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国际刊号:1004-6801
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气动准零非线性隔振器的刚度特性与参数调控
Stiffness Properties and Tuning Analysis for the Smooth Type Pneumatic Quasi-zero Vibration Isolator
  
DOI:10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2020.03.013
中文关键词:  低频  重载  准零刚度  非线性动力学  过载加速度
英文关键词:low frequency  heavy duty  quasi-zero stiffness  nonlinear dynamics  overloading acceleration
基金项目:(中央高校基本科研业务费专项基金资助项目(NS2019011)
作者单位
陈春1,高雪2,滕汉东2 (1.中国石化销售股份有限公司华东分公司扬州225002)(2.南京航空航天大学航空学院南京210016) 
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中文摘要:
      针对大载荷、低动态频率的机械装备的隔振需求,提出了气动准零刚度非线性隔振技术方案,利用气体负压为静载、波纹管结构提供动刚度,实现了隔振装置的高静态低动态刚度特性。阐述了光滑型气动准零隔振器的结构及工作原理,根据气体状态方程推导了隔振装置的非线性刚度理论模型。为了得到符合设计要求的刚度特性,分别研究了气体占比与初始压强等参数对隔振装置刚度特性的调控规律,发现了合理的气/液比例,既可以实现较低的动态刚度,同时起到大幅振动下位移限位的效果。探讨了过载加速度对隔振系统固有特性的影响,研究发现,过载的存在使得隔振静平衡位置偏离设计的平衡点,因此其线化系统固有频率会发生较明显的变化,这是工程设计根据实际情况需要考量的一点。
英文摘要:
      Light of the mechanical equipment of heavy-duty and low dynamic frequency, the pneumatic quasi-zero stiffness nonlinear vibration isolation technique is proposed. The presented technique employs negative gas pressure to produce the static bearing capacity, and the low dynamic stiffness is provided by the elastic bellows structure. Hence, the given isolator possesses the high-static-and-low dynamic (HSLD) stiffness. First, the structure and the working principle of the smooth type isolation device is introduced. Then, the isolator’s nonlinear stiffness model is derived based on the gas state equation. Furthermore, the influence of physics parameters including gas proportion and gas pressure on the elastic restoring force is discussed. The results show that a proper gas proportion can tune the low dynamic stiffness of the isolator, and limit the maximum amplitude. Moreover, the effects of overloading acceleration on the inherent frequency of the isolation system are examined. It is found that overloading acceleration diverges the static equilibrium position away from its original point. As a result, the corresponding change of the natural frequency of the linearized system deteriorates the performance of vibration isolation which should be taken into consideration in engineering.
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