阅读说明：本技术 一种液压式低频吸隔振器 (Hydraulic low-frequency vibration absorption isolator ) 是由 赵耀 张赣波 储炜 周维新 于 2019-10-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种液压式低频吸隔振器,属于机械振动控制领域,包括：液压隔振器和液压吸振器；液压隔振器包括波纹管弹性油箱和顶盖；波纹管弹性油箱的圆周面为金属波纹管构造,与波纹管弹性油箱的底座围成油腔；底座上开设有连通油腔与外界的液压油通道；顶盖与波纹管弹性油箱的上端密封配合,顶盖的下部为圆柱凸台构造,圆柱凸台位于油腔内；圆柱凸台的下端面与底座的上端面之间预留一间隙,该间隙等于液压隔振器的限位距离；在顶盖上设有连通外界与油腔的排气通道；液压吸振器包括外接导管和外接液压油缸；外接液压油缸通过外接导管与液压油通道连接。本发明能够实现机械振动宽带和线谱的双重隔振,同时满足大承载力、均匀承载的使用要求。(The invention discloses a hydraulic low-frequency vibration absorption and isolation device, which belongs to the field of mechanical vibration control and comprises the following components: a hydraulic vibration isolator and a hydraulic vibration absorber; the hydraulic vibration isolator comprises a bellows elastic oil tank and a top cover; the circumferential surface of the corrugated pipe elastic oil tank is of a metal corrugated pipe structure, and an oil cavity is formed by the circumferential surface of the corrugated pipe elastic oil tank and the base of the corrugated pipe elastic oil tank in a surrounding manner; a hydraulic oil channel for communicating the oil cavity with the outside is formed in the base; the top cover is in sealing fit with the upper end of the bellows elastic oil tank, the lower part of the top cover is of a cylindrical boss structure, and the cylindrical boss is positioned in the oil cavity; a gap is reserved between the lower end face of the cylindrical boss and the upper end face of the base, and the gap is equal to the limiting distance of the hydraulic vibration isolator; the top cover is provided with an exhaust channel for communicating the outside and the oil cavity; the hydraulic vibration absorber comprises an external guide pipe and an external hydraulic oil cylinder; the external hydraulic oil cylinder is connected with the hydraulic oil channel through an external conduit. The invention can realize the double vibration isolation of the mechanical vibration broadband and the line spectrum, and simultaneously meets the use requirements of large bearing capacity and uniform bearing.)

一种液压式低频吸隔振器

技术领域

本发明属于机械振动控制领域，涉及一种液压式低频吸隔振器，更具体地，涉及一种新型的大承载力、均匀承载的液压式低频吸隔振器。

背景技术

机械振动的特征之一是具有周期性，反映在频谱上是离散的线谱。传统隔振器是按一定比例对各频率成分的振动进行隔离，在较宽的频带内具有较好的隔振效果，可以使全频段振动总量级下降，但很难消除振动线谱。此外，低频隔振也是传统隔振技术的短板，原因在于低刚度和稳定性的矛盾。

机械振动是舰船机械噪声的原发性激振源，随着单层、双层、浮筏等隔振技术的普遍应用，机械振动控制取得显著的治理成效。在宽带振动被有效控制后，低频线谱振动问题愈发突出，成为舰船的“声指纹”特征。传统隔振器不具备消振线谱和低频隔振的能力，必须借助于新型隔振装置技术。

振动控制技术从原理上可以分类为：隔振、吸振和阻振。在这三类振动控制技术中，只有吸振可以消减振动线谱。吸振的原理是附加子振动系统，当子振动系统的固有频率与作用于主振动系统的激励频率或主振动系统的固有频率相当时，子振动系统可以吸收转移主振动系统的振动。隔振的原理是隔离激振力的传递，在舰船机械振动控制中应用最普遍，原因是隔振器在隔离振动的同时也兼承载机械重量。现有技术往往是基于单一的隔振技术或吸振技术，无法实现机械振动宽带和线谱的双重治理。

此外，舰船机械重量很大，要求隔振装置具有大负荷承载力能力，以控制静变形。同时，舰船在航行中会发生升沉、垂荡、横摇、纵摇等运动，要求隔振装置可以自行调节均衡承载。

申请号为CN 106594162 A的发明专利，公开一种液压式的动力***振隔振装置，作为隔离螺旋桨脉动推力激励的轴系纵向振动的动力***振机构。由于推力轴承承载和传递螺旋桨的静推力，所述***振隔振装置必须具有大承载能力，但是该专利缺乏相应的设计。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种液压式低频吸隔振器，其目的在于，采用液压隔振器承载机械重量并隔离机械低频宽带振动，通过液压力的传导，将机械振动和外扰动引起的机械重心变化产生的不平衡力在液压隔振器上即时分配，自动实现均匀承载；而通过将液压吸振器与液压隔振器直接连通，建立具有液压放大效应的惯性耦合机制，实现动力调谐，从而在线谱频率处发生***振而将线谱频率过滤，实现机械振动线谱的隔离，由此解决现有技术无法实现机械振动宽带和线谱的双重隔振，且承载力不足的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种液压式低频吸隔振器，包括：液压隔振器和液压吸振器；

所述液压隔振器包括波纹管弹性油箱和顶盖；所述波纹管弹性油箱的圆周面为金属波纹管构造，以在轴向提供弹性，所述金属波纹管构造与所述波纹管弹性油箱的底座围成油腔；所述波纹管弹性油箱的底座上开设有连通所述油腔与外界的液压油通道；所述顶盖与所述波纹管弹性油箱的上端密封配合，所述顶盖的下部为圆柱凸台构造，所述圆柱凸台位于所述油腔内；所述圆柱凸台的下端面与所述底座的上端面之间预留一间隙，该间隙等于所述液压隔振器的限位距离；在所述顶盖上设有连通外界与所述油腔的排气通道；

所述液压吸振器包括外接导管和外接液压油缸；所述外接液压油缸通过所述外接导管与所述液压油通道连接，从而将所述液压吸振器连接在所述液压隔振器的振动传递路径中，形成液压惯性耦合，以在共振时吸收振动线谱。

进一步地，所述液压油通道为三通通道，其连接外界的两个开口分别用于连接所述液压吸振器和另一个所述液压隔振器。

进一步地，所述排气通道为三通通道，其一个开口连接外界，两个开口连接所述油腔。

进一步地，所述排气通道连接外界的开口上设有螺钉。

进一步地，所述顶盖与所述波纹管弹性油箱通过螺栓紧固连接，且在水平与竖直结合面上均采用密封元件进行密封。

进一步地，所述金属波纹管构造为三层金属波纹管。

进一步地，所述金属波纹管构造为单层金属波纹管。

总体而言，本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)大承载力：按照本发明设计的构造，所述液压隔振器的大承载力来源于金属波纹管弹性力和流体介质液压力，一个相当于金属弹簧，一个相当于液压弹簧，两者并联；而金属波纹管弹性力与波纹数有关，液压力正比于所述顶盖端面面积和所注入流体介质压力，在顶盖端面面积一定时，注入所需要压力的流体介质就可以调节承载力；因此，本发明通过金属波纹管弹性油箱和流体介质共同承载机械重量，承载力易于设计和调节，在金属弹力和液压双重作用下，能够具备承载几十至百吨级大型机械重量的能力。

(2)均匀承载：本发明中所述液压隔振器的均匀承载来源于流体介质的压力传导；按照本发明的构造，可以将单个或一组液压隔振器一起安装在被隔振机械和基础之间，液压隔振器之间通过底座的直通孔、外接的液压管路互相连通，机械振动以及外扰动引起的机械重心变化产生的局部不平衡力，则可以经流体介质的传导即时重新分配，使得液压隔振器始终保持均衡受载状态；因此，本发明的构造能够充分利用液压介质的流动性，实时传导机械振动或外扰动引起的不平衡力，使液压隔振器始终处于自行均衡受载状态，尤其适应舰船航行浮态随时变化的使用环境。

(3)低频隔振：低频隔振特性来源于接入液压吸隔振器后带来的液压放大效应，其液压放大倍率是金属波纹管弹性油箱截面积与外接导管通道面积比值的平方，由于金属波纹管弹性油箱截面积很大，而外接导管通道面积又很小，两者比值的平方将达到很高的量级；这样，常规尺寸的金属波纹管弹性油箱就可以提供很大的刚度，而外接导管中流体介质也具有很大的“视在”质量；利用本发明的隔振器进行机械隔振时，隔振系统的有效质量是振源质量与外接导管内流体介质“视在”质量之和，而不仅仅只有振源质量；因此，本发明可以在不降低隔振器刚度的情况下，提供很大的流体附加质量，进而具有更低的安装频率和隔振起始频率，实现低频隔振。此外，本发明的液压吸振器所采用的外接导管和外接油缸均可以采用液压通用元件，直接连接液压隔振器即可接入液压隔振器的振动传递路径中，形成集隔振和吸振于一体的液压吸隔振器。

(4)线谱消振：一方面，金属波纹管的弹性和流体介质的可压缩性能够隔离机械低频宽带振动；另一方面，由于所述外接导管和外接油缸组成液压吸振器，连接在振动传递路径中，导管中流体介质振动产生惯性力，油缸中流体介质振动产生弹性力，在线谱频率处惯性力与弹性力相互抵消，从而能够吸收振动线谱；因此，本发明具有***振隔振特性，可以在线谱频率处发生***振，阻断线谱的传递。

(5)刚度可调节：充分利用流体介质的体积弹性模量与压力相关的特性，注入不同压力的流体介质可以改变弹性油箱刚度，进而调节隔振器的固有频率和隔振系统的安装频率。

(6)无蠕变：本发明的油箱采用金属材料制造，没有会发生蠕变效应的橡胶等非金属材料，变形状态稳定；

(7)高可靠性：本发明结构简单，可以直接由液压系统的通用元件组成，同时考虑结构设计安全，通过圆柱凸台提供应急保护，保证机械运行安全；具体地，顶盖的圆柱凸台的作用包括：①作为限位器，保证隔振系统的稳定性；②减少注油量，圆柱凸台填充油腔空间，减小油箱有效容积；③保护弹性油箱，在密封失效发生漏油事故时，金属波纹管弹性油箱随顶盖受压下沉，圆柱凸台接触金属波纹管弹性油箱底部承载机械重量，避免油箱主体受损。

附图说明

图1是本发明的液压式低频吸隔振器的实施例1示意图。

图2是本发明的液压式低频吸隔振器的实施例2示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-液压隔振器，2-液压吸振器，3-波纹管弹性油箱，4-顶盖，5-螺钉，6-螺栓，7-密封元件，8-外接导管，9-外接液压油缸，10-油腔，11-排气通道，12-液压油通道。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

【实施例1】

如图1所示，本实施例的液压式低频吸隔振器包括液压隔振器1和液压吸振器2。

液压隔振器1由波纹管弹性油箱3和顶盖4组成。优选地，本实施例中波纹管弹性油箱3的圆周面是三层金属波纹管构造，能够在竖直方向提供较好的弹性。金属波纹管构造与底座围成油腔10。在波纹管弹性油箱3的底座中心开一个直通孔，在周向开两个直通孔，三个直通孔在内部连通形成三通通道，作为液压油通道12。其中，底座周向的一个直通孔作为液压吸振器2的连接接口，另一个直通孔作为相邻的其他液压隔振器的连接接口，以便于实现多液压隔振器的串联工作。顶盖4下部为圆柱凸台结构，顶盖4的圆柱凸台下端面与波纹管弹性油箱3的底座上端面相接近，其间隙值等于液压隔振器1的限位距离，以保证隔振系统的稳定性。圆柱凸台的作用还包括：

①作为限位器，保证隔振系统的稳定性；

②填充波纹管弹性油箱3的内部空间，减少注油量；

③保护油箱，在密封失效发生漏油事故时，波纹管弹性油箱3下沉，承载机械重量。

优选地在顶盖4的中心和圆柱凸台周向开内部连通的直通孔形成三通通道，外部开口用螺钉5旋紧，作为液压油的排气通道11。顶盖4与波纹管弹性油箱3通过螺栓6紧固连接，在水平和竖直位置的两个结合面均采用密封元件7进行可靠密封。

液压吸振器2由外接导管8和外接液压油缸9组成，外接导管8相当于惯性元件，外接液压油缸9相当于弹性元件，外接导管8和外接液压油缸9均可采用常规通用液压器件。液压吸振器2连接在液压隔振器1的振动传递路径中，形成液压惯性耦合，在共振时吸收振动线谱。

下面对本实施例的液压式低频吸隔振器的工作原理进行介绍。

在实际工程中，采用数个本发明的液压吸隔振器进行机械隔振设计，各液压隔振器之间通过液压管路互相连接，波纹管弹性油箱中液压油相互连通，形成一个连通器，共同承载机械重量，并即时传递分配机械不平衡力，使得液压隔振器始终保持均衡承载状态。液压隔振器的承载力正比于所注入液压油的压力，可以达到很大的承载力使用要求。液压隔振器的弹性力隔离机械宽频振动，机械振动线谱由液压隔振器相连接的液压吸振器进行吸收。由于液压吸振器的连接数量可自由选择，根据需要连接在不同液压隔振器1的振动路径上即可，为多线谱隔振提供可行的技术途径。

【实施例2】

如图1所示，本实施例的液压式低频吸隔振器与实施例1所述结构的区别在于将波纹管弹性油箱3改变为单波纹管构造，其他结构基本相同，作适应性的变化即可。单波纹管弹性不及三波纹管弹性，但制造工艺相对简单，适合在轻载隔振场景下应用。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。