可調式非線性雙層隔振裝置的制作方法

本實用新型屬于振動噪聲控制技術領域，特別涉及非線性隔振裝置。

背景技術：

傳統單層線性隔振器的有效隔振帶寬受到自身剛度的制約。對于線性隔振器而言，為提高其對低頻振動的隔離能力，需要降低其動態剛度，導致其靜態剛度也隨之變弱，從而降低了其承載能力，不利于隔振器的靜穩性。因此，國內外學者提出了“低動態剛度高靜態剛度”的非線性隔振理論，即通過在傳統線性隔振器中引入帶負剛度的非線性結構，使其抵消原隔振器的線性剛度，從而實現“低動態剛度”，提高低頻隔振效果；而非線性結構的非線性剛度則保證了隔振器的靜載荷承載能力，實現了“高靜態剛度”，有利于靜穩性。然而多數非線性結構是通過屈曲梁、布置橫向彈簧等機械方式實現，導致這些非線性結構的負剛度特性難以控制。

技術實現要素：

本實用新型的目的是：提供一種可調式非線性雙層隔振裝置，不僅提高隔振裝置的有效隔振帶寬，使其具有良好的低頻隔振能力，而且可以精準調整隔振裝置產生的負剛度，從而能準確調整隔振裝置的動態剛度，快速準確改變裝置的隔振性能。

本實用新型的技術方案是：一種可調式非線性雙層隔振裝置，它包括：上層非線性級，下層減振器和側板；

上層非線性級包括：連接板，磁鐵支撐臺，環形磁鐵，線圈磁鐵，導桿，螺旋彈簧，卡座，底板；

連接板上設置有用于連接被隔振設備的通孔；

磁鐵支撐臺為圓柱結構，其一端與連接板底部中心連接,另一端套裝環形磁鐵，通過磁力固定，環形磁鐵充磁方向沿徑向；

底板為中間具有凸臺的長方形結構，凸臺中部具有向上延伸的開口的矩形結構；

線圈磁鐵為圓柱結構，其磁極方向沿圓柱軸線，外圓周的凹槽上纏繞線圈，四個線圈磁鐵一端分別與底板上矩形結構的四個內側面相連，軸線水平且N級指向中心；

螺旋彈簧上端卡在導桿上，下端卡在卡座上；四個導桿分別布置在連接板四個角的位置,具體為:導桿的一端與連接板相連,另一端穿過固定在底板上的卡座的中心光孔，且與該中心光孔間隙配合，保證連接板能相對底板沿導桿的軸向運動；

上層非線性級的四周分別通過四塊側板封閉；

四個下層減振器分別設置在上層非線性級底部四個角的位置。本實用新型的工作過程為：首先將被隔離設備的機腳與本實用新型的連接板連接，然后將線圈磁鐵上的線圈接通可控電流源。環形磁鐵的N級與線圈磁鐵的N級距離為d，產生互斥力的豎直分量為f，當環形磁鐵偏離線圈磁鐵軸線的距離為x時，互斥力豎直分量為：

其中，η₀為導磁系數，M₁為環形磁鐵的磁極強度，M₂為4個線圈磁鐵的總磁極強度。其中，線圈磁鐵的磁極強度M₂可通過改變線圈電流I的方向和大小進行調整。由于四個螺旋彈簧提供的正剛度為K，所以非線性級總的線性剛度為：K-3η₀M₁M₂/2πd⁵，三次非線性剛度為15η₀M₁M₂/4πd⁷。當調整線圈電流I改變線圈磁鐵的磁極強度M₂，可使線性剛度K-3η₀M₁M₂/2πd⁵＝0，實現零動態剛度，從而提高了低頻區域的隔振性能。設備振動通過上層非線性級之后，再經過下層減振器，高頻成分的隔振效果得到進一步提升。而三次非線性剛度能提供高靜態剛度，保證裝置的靜穩性。

有益效果：本實用新型具有低動態剛度、高靜態剛度的特點，能在保證隔振裝置靜穩性的同時，顯著提升裝置在低頻段的隔振效果，采用雙層隔振構型，能顯著提升裝置在高頻段的隔振效果。可以通過控制線圈電流大小和方向，精準調整隔振裝置產生的負剛度，從而能準確調整隔振裝置的動態剛度，快速準確改變裝置的隔振性能。本實用新型還具有響應速度快，可靠性好的特點，可使用本實用新型進行有效的振動控制。

附圖說明

圖1為本實用新型整體結構示意圖；

圖2為本實用新型上層非線性級和下層BE60減振器的連接示意圖；

圖3為本實用新型短側板和長側板的安裝示意圖；

圖4、圖5為本實用新型非線性級的結構爆炸圖；

圖6為拆除連接板后的本實用新型俯視圖；

圖7為本實用新型工作過程示意圖。

具體實施方式

參見附圖，一種可調式非線性雙層隔振裝置，它包括：上層非線性級1，下層減振器2，兩塊短側板3，兩塊長側板4和螺栓組件5；

上層非線性級1包括：連接板1-1，M16螺母1-2，磁鐵支撐臺1-3，環形磁鐵1-4，線圈磁鐵1-5，導桿1-6，螺旋彈簧1-7，卡座1-8，底板1-9；連接板1-1為由兩個長方形板正交連接后形成的結構，4個通孔1A分布在其頂部長方形板的四個角上，用于連接被隔振設備，4個用于連接導桿1-6的螺紋孔1B分布在底部長方形板的四個角上，連接板1-1底部中心有螺紋盲孔1G；磁鐵支撐臺1-3為一個階梯型圓柱結構，直徑較大的部分外圓周攻有螺紋，擰入連接板1-1底部中心的螺紋盲孔1G，并進行防松緊固；環形磁鐵1-4為圓環形結構，充磁方向沿徑向，其內圈套在磁鐵支撐臺1-3的直徑較小部分，通過磁力固定；線圈磁鐵1-5為圓柱結構，其磁極方向沿圓柱軸線，外側凹槽上纏繞線圈，其一端有小凸臺，凸臺外圓周攻有螺紋，4個線圈磁鐵1-5螺紋端分別擰入底板1-9中部方形盒子的4個側壁螺紋孔1F內，軸線水平且N級指向中心；螺旋彈簧1-7為普通圓柱螺旋彈簧，兩端圈磨平，上端卡在導桿1-6上，下端卡在卡座1-8上；導桿1-6為階梯軸結構，一端攻有螺紋，另一端為光軸，中部為六邊形薄片結構，用于卡住螺旋彈簧1-7的端圈，導桿1-6的螺紋部分擰入連接板1-1上的螺紋孔1B，并通過M16螺母1-2將導桿1-6和連接板1-1緊固；卡座1-8為圓柱結構，中心有貫穿的光孔，外圓周攻有螺紋，上端為六邊形薄片結構用于卡住螺旋彈簧1-7的端圈，卡座1-的8螺紋部分擰入底板1-9上的螺紋孔1C，并通過M16螺母1-2緊固；導桿1-6的細桿部分穿過卡座1-8的中心光孔，且與該中心光孔壁存在1mm的間隙，保證連接板1-1能相對底板1-9沿導桿1-6的軸向運動；

底板1-9為一個中間有凸臺的長方形結構，四角各有1個通孔1D，用于連接減振器2，凸臺邊緣沿長邊方向開有凹槽，短邊方向各有3個螺紋孔1E，用于連接短側板3，凸臺四角上各有1個螺紋孔1C，用于連接卡座1-8，凸臺中部有方形盒狀結構，該方形盒狀結構的四壁上各有1個螺紋孔1F；

下層減振器2為凸臺型橡膠減振器，為市購產品；4個下層減振器2分別通過螺栓組件5與上層非線性級1連接；

短側板3為長方形板結構，底部有3個通孔3A，兩側對稱開有槽3B；2塊短側板3分別通過3個螺栓與上層非線性級1連接；

長側板4為長方形板結構，中間開有長方形窗口4B，兩側有凸臺，凸臺側面布置了3個螺紋孔4A；2塊長側板4的長邊分別插入底板1-9兩邊的凹槽，短邊則插入短側板3側邊的槽3B后通過3個螺栓與短側板3連接；

螺栓組件5由螺栓5-1、彈簧墊圈5-2和平墊圈5-3組成，均為市購標準件。

線圈磁鐵1-5由電流源或控制電路供電。

環形磁鐵1-4和線圈磁鐵1-5為釹鐵硼高性能的稀土永磁體或高性能永磁體。