【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种隔振器，具体涉及一种六自由度气磁复合式准零刚度隔振器，本专利技术属于振动隔离控制。
技术介绍
1、随着科学技术日新月异，精密加工、检测设备的精度显著提高，在传统加工、检测设备中无需考虑的微振动因素将会对精密设备的正常运行产生致命的影响。若不对环境微振动加以抑制，精密设备在这种环境下的精度将大大降低，精密加工制造、精密检测以及高精度科学实验将无从谈起。精密设备对工作环境平衡性的苛刻要求对隔振技术提出了严峻的挑战。高性能隔振技术通过隔离环境微振动，为精密设备提供一个超平稳的工作环境，来解决影响精密设备正常工作的微振动问题。
2、由减振理论可知，被动隔振系统对外界干扰频率大于隔振系统固有频率的1.414倍时起减振作用，可较好地隔离中、高频振动，但隔离低频振动尤其是超低频振动的能力较差。为了提高系统隔离低频振动的能力，通常有两种方法：一是减小隔振系统的刚度；二是增加承载质量。但对于大部分的应用场合，负载的质量是不可增加的，因此如何降低系统的刚度成为研究热点，其中基于正负刚度并联的准零刚度隔振器备受关注。
技术实现思路
1、本专利技术为解决现有技术针对低频振动的隔离效果不佳的问题，进而提出一种六自由度气磁复合式准零刚度隔振器。
2、本专利技术为解决上述问题采取的技术方案是：
3、本专利技术包括隔振器上板、隔振器下板、空气弹簧单元、水平片簧单元和可调磁负刚度单元，隔振器上板和隔振器下板由上至下平行设置，空气弹簧单元、水平片簧单元和可调磁负刚
4、进一步的，所述一种六自由度气磁复合式准零刚度隔振器还包括限位柱体和传感器支架，所述限位柱体的下端安装在隔振器下板上表面远离可调节磁负刚度单元的一侧，位移传感器通过传感器支架安装在限位柱体上。
5、进一步的，所述空气弹簧单元包括空气弹簧气腔、橡胶膜片和膜片压圈，空气弹簧气腔的上端与隔振器上板的下表面连接，空气弹簧气腔的下端与膜片压圈连接，橡胶膜片套装在膜片压圈上。
6、进一步的，所述可调磁负刚度单元包括负钢度连接杆、对绞丝杆、同步带轮、上层磁铁、柔性铰链、中间磁铁、下层磁铁和外壳，上层磁铁、中间磁铁和下层磁铁由上至下安装在外壳内，中间磁铁通过四个柔性铰链与外壳内壁相连，上层磁铁和下层磁铁的两端分别与两侧的对绞丝杆连接，每个对绞丝杆的上端与一个同步带轮同轴固定，两个同步带轮之间通过皮带连接，负钢度连接杆的下端与中间磁铁连接，负钢度连接杆的上端与隔振器上板的下表面连接。
7、进一步的，所述水平片簧单元包括单双向缺口式柔性铰链、限位杆、锁紧螺母、片簧上固定块、双层片簧、片簧有效长度调节单元、限位桩和片簧下固定块，限位桩的下表面安装在隔振器下板上，双层片簧的下端通过片簧下固定块与限位桩的下部固定，双层片簧的中部与片簧有效长度调节单元连接，片簧上固定块与双层片簧的上端连接，双向缺口式柔性铰链的下端与片簧上固定块连接；限位杆的下端通过锁紧螺母与限位桩的上端连接。
8、进一步的，所述限位桩沿其高度方向设有长行程沉头孔；所述片簧有效调节单元包括：中部固定块、螺柱和螺母，中部固定块与双层片簧滑动连接，螺柱的一端穿过限位桩的长行程沉头孔、螺母后与中部固定块接触。
9、进一步的，所述水平片簧单元的数量为两个，两个所述水平片簧单元的双向缺口式柔性铰链呈正交设置。
10、进一步的，所述隔振器下板包括下板上层和下板下层，下板上层和下板下层由上至下叠加安装，下板上层和下板下层的中部设有用于安装空气弹簧单元的圆槽，圆槽的中部设有扩充气缸口，下板下层圆槽的内壁设有空气弹簧充放气口，下板下层与下板上层之间设有膜片夹紧间隙。
11、进一步的，所述隔振器上板1的下表面中部设有圆形凹槽，圆形凹槽的中部设有用于安装空气弹簧圆柱铰链；圆形凹槽的外侧设有两个片簧槽，两个片簧槽的中心线呈垂直设置；两个片簧槽之间设有磁负刚度硬杆固定口，每个片簧槽的外侧还设有限位孔。
12、本专利技术的有益效果是：
13、本专利技术采用正负可调刚度复合的并联结构，利用负刚度抵消系统的部分正刚度，可以在不改变系统负载质量的前提下尽可能减小系统刚度以降低固有频率，使隔振器具有较好的隔振效果；同时由于机构的刚度是可调节的，可以保证系统在不同的负载情况下也能达到准零刚度，以适应更多应用场合。本专利技术中的隔振器主要有以下特点：
14、1、适应负载：通过扩容气缸、可调磁负刚度和可调水平片簧结构可以改变系统的刚度以适应不同负载情况；
15、2、准零刚度：可以通过并联结构实现系统准零刚度以降低系统固有频率，提高低频隔振性能；
16、3、结构简洁、无耦合：各刚度单元先进行单独设计，再在隔振器内统一组合，模块性强，各刚度单元之间通过柔性铰链解耦，不仅可以保护各单元互不影响，还可以使隔振器刚度单元方便替换，适合模块化设计。
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1.一种六自由度气磁复合式准零刚度隔振器，其特征在于：所述一种六自由度气磁复合式准零刚度隔振器包括隔振器上板(1)、隔振器下板(2)、空气弹簧单元(3)、水平片簧单元(4)和可调磁负刚度单元(5)，隔振器上板(1)和隔振器下板(2)由上至下平行设置，空气弹簧单元(3)、水平片簧单元(4)和可调磁负刚度单元(5)均安装在隔振器上板(1)和隔振器下板(2)之间，空气弹簧单元(3)位于隔振器下板(2)上表面的中部位置，水平片簧单元(4)和可调磁负刚度单元(5)位于空气弹簧单元(3)的一侧。
2.根据权利要求1所述的一种六自由度气磁复合式准零刚度隔振器，其特征在于：所述所述一种六自由度气磁复合式准零刚度隔振器还包括限位柱体(6)和传感器支架(7)，所述限位柱体(6)的下端安装在隔振器下板(2)上表面远离可调节磁负刚度单元(5)的一侧，位移传感器通过传感器支架(7)安装在限位柱体(6)上。
3.根据权利要求1所述的一种六自由度气磁复合式准零刚度隔振器，其特征在于：所述空气弹簧单元(3)包括空气弹簧气腔(3-1)、橡胶膜片(3-2)和膜片压圈(3-3)，空气弹簧气腔(
4.根据权利要求1所述的一种六自由度气磁复合式准零刚度隔振器，其特征在于：所述可调磁负刚度单元(5)包括负钢度连接杆(5-1)、对绞丝杆(5-2)、同步带轮(5-3)、上层磁铁(5-4)、柔性铰链(5-5)、中间磁铁(5-6)、下层磁铁(5-7)和外壳(5-8)，上层磁铁(5-4)、中间磁铁(5-6)和下层磁铁(5-7)由上至下安装在外壳(5-8)内，中间磁铁(5-6)通过四个柔性铰链(5-5)与外壳(5-8)内壁相连，上层磁铁(5-4)和下层磁铁(5-7)的两端分别与两侧的对绞丝杆(5-2)连接，每个对绞丝杆(5-2)的上端与一个同步带轮(5-3)同轴固定，两个同步带轮(5-3)之间通过皮带连接，负钢度连接杆(5-1)的下端与中间磁铁(5-6)连接，负钢度连接杆(5-1)的上端与隔振器上板(1)的下表面连接。
5.根据权利要求1所述的一种六自由度气磁复合式准零刚度隔振器，其特征在于：所述水平片簧单元(4)包括双向缺口式柔性铰链(4-1)、限位杆(4-2)、锁紧螺母(4-3)、片簧上固定块(4-4)、双层片簧(4-5)、片簧有效长度调节单元(4-6)、限位桩(4-7)和片簧下固定块(4-8)，限位桩(4-7)的下表面安装在隔振器下板(1)上，双层片簧(4-5)的下端通过片簧下固定块(4-8)与限位桩(4-7)的下部固定，双层片簧(4-5)的中部与片簧有效长度调节单元(4-6)连接，片簧上固定块(4-4)与双层片簧(4-5)的上端连接，双向缺口式柔性铰链(4-1)的下端与片簧上固定块(4-4)连接；限位杆(4-2)的下端通过锁紧螺母(4-3)与限位桩(4-7)的上端连接。
6.根据权利要求1所述的一种六自由度气磁复合式准零刚度隔振器，其特征在于：所述限位桩(4-7)沿其高度方向设有长行程沉头孔(4-7-1)；所述片簧有效调节单元(4-6)包括中部固定块(4-6-1)、螺柱(4-6-2)和螺母(4-6-3)，中部固定块(4-6-1)与双层片簧(4-5)滑动连接，螺柱(4-6-2)的一端穿过限位桩(4-7)的长行程沉头孔(4-7-1)、螺母(4-6-3)后与中部固定块(4-6-1)接触。
7.根据权利要求1所述的一种六自由度气磁复合式准零刚度隔振器，其特征在于：所述水平片簧单元(4)的数量为两个，两个所述水平片簧单元(4)的双向缺口式柔性铰链(4-1)呈正交设置。
8.根据权利要求1所述的一种六自由度气磁复合式准零刚度隔振器，其特征在于：所述隔振器下板(2)包括下板上层(2-1)和下板下层(2-2)，下板上层(2-2)和下板下层(2-2)由上至下叠加安装，下板上层(2-1)和下板下层(2-2)的中部设有用于安装空气弹簧单元(3)的圆槽，圆槽的中部设有扩容气缸口(2-2-1)，下板下层(2-2)圆槽的内壁设有空气弹簧充放气口(2-2-2)，下板下层(2-2)与下板上层(2-1)之间设有膜片夹紧间隙(2-3)。
9.根据权利要求1所述的一种六自由度气磁复合式准零刚度隔振器，其特征在于：所述隔振器上板(1)的下表面中部设有圆形凹槽(1-1)，圆形凹槽(1-1)的中部设有用于安装空气弹簧圆柱铰链(1-2)；圆形凹槽(1-1)的外侧设有两个片簧结构铰链槽(1-3)，两个片簧结构铰链槽(1-3)的中心线呈垂直设置；两个片簧结构铰链槽(1-3)之间设...
【技术特征摘要】
1.一种六自由度气磁复合式准零刚度隔振器，其特征在于：所述一种六自由度气磁复合式准零刚度隔振器包括隔振器上板(1)、隔振器下板(2)、空气弹簧单元(3)、水平片簧单元(4)和可调磁负刚度单元(5)，隔振器上板(1)和隔振器下板(2)由上至下平行设置，空气弹簧单元(3)、水平片簧单元(4)和可调磁负刚度单元(5)均安装在隔振器上板(1)和隔振器下板(2)之间，空气弹簧单元(3)位于隔振器下板(2)上表面的中部位置，水平片簧单元(4)和可调磁负刚度单元(5)位于空气弹簧单元(3)的一侧。
2.根据权利要求1所述的一种六自由度气磁复合式准零刚度隔振器，其特征在于：所述所述一种六自由度气磁复合式准零刚度隔振器还包括限位柱体(6)和传感器支架(7)，所述限位柱体(6)的下端安装在隔振器下板(2)上表面远离可调节磁负刚度单元(5)的一侧，位移传感器通过传感器支架(7)安装在限位柱体(6)上。
3.根据权利要求1所述的一种六自由度气磁复合式准零刚度隔振器，其特征在于：所述空气弹簧单元(3)包括空气弹簧气腔(3-1)、橡胶膜片(3-2)和膜片压圈(3-3)，空气弹簧气腔(3-1)的上端与隔振器上板(1)的下表面连接，空气弹簧气腔(3-1)的下端与膜片压圈(3-3)连接，橡胶膜片(3-2)套装在膜片压圈(3-3)上。
4.根据权利要求1所述的一种六自由度气磁复合式准零刚度隔振器，其特征在于：所述可调磁负刚度单元(5)包括负钢度连接杆(5-1)、对绞丝杆(5-2)、同步带轮(5-3)、上层磁铁(5-4)、柔性铰链(5-5)、中间磁铁(5-6)、下层磁铁(5-7)和外壳(5-8)，上层磁铁(5-4)、中间磁铁(5-6)和下层磁铁(5-7)由上至下安装在外壳(5-8)内，中间磁铁(5-6)通过四个柔性铰链(5-5)与外壳(5-8)内壁相连，上层磁铁(5-4)和下层磁铁(5-7)的两端分别与两侧的对绞丝杆(5-2)连接，每个对绞丝杆(5-2)的上端与一个同步带轮(5-3)同轴固定，两个同步带轮(5-3)之间通过皮带连接，负钢度连接杆(5-1)的下端与中间磁铁(5-6)连接，负钢度连接杆(5-1)的上端与隔振器上板(1)的下表面连接。
5.根据权利要求1所述的一种六自由度气磁复合式准零刚度隔振器，其特征在于：所述水平片簧单元(4)包括双向缺口式柔性铰链(4-1)、限位杆(4-2)、锁...
【专利技术属性】
技术研发人员：于程隆，李斌，赵勃，谭久彬，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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