 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，對爆炸類沖擊波或地震波的隔離效果更差。 為了提高系統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?？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度與 壽命問題，同時，膠囊對瞬態(tài)高內壓強度的要求很難實現；多層鋼板橡膠減震 器也同樣存在橡膠的物理強度與壽命限制且自重大，同時很難實現低頻特性要 求；而最關鍵的是上述產品都不具備自動變剛度功能，對大位移振動沖擊干擾 的適應能力差且容易產生膠體斷裂，這些缺陷難以滿足系統對特定的環(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 合阻尼彈性支座，能自動適應工程系統在不同環(huán)境下的隔振、抗震、緩沖和結 構安全可靠等綜合性技術要求，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的
由不銹鋼絲經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，再與安裝底板聯接，構成本發(fā)明復合阻尼彈性支座的 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根不銹鋼絲經螺旋擰合而成，絲與絲 間在相對滑動時所產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 主體呈現非線性阻尼特征，削減系統在振動峰值響應狀態(tài)下的動力放大系數， 且這種放大系數將隨系統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，使系統實現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、擰合螺栓角、環(huán)狀體外形尺寸等結構參數，可實現本發(fā)明不同 的剛度、阻尼特性和垂向承載能力。
所述的阻尼緩沖機構與環(huán)狀彈性主體并聯構成本發(fā)明復合阻尼彈性支座。 活塞在阻尼緩沖機構氣缸體內的有效行程為本發(fā)明在承受外來大位移沖擊干擾 時的瞬間最大位移。阻尼緩沖機構內所設置的減震塊按預設計剛度特性要求設 計。在初始裝配狀態(tài)下，阻尼緩沖機構內的活塞與環(huán)狀彈性主體上的連接板相 連并預壓縮在減震塊上，根據本發(fā)明靜承載能力的設計要求和減震塊的剛度特 性確定減震塊的靜態(tài)預壓縮量，使本發(fā)明在初始裝配狀態(tài)下具備有設定的靜承 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相聯，設備 (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，從而實現工程基 礎與設備(或工作人員上)之間的彈性聯接。
本發(fā)明中的所有金屬機構件均由不銹鋼、高強度結構鋼或高強度鋁合金材 料制成，結構強度高，能適應各類不同的使用環(huán)境要求。
本發(fā)明與已有技術相比具有以下優(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對振動沖擊的隔離效果。結構 簡單，使用壽命長、維護成本低。本發(fā)明適用于船用浮動艙室和設備的緩沖基座、車輛彈性座椅、工程建筑 和工程設施的抗震基礎、各種機電設備和設施的彈性基座，滿足工程系統對隔 振、抗震和緩沖的技術要求，特別是對低頻大位移沖擊干擾的安全防護要求。
圖1為本發(fā)明復合阻尼彈性支座實施例總裝配圖(剖視圖)； 圖2為本發(fā)明復合阻尼彈性支座實施例總裝配圖(側視圖)； 圖3為本發(fā)明復合阻尼彈性支座的環(huán)狀彈性主體結構示意圖 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)明復合阻尼彈性支座的阻尼緩沖機構結構示意圖 圖6 圖9為本發(fā)明中阻尼緩沖機構內減震塊的不同結構示意圖 圖10為本發(fā)明復合阻尼彈性支座的靜負載變形特性曲線示意圖
具體實施例方式
下面本發(fā)明將結合附圖中的實施例作進一步描述
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構兩
部分構件組成。阻尼緩沖機構置于環(huán)狀彈性主體的安裝底板3和連接板4的中 間位置，阻尼緩沖機構的上端通過活塞2上的螺紋與環(huán)狀彈性主體的連接板4 相聯接，下端采用螺釘1與環(huán)狀彈性主體的安裝底板3相聯接，從而構成本發(fā) 明整體。工程應用時，環(huán)狀彈性主體的安裝底板3與基礎之間采用螺栓聯接， 連接板4與工程設備之間也采用螺栓相聯，使工程設備與基礎間形成隔振緩沖 彈性聯接。
如附圖3所示，為本發(fā)明中的環(huán)狀彈性主體結構示意圖。多股鋼絲絞合線5 是由49-163根不銹鋼絲經螺旋擰合而成，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)明中的阻尼緩沖機構結構示意圖。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構成。阻尼氣缸9的內腔在垂向 的有效空間為系統的預設計垂向最大動態(tài)位移量。在氣缸內底部圓周方向均勻 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運 動過程中在氣缸內形成的正負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內活塞2的上端面依靠環(huán)狀彈性主體的預壓縮恢復 力緊緊壓縮減震塊10，減震塊10在預壓縮環(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)明的阻尼緩沖機構內設置的減震塊10的
不同斷面結構型狀附圖6為Y型，附圖7為V型，附圖8為 型，附圖9為 口型。不同的結構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類材料模壓成形。
如附圖IO所示，說明本發(fā)明復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 應的載荷值為正常工作狀態(tài)下的靜載荷，所對應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)明的剛度轉變點，其對應的載荷值為系統在中、 高頻小振幅外來干擾下的最大力響應值，而其對應的變形也即為這種工況下的 最大位移響應值。當系統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，系統的力響應 值增幅微小，輸入系統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)，其所支承的設備(或工作人員)處于靜態(tài)穩(wěn)定工作狀態(tài)。當外 來中、高頻小幅振動從基礎輸入到本發(fā)明后，經過環(huán)狀彈性主體和減震塊的彈 性隔離，使傳遞到設備(或人身)上的振動響應幅值降低到預設計要求(其最 大幅值不大于附圖10中的B點)，系統的振動隔離效果由環(huán)狀彈性主體和減震塊所實現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)。
當外來低頻大位移沖擊(如爆炸、地震、強顛簸或飛機降落接觸艦船甲板
等)從基礎輸入本發(fā)明后，活塞將脫開減震塊(即附圖10中的B點)而迅速下
移，氣缸內的氣體由阻尼孔排出，環(huán)狀彈性主體產生壓縮態(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 耗系統的運動能量，從而顯著降低傳遞到設備(或人身)上的響應，有效地實 現設備的運行安全性、人身的安全性與舒適性。
當外來沖擊位移向下超過氣缸設定的行程時，活塞與預先設置的緩沖墊彈 性接觸，可避免活塞與安裝底板的剛性碰撞。在沖擊發(fā)生過程中將產生的復位 沖擊，活塞向上移動，直至與減震塊彈性碰撞，同樣可避免活塞產生剛性碰撞。
權利要求
1、 一種復合阻尼彈性支座，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)經螺紋聯接組成的環(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 裝成的阻尼緩沖機構并聯而成，環(huán)狀彈性主體與阻尼緩沖機構之間采用螺紋聯 接方式。
2、 根據權利要求1所述的復合阻尼彈性支座，其特征在于所述的阻尼緩 沖機構置于環(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 沖機構的上端通過活塞(2)上的螺紋與環(huán)狀彈性主體的連接板(4)相聯接， 下端采用螺釘(1)與環(huán)狀彈性主體的安裝底板(3)相聯接。
3、 根據權利要求1所述的復合阻尼彈性支座，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根不銹鋼絲經螺旋擰合而成。
4、 根據權利要求1所述的復合阻尼彈性支座，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、 根據權利要求1所述的復合阻尼彈性支座，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、 根據權利要求1所述的復合阻尼彈性支座，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，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、 根據權利要求1所述的復合阻尼彈性支座，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)狀結構，構成環(huán)狀彈性主體。
8、 根據權利要求1所述的復合阻尼彈性支座，其特征在于所述的阻尼緩 沖機構中的阻尼氣缸的底部圓周方向均勻設置有不少于4個阻尼孔(13)。
9、 根據權利要求1所述的復合阻尼彈性支座，其特征在于所述的阻尼緩 沖機構中的減震塊(10)是由橡膠類或不銹鋼絲網類材料經模壓成Y型、V型、 型或口型結構形狀。
10、 根據權利要求1所述的復合阻尼彈性支座，其特征在于所述的阻尼緩 沖機構中的緩沖墊(11)置于阻尼氣缸底部，緩沖墊由橡膠類材料制成。
11、 根據權利要求1所述的復合阻尼彈性支座，其特征在于所述的除減震 塊(10)和緩沖墊(11)以外的所有金屬結構件均由不銹鋼、高強度結構鋼或 高強度鋁合金材料制成。
12、 根據權利要求l所述的復合阻尼彈性支座，其特征在于復合阻尼彈性 支座在垂向外加載荷作用下的負載變形曲線表現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)明提供一種復合阻尼彈性支座，用于船用浮動艙室和設備的緩沖基座、車輛彈性座椅、工程建筑和工程設施的抗震基礎、各種機電設備和設施的彈性基座，滿足工程系統對隔振、抗震和緩沖的綜合技術要求，特別是對低頻大位移沖擊干擾的安全防護要求。由環(huán)狀彈性主體和阻尼緩沖機構組合而成的復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換為軟化性非線性剛度特征?？墒构こ滔到y實現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)技術性能，結構簡單，使用壽命長，安全可靠性高，維護成本低。
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