CN109372943B - 可调式双层金属橡胶阻尼减振器及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可调式双层金属橡胶阻尼减振器及其工作方法，包括底座和固联在底座上的外壳，所述外壳的内顶面与底座之间从上往下依次设有端盖、上固定支架以及下固定支架，所述端盖与上固定支架之间连接有上弹簧组件，所述上固定支架与下固定支架之间设置有金属橡胶阻尼元件，所述下固定支架与底座之间连接有下弹簧组件。本发明结构合理，采用金属橡胶与弹簧的复合结构，主要通过弹簧调节减振器的刚度，金属橡胶阻尼元件不仅增加减振器的阻尼，而且可适用各种工况，通过二者的结合，使减振器的整体刚度与阻尼能调节到实际应用中最合适的性能参数区间，提高了减振器的综合性能，具有良好的减振效果。

Description

可调式双层金属橡胶阻尼减振器及其工作方法

技术领域：

本发明涉及一种可调式双层金属橡胶阻尼减振器及其工作方法。

背景技术：

随着航空航天、航海化工和核能装备等工业技术的发展，对设备的减振缓冲要求日益增高，现有的减振缓冲方式一般是采用橡胶材料或者减振装置。但是，传统的橡胶材料难以满足高低温、大载荷冲击等复杂环境下技术要求，而传统的减振装置存在如下不足之处：（1）传统橡胶减振装置适用的工况温度范围狭窄，橡胶易与臭氧、光等发生化学反应而产生老化，在低温下会***变脆至局部龟裂，且耐油、耐水和耐酸碱性均较差，从而导致减振器使用性能受到影响，且使用寿命较短，不能充分发挥作用；（2）在航空航天，航海等领域，实际的振动工况十分复杂复杂，现有的减振装置大部分仅仅考虑了单一线性方向上的减振，很难满足实际多向需要减振的复杂工况。

发明内容：

本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种可调式双层金属橡胶阻尼减振器及其工作方法，结构合理，不仅能适应复杂环境，而且具有良好的减振缓冲效果。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种可调式双层金属橡胶阻尼减振器，包括底座和固联在底座上的外壳，所述外壳的内顶面与底座之间从上往下依次设有端盖、上固定支架以及下固定支架，所述端盖与上固定支架之间连接有上弹簧组件，所述上固定支架与下固定支架之间设置有金属橡胶阻尼元件，所述下固定支架与底座之间连接有下弹簧组件。

进一步的，所述上固定支架与下固定支架均为T形状且相向设置，上固定支架的垂直段向上贯穿端盖和外壳且在顶面中部开设有用以与需要减振的设备相连接的连接螺孔。

进一步的，所述外壳与端盖的中心同轴设有以利于上固定支架的垂直段穿过的第一阶梯孔，上固定支架的垂直段外壁设有环状的上限位凸缘，所述上限位凸缘的上侧设有固定套接在该垂直段外侧的限位金属橡胶环A，所述限位金属橡胶环A与第一阶梯孔的台阶面具有上缓冲间隙；所述下固定支架的垂直段下端外壁设有环状的下限位凸缘，所述下限位凸缘的下侧设有固定套接在该垂直段外侧的限位金属橡胶环B，所述限位金属橡胶环B的底面位于下固定支架的垂直段底面的下侧；所述底座的中部沿竖向贯穿设有以利于下固定支架的垂直段下端伸入的第二阶梯孔，所述限位金属橡胶环B的底面与第二阶梯孔的台阶面之间具有下缓冲间隙。

进一步的，所述下固定支架的垂直段底面中部设有与第二阶梯孔同轴设置的并用以与预紧螺栓相配合的预紧螺孔。

进一步的，所述上弹簧组件设置在上固定支架的水平段与端盖的底面之间，上弹簧组件包括四个绕上固定支架的轴线呈圆周均布的上缓冲弹簧，所述上缓冲弹簧倾斜设置且上、下两端分别与端盖和上固定支架的水平段相抵接；所述下弹簧组件设置在下固定支架的水平段与底座的顶面之间，下弹簧组件包括四个绕下固定支架的轴线呈圆周均布的下缓冲弹簧，所述下缓冲弹簧倾斜设置且上、下两端分别与下固定支架的水平段和底座相抵接，下缓冲弹簧与上缓冲弹簧的倾斜方向相反。

进一步的，所述端盖的底面设有与四个上缓冲弹簧的位置相对应的并以利于上缓冲弹簧的上端卡入的四个上抵接凹部A，所述上固定支架的水平段顶面设有与四个上缓冲弹簧的位置相对应的并以利于上缓冲弹簧的下端卡入的四个上抵接凹部B，所述上抵接凹部B位于上抵接凹部A的内侧且与上抵接凹部A同轴；所述下固定支架的水平段底面设有与四个下缓冲弹簧的位置相对应的并以利于下缓冲弹簧的上端卡入的四个下抵接凹部A，所述底座的顶面设有与四个下缓冲弹簧的位置相对应的并以利于下缓冲弹簧的下端卡入的四个下抵接凹部B，所述下抵接凹部B位于下抵接凹部A的外侧且与下抵接凹部A同轴设置。

进一步的，所述上固定支架的水平段底面与下固定支架的水平段顶面中部同轴设有定位凹部；所述金属橡胶阻尼元件包括圆饼状的金属橡胶阻尼块及同轴设置在金属橡胶阻尼块外侧的金属橡胶阻尼环，所述金属橡胶阻尼块的上、下表面分别与上、下两个定位凹部的底面相贴合；所述金属橡胶阻尼环的上、下表面分别与上固定支架水平段的底面和下固定支架水平段的顶面相贴合。

进一步的，所述上固定支架的水平段、金属橡胶阻尼环以及下固定支架的水平段之间设有若干个上下贯通的调节螺孔，每个调节螺孔内均螺接有用调节螺栓。

进一步的，所述底座为矩形状，底座的左右两端分别下连接翼缘；所述外壳为矩形状且罩设在底座的上端外侧，外壳的下端左右两侧分别设有上连接翼缘，所述上连接翼缘与下连接翼缘相贴合且经由竖向贯穿的锁紧螺栓锁紧固定，上连接翼缘与下连接翼缘的中部之间设有竖向贯穿的减振器固定孔。

本发明的另一种技术方案是：一种可调式双层金属橡胶阻尼减振器的工作方法，工作时：先通过调节螺栓调节至实际工况所需要的阻尼范围，接着通过连接螺孔与减振器安装孔将减振器安装在需要减振的设备和设备的标准平面之间，当发生振动时，上缓冲弹簧、下缓冲弹簧、金属橡胶阻尼块及金属橡胶阻尼环对振动进行损耗，达到减振缓冲效果。

与现有技术相比，本发明具有以下效果：

（1）本发明采用金属橡胶作为阻尼材料，从而增强了减振器的耐高低温、腐蚀、老化等能力，提高减振器的使用寿命，扩宽了减振器的应用领域；

（2）本发明采用金属橡胶与弹簧的复合结构，主要通过弹簧调节减振器的刚度，金属橡胶阻尼元件增加减振器的阻尼，通过二者的结合，使减振器的整体刚度与阻尼能调节到实际应用中最合适的性能参数区间，提高了减振器的综合性能；

（3）本发明在上、下固定支架及金属橡胶阻尼环之间设置调节螺栓，能够通过调节螺栓固定的强度，实现固定改变金属橡胶阻尼环和金属橡胶阻尼块的相对密度来改变金属橡胶的耗能因子，因此通过调节螺栓可实现的减振的阻尼在一定范围内可调节，所以在实际应用中可通过调节螺栓来适应与之契合的实际工况；

（4）本发明的弹簧布置方式采用的是上下两层串联的结构，且单层并联斜置着四个缓冲弹簧，既使减振器的稳定性增加，又使减振器在各个方向发挥减振作用。

附图说明：

图1是本发明实施例的主视剖面示意图；

图2是本发明实施例的内部立体构造示意图；

图3是本发明实施例的俯视构造示意图；

图4是本发明实施例的立体构造示意图；

图5是本发明实施例的局部分解状态示意图

图6是本发明实施例中端盖的立体构造示意图；

图7是本发明实施例中上固定支架的立体构造示意图；

图8是本发明实施例中下固定支架的立体构造示意图。

图中：

1-底座；2-外壳；3-端盖；4-上固定支架；401-水平段；402-垂直段；5-下固定支架；501-水平段；502-垂直段；6-上弹簧组件；601-上缓冲弹簧；7-下弹簧组件；701-下缓冲弹簧；8-连接螺孔；9-第一阶梯孔；10-上限位凸缘；11-限位金属橡胶环A；12-上缓冲间隙；13-下限位凸缘；14-限位金属橡胶环B；15-第二阶梯孔；16-下缓冲间隙；17-预紧螺孔；18-上抵接凹部A；19-上抵接凹部B；20-下抵接凹部A；21-下抵接凹部B；22-定位柱；23-金属橡胶阻尼块；24-金属橡胶阻尼环；25-调节螺孔；26-下连接翼缘；27-上连接翼缘；28-锁紧螺栓；29-减振器固定孔。

具体实施方式:

为了更清楚地解释本发明，下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明，显而易见地，下面所列的附图仅仅是本发明的一些具体实施例。

如图1～8所示，本发明一种可调式双层金属橡胶阻尼减振器，包括底座1和固联在底座1上的外壳2，所述外壳2的内顶面与底座1之间从上往下依次同轴设有端盖3、上固定支架4以及下固定支架5，所述端盖3与上固定支架4之间连接有上弹簧组件6，所述上固定支架4与下固定支架5之间设置有金属橡胶阻尼元件，所述下固定支架5与底座1之间连接有下弹簧组件7。

本实施例中，所述上固定支架4与下固定支架5均为T形状且相向设置，上固定支架的垂直段402向上贯穿端盖3和外壳2且在顶面中部开设有用以与需要减振的设备（机械设备、电子设备、光学设备等）相连接的连接螺孔8。

本实施例中，所述外壳2与端盖3的中心同轴设有以利于上固定支架的垂直段402穿过的第一阶梯孔9，第一阶梯孔的大孔孔径与小孔孔径均大于上固定支架的垂直段的外径，以便于上固定支架沿竖向移动；上固定支架的垂直段402外壁设有环状的上限位凸缘10，所述上限位凸缘10的上侧设有固定套接在该垂直段外侧的限位金属橡胶环A11，所述限位金属橡胶环A11与第一阶梯孔9的台阶面具有上缓冲间隙12，上缓冲间隙的大小根据实际最大的减振极限值而定；当减振器承受的振动达到极限值时，上固定支架沿竖向向上移动，限位金属橡胶环A与第一阶梯的台阶面相抵接，进行限位和防冲击。

本实施例中，所述下固定支架的垂直段502下端外壁设有环状的下限位凸缘13，所述下限位凸缘13的下侧设有固定套接在该垂直段外侧的限位金属橡胶环B14，所述限位金属橡胶环B14的底面位于下固定支架的垂直段502底面的下侧；所述底座1的中部沿竖向贯穿设有以利于下固定支架的垂直段502下端伸入的第二阶梯孔15，第二阶梯孔的大孔孔径大于下固定支架的垂直段的外径，以便与下固定支架沿竖向移动；所述限位金属橡胶环B14的底面与第二阶梯孔15的台阶面之间具有下缓冲间隙16，下缓冲间隙的大小根据实际最大的减振极限值而定；当减振器承受的振动达到极限值时，下固定支架沿竖向向下移动，限位金属橡胶环B与第二阶梯的台阶面相抵接，进行限位和防冲击。

本实施例中，所述上弹簧组件6设置在上固定支架的水平段401与端盖3的底面之间，上弹簧组件6包括四个绕上固定支架4的轴线呈圆周均布的上缓冲弹簧601，所述上缓冲弹簧601倾斜设置且上、下两端分别与端盖3和上固定支架的水平段401相抵接；所述下弹簧组件7设置在下固定支架的水平段501与底座1的顶面之间，下弹簧组件7包括四个绕下固定支架5的轴线呈圆周均布的下缓冲弹簧701，所述下缓冲弹簧701倾斜设置且上、下两端分别与下固定支架的水平段501和底座1相抵接，下缓冲弹簧701与上缓冲弹簧601的倾斜方向相反。优选的，上层的四个上缓冲弹簧与下层的四个下缓冲弹簧的结构尺寸相同。由于采用了缓冲弹簧串并联共用的新型结构，上下两层的串联结构使得减振器更能贴合实际工况的减振环境，并联结构使得减振器上下的振幅减小且稳定性增加，也使得减振器整体结构更紧凑、更合理；而且单层上是均匀分布的四个斜置弹簧，可以实现X、Y、Z三个方向上的减振，所以更适用于实际多方向减振的工况。

本实施例中，所述下固定支架的垂直段502底面中部设有与第二阶梯孔15同轴设置的并用以与预紧螺栓相配合的预紧螺孔17。使用时，通过预紧螺栓与预紧螺孔相配合，可实现拉动端盖、上固定支架以及下固定支架向下移动，进而对上缓冲弹簧及下缓冲弹簧进行一定挤压，实现预紧效果。

本实施例中，所述端盖3的底面设有与四个上缓冲弹簧601的位置相对应的并以利于上缓冲弹簧601的上端卡入的四个上抵接凹部A18，所述上固定支架的水平段401顶面设有与四个上缓冲弹簧601的位置相对应的并以利于上缓冲弹簧601的下端卡入的四个上抵接凹部B19，所述上抵接凹部B19位于上抵接凹部A18的内侧且与上抵接凹部A18同轴；所述下固定支架的水平段501底面设有与四个下缓冲弹簧701的位置相对应的并以利于下缓冲弹簧701的上端卡入的四个下抵接凹部A20，所述底座1的顶面设有与四个下缓冲弹簧701的位置相对应的并以利于下缓冲弹簧701的下端卡入的四个下抵接凹部B21，所述下抵接凹部B21位于下抵接凹部A19的外侧且与下抵接凹部A19同轴设置。

本实施例中，所述上抵接凹部A、上抵接凹部B、下抵接凹部A以及下抵接凹部B的中部均设有圆柱状的定位柱22，以便实现缓冲弹簧的定位，方便装配。

本实施例中，所述上固定支架的水平段401底面与下固定支架的水平段501顶面中部同轴设有定位凹部；所述金属橡胶阻尼元件包括圆饼状的金属橡胶阻尼块23及同轴设置在金属橡胶阻尼块23外侧的金属橡胶阻尼环24，所述金属橡胶阻尼块的上、下表面分别与上、下两个定位凹部的底面相贴合；所述金属橡胶阻尼环的上、下表面分别与上固定支架水平段的底面和下固定支架水平段的顶面相贴合。

本实施例中，所述上固定支架的水平段401、金属橡胶阻尼环24以及下固定支架的水平段501之间设有若干个上下贯通的调节螺孔，每个调节螺孔内均螺接有用调节螺栓25。优选的，调节螺孔的数量为四个，分别位于四周的中部。上、下端固定架之间通过调节螺栓连接，调节螺栓为内六角螺栓；调节螺栓一方面连接上、下固定支架，另一方面可以通过改变调节螺栓的预紧量来改变金属橡胶阻尼元件（金属橡胶阻尼块和金属橡胶阻尼环）的相对密度，而使减振器的阻尼在一定范围内可调节。

本实施例中，所述底座1为矩形状，底座1的左右两端分别下连接翼缘26；所述外壳2为矩形状且罩设在底座1的上端外侧，外壳2的下端左右两侧分别设有上连接翼缘27，所述上连接翼缘27与下连接翼缘26相贴合且经由竖向贯穿的锁紧螺栓28锁紧固定，上连接翼缘27与下连接翼缘26的中部之间设有竖向贯穿的减振器固定孔29，该减振器固定孔用来固定在在设备的标准平面上，如支持电子设备的平面、汽车悬架、航天器与舰船的舱底等。

本实施例中，所述限位金属橡胶环A和限位金属橡胶环B的密度相同且均大于金属橡胶阻尼块和金属橡胶阻尼环的密度，以便能够在实际工作中遇到较大振动与冲击时起到限位和防冲击的作用。

本实施例中，该减振器可用作设备的减振，既适用于传统的汽车、机械等领域，又能广泛应用于航空航天、航海化工、核能等工作环境恶劣的高新领域，应用范围广。

本实施例中，使用时，先通过调节螺栓调节至实际工况所需要的阻尼范围，接着通过连接螺孔与减振器安装孔将减振器安装在需要减振的设备和设备的标准平面之间，之后通过往预紧螺孔内旋入预紧螺栓，预紧螺栓拉动端盖、上固定支架以及下固定支架向下移动，进而对上缓冲弹簧及下缓冲弹簧进行一定挤压，实现预紧效果；当发生振动时，上缓冲弹簧、下缓冲弹簧、金属橡胶阻尼块及金属橡胶阻尼环对振动进行损耗，达到减振缓冲效果。

本发明的另一种技术方案是：一种可调式双层金属橡胶阻尼减振器的工作方法，工作时：先通过调节螺栓调节至实际工况所需要的阻尼范围，接着通过连接螺孔与减振器安装孔将减振器安装在需要减振的设备和设备的标准平面之间，当发生振动时，上缓冲弹簧、下缓冲弹簧、金属橡胶阻尼块及金属橡胶阻尼环对振动进行损耗，达到减振缓冲效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种可调式双层金属橡胶阻尼减振器，其特征在于：包括底座和固联在底座上的外壳，所述外壳的内顶面与底座之间从上往下依次设有端盖、上固定支架以及下固定支架，所述端盖与上固定支架之间连接有上弹簧组件，所述上固定支架与下固定支架之间设置有金属橡胶阻尼元件，所述下固定支架与底座之间连接有下弹簧组件；

所述上固定支架与下固定支架均为T形状且相向设置，上固定支架的垂直段向上贯穿端盖和外壳且在顶面中部开设有用以与需要减振的设备相连接的连接螺孔；

所述外壳与端盖的中心同轴设有以利于上固定支架的垂直段穿过的第一阶梯孔，上固定支架的垂直段外壁设有环状的上限位凸缘，所述上限位凸缘的上侧设有固定套接在该垂直段外侧的限位金属橡胶环A，所述限位金属橡胶环A与第一阶梯孔的台阶面具有上缓冲间隙；所述下固定支架的垂直段下端外壁设有环状的下限位凸缘，所述下限位凸缘的下侧设有固定套接在该垂直段外侧的限位金属橡胶环B，所述限位金属橡胶环B的底面位于下固定支架的垂直段底面的下侧；所述底座的中部沿竖向贯穿设有以利于下固定支架的垂直段下端伸入的第二阶梯孔，所述限位金属橡胶环B的底面与第二阶梯孔的台阶面之间具有下缓冲间隙；

所述底座为矩形状，底座的左右两端分别设有下连接翼缘；所述外壳为矩形状且罩设在底座的上端外侧，外壳的下端左右两侧分别设有上连接翼缘，所述上连接翼缘与下连接翼缘相贴合且经由竖向贯穿的锁紧螺栓锁紧固定，上连接翼缘与下连接翼缘的中部之间设有竖向贯穿的减振器固定孔。

2.根据权利要求1所述的可调式双层金属橡胶阻尼减振器，其特征在于：所述下固定支架的垂直段底面中部设有与第二阶梯孔同轴设置的并用以与预紧螺栓相配合的预紧螺孔。

3.根据权利要求1所述的可调式双层金属橡胶阻尼减振器，其特征在于：所述上弹簧组件设置在上固定支架的水平段与端盖的底面之间，上弹簧组件包括四个绕上固定支架的轴线呈圆周均布的上缓冲弹簧，所述上缓冲弹簧倾斜设置且上、下两端分别与端盖和上固定支架的水平段相抵接；所述下弹簧组件设置在下固定支架的水平段与底座的顶面之间，下弹簧组件包括四个绕下固定支架的轴线呈圆周均布的下缓冲弹簧，所述下缓冲弹簧倾斜设置且上、下两端分别与下固定支架的水平段和底座相抵接，下缓冲弹簧与上缓冲弹簧的倾斜方向相反。

4.根据权利要求3所述的可调式双层金属橡胶阻尼减振器，其特征在于：所述端盖的底面设有与四个上缓冲弹簧的位置相对应的并以利于上缓冲弹簧的上端卡入的四个上抵接凹部A，所述上固定支架的水平段顶面设有与四个上缓冲弹簧的位置相对应的并以利于上缓冲弹簧的下端卡入的四个上抵接凹部B，所述上抵接凹部B位于上抵接凹部A的内侧且与上抵接凹部A同轴；所述下固定支架的水平段底面设有与四个下缓冲弹簧的位置相对应的并以利于下缓冲弹簧的上端卡入的四个下抵接凹部A，所述底座的顶面设有与四个下缓冲弹簧的位置相对应的并以利于下缓冲弹簧的下端卡入的四个下抵接凹部B，所述下抵接凹部B位于下抵接凹部A的外侧且与下抵接凹部A同轴设置。

5.根据权利要求4所述的可调式双层金属橡胶阻尼减振器，其特征在于：所述上固定支架的水平段底面与下固定支架的水平段顶面中部同轴设有定位凹部；所述金属橡胶阻尼元件包括圆饼状的金属橡胶阻尼块及同轴设置在金属橡胶阻尼块外侧的金属橡胶阻尼环，所述金属橡胶阻尼块的上、下表面分别与上、下两个定位凹部的底面相贴合；所述金属橡胶阻尼环的上、下表面分别与上固定支架水平段的底面和下固定支架水平段的顶面相贴合。

6.根据权利要求5所述的可调式双层金属橡胶阻尼减振器，其特征在于：所述上固定支架的水平段、金属橡胶阻尼环以及下固定支架的水平段之间设有若干个上下贯通的调节螺孔，每个调节螺孔内均螺接有用调节螺栓。

7.一种可调式双层金属橡胶阻尼减振器的工作方法，其特征在于：包括采用如权利要求6所述的可调式双层金属橡胶阻尼减振器，工作时：先通过调节螺栓调节至实际工况所需要的阻尼范围，接着通过连接螺孔与减振器固定孔将减振器安装在需要减振的设备和设备的标准平面之间，当发生振动时，上缓冲弹簧、下缓冲弹簧、金属橡胶阻尼块及金属橡胶阻尼环对振动进行损耗，达到减振缓冲效果。

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