加速器的組合隔振器的制造方法

加速器的組合隔振器的制造方法
【專利摘要】本發明提供一種加速器的組合隔振器，安裝于加速器的磁鐵與支架之間，包括：法蘭盤頂蓋、殼體、底蓋、連接柱、碟形彈簧組與金屬橡膠；法蘭盤頂蓋能組裝于磁鐵底面上；殼體以底部能組裝于支架頂面上；底蓋固定于殼體底部，底蓋中部面向法蘭盤頂蓋方向延伸凸出，形成一容置部，容置部內部形成容置空間，容置部頂部具有供連接柱穿組的中心孔；連接柱固定連接于法蘭盤頂蓋，連接柱另一端穿過中心孔固定于容置空間中的金屬橡膠中；碟形彈簧組套裝在容置部外，碟形彈簧組頂部抵住法蘭盤頂蓋，底部抵住底蓋。提供了一種小尺寸、高承載、抗疲勞、防輻射和小蠕變量的加速器的組合隔振器。
【專利說明】加速器的組合隔振器【技術領域】
[0001]本發明涉及隔振技術，尤指一種小尺寸、高承載、抗疲勞、防輻射和小蠕變量的加速器的組合隔振器。
【背景技術】
[0002]加速器領域大多數裝置都要考慮隔振問題，中國散裂中子源(CSNS)中的快循環同步加速器(RCS)的二極磁鐵是帶直流偏置、重復頻率為25Hz的諧振電源激磁，運行時會產生嚴重的振動問題。中國散裂中子源主要考慮主動減振問題，由于其設備較重(單個磁鐵重達25噸)，并且束流和支架高度的限制，預留給隔振器的安裝高度只有70mm，現有的隔振器產品很難達到這種小尺寸高承載的技術要求。同時，中國散裂中子源設備實際安裝工作環境具有很強的輻射，磁鐵隔振器設計的總體要求應滿足“安全、可靠、穩定、長壽命，盡量少維護或免于維護”等基本設計原則，并滿足試驗測試的要求和指標，然而現有的很多隔振器都難以達到抗輻射的要求。
[0003]現有的產品在這種很小的高度下，很難實現這種高達25噸的高承載技術要求，以及產品在高承載條件下的抗疲勞性能；現有的設備很少具有抗擊加速器領域設備輻照的性能；同時由于加速器束流的特定高要求，設備對位置度以及蠕變量要求很高，現有的螺旋彈簧型隔振器很難達到中國散裂中子源的總體要求。

【發明內容】

[0004]為解決現有技術存在的問題，本發明要提供一種小尺寸、高承載、抗疲勞、防輻射和小蠕變量的加速器的組合隔振器。
[0005]一種加速器的組合隔振器，安裝于加速器的磁鐵與支架之間，組合隔振器包括--法蘭盤頂蓋、推盤、殼體、底蓋、連接柱、碟形彈簧組與金屬橡膠；所述法蘭盤頂蓋能組裝于所述磁鐵底面上；所述推盤固定于法蘭盤頂蓋底面上，所述推盤呈環狀；所述殼體呈階梯圓筒形，以底部的法蘭部組裝于所述支架頂面上；所述底蓋固定于所述殼體底部，所述底蓋中部面向所述法蘭盤頂蓋方向延伸凸出，形成一圓柱形容置部，所述容置部內部形成容置空間，所述容置部頂部具有供所述連接柱穿組的中心孔；所述連接柱固定連接于所述法蘭盤頂蓋，所述連接柱底端穿過中心孔位于所述容置空間中，所述連接柱鄰近底端部位徑向凸出形成一定位環，所述定位環外徑大于所述中心孔，所述定位環至少一端面壓抵一金屬橡膠，所述金屬橡膠容置于所述容置部內，對所述連接柱的移動提供阻尼；所述碟形彈簧組套裝在所述容置部外，所述法蘭盤頂蓋通過所述推盤壓抵碟形彈簧組，所述碟形彈簧組底部抵住所述底蓋。
[0006]本發明將金屬橡膠設置在隔振器中部作為阻尼，同時將碟形彈簧組布置在容置金屬橡膠的容置部外周，不僅可減少軸向尺寸，還可將碟形彈簧組的支撐力和金屬橡膠的阻尼力形成即同軸又同高度。能實現最佳的力耦合，以便于提高隔振效率。
[0007]根據上述構思，所述殼體具有圓形法蘭部和圓柱形殼部，所述殼部由所述法蘭部面向所述法蘭盤頂蓋方向延伸而成，所述殼部頂端向內延伸形成殼肩，所述碟形彈簧組位于所述殼部內；所述推盤在上部形成頸部，所述頸部限位于所述殼肩中能軸向活動。
[0008]根據上述構思，所述殼體具有法蘭部和殼部，所述法蘭部固定于所述支架頂面上，所述殼部由所述法蘭部面向所述法蘭盤頂蓋方向延伸而成，所述殼部頂端向內延伸形成殼肩，所述碟形彈簧組位于所述殼部內；所述推盤在上部形成頸部，所述頸部限位于所述殼肩中能軸向活動。
[0009]根據上述構思，所述法蘭盤頂蓋底面形成一個凸臺，所述凸臺外徑與所述推盤頸部外徑相同。
[0010]根據上述構思，所述連接柱鄰近底端部位形成一定位環，所述定位環外徑大于所述中心孔，所述金屬橡膠分為上墊片和下墊片；所述上墊片套組于所述連接柱，位于所述定位環與所述容置部前端面之間；所述下墊片套組于所述連接柱，位于所述定位環與所述容置部底面之間。
[0011]根據上述構思，還有一個底端鎖蓋螺接于所述容置部底面，在底部封閉所述容置空間。
[0012]根據上述構思，所述碟形彈簧組中具有至少兩個碟形彈簧。
[0013]根據上述構思，所述碟形彈簧組是多個對合或疊合方式配置的碟形彈簧。
[0014]根據上述構思，所述碟形彈簧組是多個疊合和對合方式復合配置的碟形彈簧。
[0015]根據上述構思，所述碟形彈簧在內外圓周端面加工有支承面，所述支承面寬度為碟形彈簧外徑的1/150。
[0016]根據上述構思，所述下墊片與所述底端鎖蓋之間還設有一個環形金屬墊片。
[0017]根據上述構思，所述底端鎖蓋上開設有多個繞圓心的通孔。
[0018]根據上述構思，所述殼體法蘭部底部繞圓心形成一圈環槽，所述環槽深度與所述底蓋厚度相同，所述底蓋間隔開設有多個階梯孔，多個螺栓穿組于所述階梯孔中，將所述底蓋固定在所述殼體法蘭部底部。
[0019]根據上述構思，所述連接柱上部的外周上設有外螺紋，所述法蘭盤頂蓋中心開設有螺孔，所述連接柱螺接于所述法蘭盤頂蓋。
[0020]根據上述構思，所述連接柱底端面上開設一個過圓心的橫槽。
[0021]根據上述構思，所述法蘭盤頂蓋外周上開設多個U形開孔，多個螺栓可借此將法蘭盤頂蓋固定于所述磁鐵底面上；所述殼體法蘭部外周上開設多個U形開孔，多個螺栓可借此將所述殼體固定于所述支架頂面上；這種方式可便于隔振器的快速安裝與拆卸。
[0022]根據上述構思，所述底蓋容置部頂面至所述法蘭盤頂蓋底面的距離，大于所述殼體頂面至所述法蘭盤頂蓋底面的距離。
[0023]本發明相較于現有技術的有益效果在于:利用碟形彈簧來承載主要載荷，中心則由金屬橡膠來提供主要阻尼，在尺寸盡量小的情形下，仍可承載較高載荷，并且抗疲勞性更好，金屬橡膠相對其它材料更耐輻射。碟形彈簧具有較小的蠕變量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發明加速器的組合隔振器側視結構示意圖；
[0025]圖2為沿圖1中A-A線的剖視圖；[0026]圖3為本發明加速器的組合隔振器俯視結構示意圖；
[0027]圖4為本發明加速器的組合隔振器立體圖；
[0028]圖5A-5C為本發明隔振器的碟形彈簧組三種實施方式示意圖；
[0029]圖6為本發明隔振器的有支承面碟形彈簧片的結構示意圖；
圖7為應用本發明隔振器后，在二極磁鐵25Hz的激振時，二極磁鐵一側與隔振后支架側振動數據對比圖；
圖8為應用本發明隔振器后，在二極磁鐵50Hz的激振時，二極磁鐵一側與隔振后支架側振動數據對比圖；
圖9為應用本發明隔振器后，在二極磁鐵75Hz的激振時，二極磁鐵一側與隔振后支架側振動數據對比圖。
【具體實施方式】
[0030]體現本發明特征與優點的典型實施例將在以下的說明中詳細敘述。應理解的是本發明能夠在不同的實施例上具有各種的變化，其皆不脫離本發明的范圍，且其中的說明及圖示在本質上是當作說明之用，而非用以限制本發明。
[0031]本發明一種加速器的組合隔振器10，安裝于快循環同步加速器的上部二極磁鐵底面與底部支架之間，以減少二極磁鐵的振動傳遞至支架。如圖1、圖2所示，隔振器10可包括:法蘭盤頂蓋1、推盤2、殼體3、底蓋4、連接柱5、碟形彈簧組6與金屬橡膠7。
[0032]如圖1至圖3所示，法蘭盤頂蓋1能組裝于快循環同步加速器的二極磁鐵底面上；鋼質的法蘭盤頂蓋1呈圓盤形，法蘭盤頂蓋1外周上可開設多個U形開孔11，U形開孔11側邊向外開放，可供螺栓12從外側滑入。磁鐵底面上也具有相對應的螺孔，利用多個螺栓12可將法蘭盤頂蓋1快速固定于磁鐵底面上。法蘭盤頂蓋1中心開設一個貫通的螺孔14。法蘭盤頂蓋1底面上最好還形成一個同圓心的凸臺13，凸臺13正面可間隔開設多個盲孔形式的螺孔。
[0033]如圖2所示，推盤2通過沉頭螺栓固定在法蘭盤頂蓋1凸臺13上，推盤2呈圓環體狀，推盤2在上部以外側凹入形成頸部21，下部則形成外徑更大的壓盤22。法蘭盤頂蓋1的凸臺13外徑與推盤2頸部外徑相同，在壓盤22和法蘭盤頂蓋1盤體之間形成一個活動間隔。法蘭盤頂蓋1可通過推盤2壓抵碟形彈簧組6。
[0034]如圖2所示，殼體3是一個有頸法蘭盤，以底部平面組裝于支架頂面上。本具體實施例中，殼體3具有法蘭部31和殼部32，法蘭部31可通過螺栓35固定于支架頂面上，殼部32由法蘭部31面向法蘭盤頂蓋1方向延伸而成，殼部32頂端向內延伸形成殼肩33，碟形彈簧組6可組裝于殼部32內部。殼肩33在推盤2的頸部21和凸臺13組成的活動間隔中，能軸向活動，以此限位法蘭盤頂蓋1和殼體3，組成一個可軸向滑動配合的隔振器外殼。并且，殼體3法蘭部31外周上同樣可開設多個U形開孔11，多個螺栓35可借此將殼體3固定于支架頂面上；這種方式可便于隔振器的快速安裝與拆卸。殼體3法蘭部31底部呈開放狀，且繞法蘭部31圓心形成一圈環槽34。
[0035]如圖2所示，底蓋4是一個碟狀鋼件，固定于殼體3底部環槽34中，底蓋4中部面向法蘭盤頂蓋1方向延伸凸出，形成一底部開口的圓筒形容置部41，容置部內部形成容置空間40，容置部41頂部具有供連接柱5穿組的中心孔42。底蓋4容置部41頂面至法蘭盤頂蓋1底面的距離，大于殼體3頂面至法蘭盤頂蓋1底面的距離，以防止運作時底蓋4容置部41與法蘭盤頂蓋1發生干涉。
[0036]法蘭部31的環槽34深度與底蓋4厚度相同，底蓋4邊緣間隔開設有多個階梯通孔，多個螺栓穿組于階梯通孔中，將底蓋4固定在殼體3法蘭部31底部。還有一個底端鎖蓋43通過外螺紋螺接于容置部41底面形成的內螺紋孔中，在底部封閉容置空間40，同時還可通過底端鎖蓋43可調整地壓緊金屬橡膠7，以達到需要的阻尼量。底端鎖蓋43上開設有多個繞圓心的通孔431，以方便利用工具將底端鎖蓋的鎖緊。
[0037]如圖2所示，連接柱5主體是一個圓軸件，連接柱5上部具有外螺紋，可螺接于法蘭盤頂蓋1的螺孔14中。連接柱5另一端穿過中心孔42固定于容置空間40中的金屬橡膠7中；連接柱5鄰近底端部位徑向向外凸出形成一定位環51,定位環51外徑大于中心孔42，以便于定位柱可限位在容置空間40中。連接柱5底端面上開設一個過圓心的橫槽，以便于利用工具將連接柱5擰緊。
[0038]如圖2所示，金屬橡膠7為圓柱形，金屬橡膠7可分為上墊片和下墊片；上墊片套組于連接柱5，位于定位環51與容置部41前端面之間；下墊片也套組于連接柱5，位于定位環51與容置部41底面之間。圖中所示上墊片厚度為預壓變形后的尺寸，隔振器在受到靜載6T的重壓下會有2.5mm的下降量，要求此金屬橡膠具有回彈性，來補償靜壓和激振力共同作用下的間隙量。故要求厚度尺寸能夠在最小8mm、最大12mm之間變換。此金屬橡膠墊的阻尼在35000?71440N.s/m范圍內。下墊片圖中外形為受靜載荷后的高度，額定受壓剛度為2.lKN/mm，額定承靜載大于6KN，額定阻尼為35000?71440N.s/m。其中下墊片的厚度較佳是上墊片厚度的2倍以上，但最好不要大于3倍，本實施例中，下墊片的厚度較佳是上墊片厚度的2.27倍，能達到支撐力和阻尼力之間的平衡，以達最佳隔振阻尼效果。
[0039]如圖2所示，碟形彈簧組6套裝在容置部41外，碟形彈簧組6上部抵住壓盤22，底部抵住底蓋4。本發明碟形彈簧組6中具有至少兩個碟形彈簧。
[0040]如圖5A、圖5B所示，碟形彈簧組6可以是多個對合或疊合方式配置的碟形彈簧。如圖5C所示，碟形彈簧組6還可以是多個疊合和對合方式復合配置的碟形彈簧。由于碟形彈簧吸振性能不低于圓柱螺旋彈簧，如圖5B所示，當采用疊合組合時，由于碟形彈片之間的摩擦力具有較大的阻尼，能消耗一定的振動能量，可達到一定隔振減振的目的。
[0041]碟形彈簧由于具有變剛度特性、安裝空間緊湊等優點，在航空、航天、冶金、機械等方面獲得廣泛的應用。下面說明本發明中組合隔振器的具體優選方案。
[0042]本發明中，碟形彈簧可選用無支承面和有支承面兩種。本發明中，在碟形彈簧厚度小于3mm時，因受荷載較小，支承面為兩個圓，可以采用無支承面形式。如圖5A至圖5C所示，當碟形彈簧厚度大于3mm時，因承受荷載較大，在內外圓周端面加工成支承面，其支承面寬度為碟形彈簧外徑的1/150，可以采用有支承面形式，如圖6。
[0043]在一種實施例中，采用本發明的4組組合隔振器10來對二極磁鐵進行支撐，在靜載條件下碟形彈簧承載95%的載荷，金屬橡膠阻尼材料支撐5%的載荷:
[0044]表一:不同型號碟形彈簧的靜態計算參數
[0045]變形量應力應力應力剛度
型、f/mmο om/MPa σ ?/MPaσ m/MPaΚ/ (N/mm)
D125mm1.241815.11795.99827.334.234ΧΙΟ4
D140mra1.513791.43705.38846.623.296 XIΟ4
D 160mm0.994497.76447.66529.584.943X104
D180mm1.235486.74412.46534.193.833X104
[0046]碟形彈簧組6是采用2片碟形彈簧對合的方式設計，中間部位由金屬橡膠7來提供阻尼。整個隔振器的剛度為:
[0047]Kz = K/2+KxJ
[0048]隔振器阻尼比是根據一般工程實際經驗來決定的，取0.1~0.2。我們可以得到激振頻率與隔振器固有頻率比來評價隔振器設計的隔振效率。
_2π/ _ 2nf
[。。49] α~?%
[0050]金屬橡膠承載了 5%的重量，主要為系統提供阻尼作用，同時還會提供個附加剛度，大小為2100N/mm。
[0051]表二:不同型號碟形彈簧組成的隔振器參數
[0052]`
阻尼比總剛度頻率比隔振效率隔振器Kz/ (N/mm)η/%
D125mm0.1 2.327ΧΙΟ4 2.522 79.2
D140mm0.1 1.858 ΧΙΟ4 2.823 83.6
D 160mm0.1 2.682ΧΙΟ4 2.3575.7
D180mm0.1 2.127 ΧΙΟ4 2.638 81.1
[0053]由于陶瓷真空盒等設備都是固定在二極磁鐵上的，同時二極磁鐵的位置度的要求也是比較高的，這就需要在加上隔振器后，二極磁鐵的振幅的放大效應要小，必須在0.01mm以內。
[0054]在另一種實施例中，可采用6組隔振器對二極磁鐵進行支撐，在靜載條件下碟形彈簧承載95%的載荷，阻尼材料支撐5%的載荷，且阻尼比為0.1，通過理論計算出不同碟簧組成的隔振器的參數如下表所示:
[0055]表三:不同型號碟形彈簧的靜態計算參數
[0056]
【權利要求】
1.一種加速器的組合隔振器，安裝于加速器的磁鐵與支架之間，其特征在于，包括:法蘭盤頂蓋(1)、推盤(2)、殼體(3)、底蓋(4)、連接柱(5)、碟形彈簧組(6)與金屬橡膠(7)；所述法蘭盤頂蓋(1)能組裝于所述磁鐵底面上；所述推盤(2 )固定于法蘭盤頂蓋(1)底面上，所述推盤(2 )呈環狀；所述殼體(3)呈階梯圓筒形，以底部的法蘭部(31)組裝于所述支架頂面上；所述底蓋(4)固定于所述殼體(3)底部，所述底蓋(4)中部面向所述法蘭盤頂蓋(1)方向延伸凸出，形成一圓筒形容置部(41)，所述容置部(41)內部形成容置空間(40)，所述容置部(41)頂部具有供所述連接柱(5)穿組的中心孔(42)；所述連接柱(5 )固定連接于所述法蘭盤頂蓋(1)，所述連接柱(5 )底端穿過中心孔(42 )位于所述容置空間(40)中，所述連接柱(5)鄰近底端部位徑向凸出形成一定位環(51)，所述定位環(51)外徑大于所述中心孔(42)，所述定位環(51)至少一端面壓抵一金屬橡膠(7)，所述金屬橡膠(7)容置于所述容置部(41)內，對所述連接柱(5)的移動提供阻尼；所述碟形彈簧組(6 )套裝在所述容置部(41)外，所述法蘭盤頂蓋(1)通過所述推盤(2 )壓抵碟形彈簧組(6 )，所述碟形彈簧組(6 )底部抵住所述底蓋(4 )。
2.根據權利要求1所述的組合隔振器，其特征在于，所述殼體(3)具有圓形法蘭部(31)和圓柱形殼部，所述殼部由所述法蘭部(31)面向所述法蘭盤頂蓋(1)方向延伸而成，所述殼部頂端向內延伸形成殼肩，所述碟形彈簧組(6 )位于所述殼部內；所述推盤(2 )在上部形成頸部，所述殼肩限位于所述頸部中能軸向活動。
3.根據權利要求2所述的組合隔振器，其特征在于，所述法蘭盤頂蓋(1)底面形成一個凸臺，所述凸臺外徑與所述推盤(2 )頸部外徑相同。
4.根據權利要求3所述的組合隔振器，其特征在于，所述金屬橡膠(7)分為上墊片和下墊片；所述上墊片套組于所述連接柱(5)，位于所述定位環(51)與所述容置部(41)前端面之間；所述下墊片套組于所述連接柱(5)，位于所述定位環(51)與所述容置部(41)底面之間。
5.根據權利要求4所述的組合隔振器，其特征在于，還有一個底端鎖蓋(43)螺接于所述容置部(41)底面，在底部封閉所述容置空間(40)。
6.根據權利要求1至5任一項所述的組合隔振器，其特征在于，所述碟形彈簧組(6)中具有至少兩個碟形彈簧。
7.根據權利要求6所述的組合隔振器，其特征在于，所述碟形彈簧組(6)是多個對合或疊合方式配置的碟形彈簧。
8.根據權利要求6所述的組合隔振器，其特征在于，所述碟形彈簧組(6)是多個疊合和對合方式復合配置的碟形彈簧。
9.根據權利要求6所述的組合隔振器，其特征在于，所述碟形彈簧在內外圓周端面加工有支承面，所述支承面寬度為碟形彈簧外徑的1/150。
10.根據權利要求6所述的組合隔振器，其特征在于，所述底蓋(4)容置部(41)頂面至所述法蘭盤頂蓋(1)底面的距離，大于所述殼體(3)頂面至所述法蘭盤頂蓋(1)底面的距離。
【文檔編號】F16F7/104GK103671672SQ201310482385
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年10月15日 優先權日:2013年10月15日
【發明者】劉仁洪, 張俊嵩, 康玲, 王廣源, 屈化民 申請人:中國科學院高能物理研究所