一种负刚度阻尼隔振器

专利摘要:
本实用新型公开了一种负刚度阻尼隔振器，属于机电设备隔振技术领域，一种负刚度阻尼隔振器，包括支撑底板，负刚度元件，固定在支撑底板的顶部，颗粒阻尼元件，固定套设在负刚度元件上，将负刚度元件的一部分包围在内，通过螺纹紧固件将所需隔振物可拆卸固定在颗粒阻尼元件顶部。本实用新型的负刚度阻尼隔振器通过负刚度元件和颗粒阻尼元件的结合，既能够满足设备隔振要求、又能够提供高阻尼效应。
公开号:CN214331303U
申请号:CN202020866998.4U
申请日:2020-05-21
公开日:2021-10-01
发明作者:于敬军
申请人:Suning Jinghe Trading Co ltd；
IPC主号:F16F7-00

专利说明:
[n0001] 本实用新型属于机电设备隔振技术领域，尤其涉及一种负刚度阻尼隔振器。
[n0002] 振动无处不在，在建筑及机电设备、船舶、海洋等工程中的设备的振动无处不在，如建筑暖通设备的水泵、风机、电机等机械设备产生的机激励不可避免且持续时间长、激励值大，剧烈的振动产生强大的噪声，该噪声值在墙体、船体等高刚度结构体中，不仅会影响到设备的正常运行、还会引起结构的疲劳损伤以及危害工作人员、业主等人员的健康。因此，采取有效的措施降低振动具有重要的意义。
[n0003] 高性能的隔振器一直是隔振行业研究的热点话题，目前，机电设备的隔振常常采用橡胶隔振器或弹簧隔振器，橡胶隔振器的隔振效率与橡胶结构的刚度相关，刚度越小，其隔振性能越好，但是有效载荷就会越小，另外，目前大部分机电设备的振动存在低频振动，由于橡胶隔振器的固有属性，其固有频率一般都较高；弹簧隔振器由于其固有频率低而广泛使用，但由于有弹簧隔振器的阻尼小，无法耗能，在设备底部增加弹簧隔振器后，设备振动会放大，从而加剧设备的疲劳，影响设备的使用寿命。
[n0004] 本实用新型的目的在于提出一种负刚度阻尼隔振器，通过负刚度元件和颗粒阻尼元件的结合，既能够满足设备隔振要求、又能够提供高阻尼效应。
[n0005] 为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
[n0006] 本实用新型提供的一种负刚度阻尼隔振器，包括支撑底板，负刚度元件，固定在支撑底板的顶部，颗粒阻尼元件，固定套设在负刚度元件上，将负刚度元件的一部分包围在内，通过螺纹紧固件将所需隔振物可拆卸固定在颗粒阻尼元件顶部。
[n0007] 优选地，颗粒阻尼元件包括阻尼颗粒、放置壳、以及承载盖板，放置壳的中部具有用于容纳部分负刚度元件的第一腔体，放置壳的外围开设有用于填充阻尼颗粒的第二腔体，第二腔体将第一腔体包围在内，放置壳的顶部固定有承载盖板，承载盖板将第二腔体封闭。
[n0008] 优选地，阻尼颗粒为直径0.001-100mm的球体、长短轴长度均为0.001-100mm的椭球体、边长为0.001-100mm的规则多面体或边长为0.001-100mm的不规则多面体，阻尼颗粒为表面摩擦因子为0.01-0.99，表面恢复系数为0.3-0.8，密度为0.1-30g/cm³的金属、非金属或高分子复合材料，阻尼颗粒的填充率为92-97％。
[n0009] 优选地，放置壳为金属、非金属或高分子复合材料的薄板构成的空腔结构，薄板的厚度为1mm-10mm。
[n0010] 优选地，负刚度元件采用聚氨酯材料制成，硬度值为90-110，负刚度元件的内部具有若干负刚度梁，若干负刚度梁相连并形成若干贯穿负刚度元件的通孔，若干通孔均匀分布。
[n0011] 优选地，负刚度梁与水平方向的夹角为α，α＝3°-60°。
[n0012] 优选地，还包括防滑挡板，防滑挡板设置在支撑底板的顶部且将负刚度元件包围在内。
[n0013] 优选地，支撑底板的厚度为大于4mm的金属或非金属板，支撑底板的底部设置有防滑橡胶或防滑花纹。
[n0014] 优选地，负刚度元件与阻尼颗粒元件、底板之间的连接方式为螺纹连接、焊接或粘接。
[n0015] 优选地，承载盖板的顶部开设有螺纹槽，螺纹槽与螺纹紧固件螺纹配合。
[n0016] 本实用新型的有益效果为：
[n0017] 1、通过负刚度元件和颗粒阻尼元件的结合，既能够满足设备隔振要求、又能够提供高阻尼效应。
[n0018] 2、本负刚度阻尼隔振器工作时，当外部扰动较小时，主要通过负刚度元件耗能，隔离振动，当外部扰动较大时，负刚度元件起承载作用，颗粒阻尼元件起耗能作用，使得结构在动载下具有高的阻尼耗能功能，从而提高结构的耗能能力和可重复使用性。
[n0019] 3、通过对负刚度梁的角度及设置方式以确保产生良好的负刚度效应。
[n0020] 4、通过对阻尼颗粒各参数的设置，使颗粒阻尼元件具有良好的阻尼效果。
[n0021] 5、通过防滑挡板和支撑底板底部设置的防滑橡胶或防滑花纹，起到良好的防滑作用。
[n0022] 图1是本实用新型的主视结构示意图。
[n0023] 图2是本实用新型放置壳的剖视结构示意图。
[n0024] 图3是本实用新型放置壳的第一种俯视结构示意图。
[n0025] 图4是本实用新型放置壳的第二种俯视结构示意图。
[n0026] 图5是图1中A的放大示意图。
[n0027] 附图中的标记为：1-支撑底板，2-负刚度元件，21-负刚度梁，22-通孔，3-颗粒阻尼元件，31-阻尼颗粒，32-放置壳，33-承载盖板，34-第一腔体，35-第二腔体，4-螺纹紧固件，5-防滑挡板，6-螺纹槽。
[n0028] 现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
[n0029] 本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[n0030] 如图1至图5所示，本实施例中提供的一种负刚度阻尼隔振器，包括支撑底板1、负刚度元件2、以及颗粒阻尼元件3，负刚度元件2固定在支撑底板1的顶部，通过将颗粒阻尼元件3固定套设在负刚度元件2上，将负刚度元件2的上部分包围在内，既能够满足设备隔振要求、又能够提供高阻尼效应，通过螺纹紧固件4将所需隔振物可拆卸固定在颗粒阻尼元件3顶部，本实施例的螺纹紧固件4为螺栓。本负刚度阻尼隔振器工作时，当外部扰动较小时，主要通过负刚度元件2耗能，隔离振动，当外部扰动较大时，负刚度元件 2起承载作用，颗粒阻尼元件3起耗能作用，使得结构在动载下具有高的阻尼耗能功能，从而提高结构的耗能能力和可重复使用性。
[n0031] 进一步的，颗粒阻尼元件3包括阻尼颗粒31、放置壳32、以及承载盖板33，放置壳32的中部具有用于容纳部分负刚度元件2的第一腔体34，放置壳的外围开设有用于填充阻尼颗粒31的第二腔体35，第二腔体35将第一腔体34包围在内，以确保阻尼颗粒31包裹在负刚度元件2外部，本实施例的第一腔体34和第二腔体35均呈环状，如图3所示，当然了，第一腔体34和第二腔体35的形状根据需求设置，也可以是矩形等其它形状，当第一腔体34和第二腔体35均为矩形时，如图4所示。放置壳32的顶部固定有承载盖板 33，承载盖板33将第二腔体35封闭。阻尼颗粒31的关键参数主要包括粒径及表面参数，当粒径过大时，粒子的碰撞不过充分激烈，当粒子粒径过小时，可近似认成一个固体物质，大多数时候表现为质量效果，难以表现出阻尼效应。具体的，本实施例的阻尼颗粒31为直径2mm的球体、长短轴长度均为2mm的椭球体、边长为2mm的规则多面体或边长为2mm 的不规则多面体，表面摩擦因子为0.1，表面恢复系数为0.7，密度为0.1-30g/cm³。填充率及材质是影响阻尼效果程度的重要参数。我们可以将承载装置及受承载装置在受到激扰后到稳定所需的时间定义为颗粒阻尼效果的表达。那么不同的粒子填充率、不同的材质会有着不同的阻尼效果，影响着稳定所需的时间，本实施例的阻尼颗粒31为铁合金颗粒，阻尼颗粒31的填充率为95％。放置壳32为金属、非金属或高分子复合材料的薄板构成的空腔结构，薄板的厚度为1mm-10mm，本实施例的放置壳32材质为金属。
[n0032] 进一步的，本实施例的负刚度元件2采用聚氨酯材料制成，硬度值为100，负刚度元件2的内部具有若干负刚度梁21，若干负刚度梁21相连并形成若干贯穿负刚度元件2的通孔22，其中，负度梁与水平方向的夹角为α，α＝3°-60°，负刚度梁21形成的多孔结构在界面上呈均匀分布。负刚度梁21的角度及设置方式以确保产生良好的负刚度效应。当然了，负刚度元件2也可采用其它结构实现，如正负刚度弹簧等。
[n0033] 进一步的，还包括防滑挡板5，防滑挡板5设置在支撑底板1的顶部且将负刚度元件2包围在内，起到防滑作用。
[n0034] 进一步的，支撑底板1的厚度为大于4mm的金属或非金属板，支撑底板1的底部设置有防滑花纹(图未示)，进一步起到防滑作用。
[n0035] 进一步的，负刚度元件2与阻尼颗粒31元件、底板之间的连接方式为螺纹连接、焊接、粘接。本实施例中，负刚度元件2与底板之间的连接方式为粘接，负刚度安远与阻尼颗粒31元件的连接方式为通过螺栓螺纹连接。
[n0036] 进一步的，承载盖板33的顶部开设有螺纹槽6，螺纹槽6与螺纹紧固件4螺纹配合，通过螺纹的方式以确保所需隔振物与本隔振器的可拆卸固定连接。
[n0037] 以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

权利要求:
Claims (10)
[0001] 1.一种负刚度阻尼隔振器，其特征在于：
包括支撑底板；
负刚度元件，固定在所述支撑底板的顶部；
颗粒阻尼元件，固定套设在所述负刚度元件上，将所述负刚度元件的一部分包围在内；
通过螺纹紧固件将所需隔振物可拆卸固定在所述颗粒阻尼元件顶部。
[0002] 2.根据权利要求1所述的负刚度阻尼隔振器，其特征在于：
所述颗粒阻尼元件包括阻尼颗粒、放置壳、以及承载盖板；
所述放置壳的中部具有用于容纳部分所述负刚度元件的第一腔体，所述放置壳的外围开设有用于填充所述阻尼颗粒的第二腔体，所述第二腔体将所述第一腔体包围在内；
所述放置壳的顶部固定有承载盖板，所述承载盖板将所述第二腔体封闭。
[0003] 3.根据权利要求2所述的负刚度阻尼隔振器，其特征在于：
所述阻尼颗粒为直径0.001-100mm的球体、长短轴长度均为0.001-100mm的椭球体、边长为0.001-100mm的规则多面体或边长为0.001-100mm的不规则多面体；
所述阻尼颗粒为表面摩擦因子为0.01-0.99，表面恢复系数为0.3-0.8，密度为0.1-30g/cm³的金属、非金属或高分子复合材料；
所述阻尼颗粒的填充率为92-97％。
[0004] 4.根据权利要求2所述的负刚度阻尼隔振器，其特征在于：
所述放置壳为金属、非金属或高分子复合材料的薄板构成的空腔结构，薄板的厚度为1mm-10mm。
[0005] 5.根据权利要求1所述的负刚度阻尼隔振器，其特征在于：
所述负刚度元件采用聚氨酯材料制成，硬度值为90-110；
所述负刚度元件的内部具有若干负刚度梁，若干所述负刚度梁相连并形成若干贯穿所述负刚度元件的通孔，若干所述通孔均匀分布。
[0006] 6.根据权利要求5所述的负刚度阻尼隔振器，其特征在于：
所述负刚度梁与水平方向的夹角为α，α＝3°-60°。
[0007] 7.根据权利要求1所述的负刚度阻尼隔振器，其特征在于：
还包括防滑挡板；
所述防滑挡板设置在所述支撑底板的顶部且将所述负刚度元件包围在内。
[0008] 8.根据权利要求1所述的负刚度阻尼隔振器，其特征在于：
所述支撑底板的厚度为大于4mm的金属或非金属板；
所述支撑底板的底部设置有防滑橡胶或防滑花纹。
[0009] 9.根据权利要求1所述的负刚度阻尼隔振器，其特征在于：
所述负刚度元件与阻尼颗粒元件、底板之间的连接方式为螺纹连接、焊接或粘接。
[0010] 10.根据权利要求2所述的负刚度阻尼隔振器，其特征在于：
所述承载盖板的顶部开设有螺纹槽，所述螺纹槽与所述螺纹紧固件螺纹配合。

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202020866998.4U|CN214331303U|2020-05-21|2020-05-21|一种负刚度阻尼隔振器|CN202020866998.4U| CN214331303U|2020-05-21|2020-05-21|一种负刚度阻尼隔振器|