艦船顯控臺用抗強(qiáng)沖擊、抗傾斜隔振器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及電子設(shè)備振動、沖擊噪聲控制領(lǐng)域，具體是一種艦船顯控臺用抗 強(qiáng)沖擊、抗傾斜隔振器。
【背景技術(shù)】
[0002] 艦船顯控臺是電子設(shè)備系統(tǒng)的終端顯示設(shè)備，是操作人員與設(shè)備（人-機(jī)）交流 界面的關(guān)鍵設(shè)備，其隔振系統(tǒng)用隔振器應(yīng)滿足如下要求：
[0003] 1、在艦船搖擺時，顯示設(shè)備隔振系統(tǒng)應(yīng)具有抗傾斜能力，要求人機(jī)相對位移很小， 以保證操作人員仍能看清楚顯示器上的圖形和符號。
[0004] 目前，HJB204-1999《艦船電子裝備抗惡劣環(huán)境設(shè)計要求》中規(guī)定采用背架隔振系 統(tǒng)，即在機(jī)柜背部安裝2個背架隔振器提高其穩(wěn)定性，如圖2 (a)。當(dāng)顯控臺無法或不允許安 裝背架隔振器時，則變?yōu)闊o背架隔振系統(tǒng)，如圖2 (b)，因此要求底部隔振器在保留原功能的 同時，還應(yīng)增加背架隔振器的功能，即具有抗傾斜和較好的自復(fù)位能力。
[0005] 2、由于艦船自身產(chǎn)生的干擾頻率范圍很小，根據(jù)GJB150. 16A中表C9的振動試驗 量值要求，一般水面艦船和潛艇正弦振動頻率為l-60Hz(l-16Hz振幅1mm;16-60Hzlg)，為 了得到較好的隔振效果，其隔振器固有頻率fn必須低，一般fn彡6Hz，在8Hz左右開始隔 振。試驗表明，鋼絲繩隔振器（fn~ 15Hz，到21Hz開始隔振），橡膠隔振器（fn~ 20Hz， 28. 3Hz開始隔振），在人眼可分辨的圖形變更頻率fn< 24Hz(即每秒更換24次）時，均處 于放大或減振效果很差的頻率范圍內(nèi)，造成操作人員無法分辨圖形及文字符號。
[0006] 3、由于GJB150. 30A-2009艦船沖擊試驗的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)至今尚未頒布實行，其強(qiáng)沖 擊試驗仍按GJB150. 18-86中試驗十《艦船設(shè)備的沖擊試驗》進(jìn)行。顯控設(shè)備是A級設(shè)備， 即該類設(shè)備是對艦船連續(xù)作戰(zhàn)和安全必不可少的設(shè)備，其性能在沖擊時和沖擊后應(yīng)無明顯 變化。因此，要求該類設(shè)備的隔振系統(tǒng)具有較好緩沖特性，在沖擊時和沖擊后，隔振器的彈 性元件和結(jié)構(gòu)件的應(yīng)力均在安全應(yīng)力（即彈性限）范圍內(nèi)，其彈性特性和阻尼特性均應(yīng)無 明顯變化。
[0007] 申請?zhí)枮?3131862. 2的中國專利公開了一種模塊化抗沖擊型無峰隔振器，該隔 振器如圖3所示，雖然也具有一定的抗沖擊性能，但是其具有以下缺點(diǎn)：
[0008] 1、采用線性螺旋簧作為主承載簧，隔振器剛度較小，復(fù)位困難。
[0009] 2、隔振器要求的無諧振峰傳遞特性所需的金屬干摩擦阻尼由直簧片與帽蓋之間 的干摩擦力產(chǎn)生，垂向強(qiáng)沖擊時，帽蓋位移增大后，彎簧片和直簧片同時工作，造成直簧片 應(yīng)力過大而發(fā)生永久性變形，使振動阻尼喪失，無法保持無諧振峰特性。并且帽蓋外凸緣與 該簧片組合的直簧片接觸時，彎簧片與帽蓋外凸緣之間間隙現(xiàn)為1. 5mm，由于間隙過大，水 平?jīng)_擊易造成直、彎簧片永久變形。帽蓋與直簧片間的接觸點(diǎn)之間表面擠壓應(yīng)力易沖擊成 凹痕。
[0010] 3、僅具有設(shè)備垂向向下沖擊時的緩沖限位墊結(jié)構(gòu)，缺少應(yīng)對設(shè)備垂向向上沖擊的 緩沖限位結(jié)構(gòu)。 【實用新型內(nèi)容】
[0011] 本實用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供了一種無背架隔振系統(tǒng)的艦船顯控臺 用抗強(qiáng)沖擊、抗傾斜隔振器，具有彈性自復(fù)位抗傾斜功能，在經(jīng)受強(qiáng)沖擊后仍能保持原有隔 振性能。
[0012] 本實用新型包括底座，底座內(nèi)圓底部固定有底板，底座的頂部固定有上蓋，底座、 底板和上蓋共同組成該隔振器的外殼；上蓋中心孔內(nèi)插有一個調(diào)節(jié)螺栓，調(diào)節(jié)螺栓上部固 定有帽蓋，帽蓋下部沿調(diào)節(jié)螺栓軸向方向伸入底座內(nèi)部，其特征在于：帽蓋下端為外凸緣結(jié) 構(gòu)，外凸緣與底板之間連接有圓錐簧；調(diào)節(jié)螺栓下部套有調(diào)節(jié)螺母，調(diào)節(jié)螺母與底板之間連 接有螺旋簧，螺旋簧與圓錐簧形成并聯(lián)結(jié)構(gòu)；底座的內(nèi)圓中設(shè)有將帽蓋的外凸緣包圍的阻 尼緩沖簧片。
[0013] 采用非線性錐彈簧和線性螺旋簧并聯(lián)，由圖10可見，在Wo載荷作用下，并聯(lián)彈簧 工作點(diǎn)為0處，當(dāng)sv < 2mm時，近似線性特性，0點(diǎn)的并聯(lián)剛度Ko由隔振器所要求的fn 確定，1、1(2在0點(diǎn)的斜率K1Q、K2Q由設(shè)備重心偏心情況合理分配，偏心大，K1Q>K2Q，偏心小， K1(^K2(I。當(dāng)傾斜時，圖8左右兩邊彈簧支承點(diǎn)分別在|SM|的A點(diǎn)和B點(diǎn)位置，其斜率即 剛度K~dF/dS則相差很大，KB>>KA。因此，在圖8(c)中，顯控臺向右傾斜，右側(cè)并聯(lián)彈 簧的剛度為KB，反力為FB，而左側(cè)并聯(lián)彈簧的剛度為KA，反力為FA，由此可見，F(xiàn)B> >FA。
[0014] 若采用一根剛度為Ko的線性主螺旋簧時，則在SM的B'點(diǎn)處的反力為FB'，顯然 FB>FB'，則恢復(fù)力矩可增加AM=(FB_FB' )atg0。當(dāng)隔振器受到較大的水平?jīng)_擊時，由 于大大增加了恢復(fù)力矩，達(dá)到了彈性自復(fù)位和抗傾斜的效果。
[0015] 進(jìn)一步改進(jìn)，阻尼緩沖簧片包括間隔設(shè)置的直簧片和彎簧片，通過開口調(diào)節(jié)環(huán)、錐 環(huán)與隔振器外殼壓緊；靜態(tài)時直簧片和帽蓋外凸緣之間的距離與彎簧片和帽蓋外凸緣之間 的距離差小于等于0. 5_，受到水平?jīng)_擊時直簧片變形最多0. 5_后彎簧片參加工作。將彎 簧片與直簧片之間的間隙由S彡1.5_降低到S<〇.5_，可極大地降低直簧片的擠壓應(yīng) 力和彎曲應(yīng)力。
[0016] 直簧片中部阻尼區(qū)為直線結(jié)構(gòu)，上下部非阻尼區(qū)為曲線結(jié)構(gòu)，帽蓋的外凸緣僅在 阻尼區(qū)運(yùn)動時與直簧片接觸。改變原先直彎簧片在垂向沖擊位移較大時同時參與工作的設(shè) 計理念，即在垂向沖擊位移大于振動位移后，直簧片后退遠(yuǎn)離帽蓋外凸緣，不參與工作，直 簧片中不產(chǎn)生沖擊應(yīng)力，達(dá)到抑制共振所需阻尼力的穩(wěn)定性。
[0017] 進(jìn)一步改進(jìn)，所述的帽蓋外凸緣外表面為球面，其圓弧半徑等于阻尼緩沖簧片組 合成的圓筒內(nèi)半徑，保證帽蓋主軸線與底座軸線發(fā)生傾斜時直簧片均與帽蓋外凸緣接觸， 降低了每片直簧片的應(yīng)力和總摩擦力的穩(wěn)定性。
[0018] 進(jìn)一步改進(jìn)，所述的帽蓋外圓上套有擋圈和橡膠墊，其中擋圈頂部與上蓋貼合，橡 膠墊底部與帽蓋底部的外凸緣貼合，擋圈與橡膠墊之間留有間隙。帽蓋向上沖擊時，作用在 橡膠墊的力通過內(nèi)擋圈傳給上蓋，再通過底座連接螺釘傳到基礎(chǔ)安裝板。遇到強(qiáng)沖擊時可 以起到抑制反彈和限制位移沖擊沖擊的作用。內(nèi)擋圈與帽蓋之間的間隙還可限制帽蓋軸心 線上蓋軸心線之間的傾斜角。
[0019] 進(jìn)一步改進(jìn)，所述的調(diào)節(jié)螺栓與底板之間設(shè)有鋼絲網(wǎng)墊。采用上下兩個緩沖限位 模塊橡膠墊和鋼絲網(wǎng)墊限制沖擊位移，受到強(qiáng)沖擊時可以反彈沖擊，使彎簧片的應(yīng)力始終 在安全應(yīng)力范圍內(nèi)。
[0020] 進(jìn)一步改進(jìn)，在整個阻尼緩沖簧組件外層包一層水平緩沖環(huán)橡膠筒，將帽蓋施加 到簧片所受到的沖擊力直接通過緩沖環(huán)傳遞到底座，可大大降低簧片中的彎曲應(yīng)力。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖2(a)為采用背架隔振系統(tǒng)的艦船顯控臺結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖2(b)為不采用背架隔振系統(tǒng)的艦船顯控臺結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖3為一種模塊化抗沖擊型無峰隔振器的機(jī)構(gòu)示意圖。
[0025] 圖4(a)為一種模塊化抗沖擊型無峰隔振器中帽蓋外凸緣結(jié)構(gòu)與直簧片接觸示意 圖。
[0026] 圖4(b)為一種模塊化抗沖擊型無峰隔振器中受到垂向強(qiáng)沖擊時帽蓋外凸緣結(jié)構(gòu) 與直簧片接觸示意圖。
[0027] 圖4(c)為本實用新型受到垂向強(qiáng)沖擊時帽蓋外凸緣結(jié)構(gòu)與直簧片接觸示意圖。
[0028] 圖5為簧片力學(xué)模型示意圖。
[0029] 圖6(a)為一種模塊化抗沖擊型無峰隔振器中直簧片示意圖。
[0030] 圖6(b)為一種模塊化抗沖擊型無峰隔振器中彎簧片示意圖。
[0031] 圖6(c)為一種模塊化抗沖擊型無峰隔振器中阻尼緩沖簧片受到的沖擊力示意 圖。
[0032] 圖7(a)為本實用新型中直簧片示意圖。
[0033] 圖7(b)為本實用新型中彎簧片示意圖。
[0034] 圖7(c)為本實用新型中阻尼緩沖簧片受到的沖擊力示意圖。
[0035] 圖8(a)為假設(shè)顯控臺的無背架隔振系統(tǒng)由4個底部隔振器組成時質(zhì)心高度示意 圖。
[0036] 圖8(b)為假設(shè)顯控臺的無背架隔振系統(tǒng)由4個底部隔振器組成時重心示意圖。
[0037] 圖8(c)為假設(shè)顯控臺的無背架隔振系統(tǒng)由4個底部隔振器組成，艦船有a傾斜 時，質(zhì)心偏轉(zhuǎn)示意圖。
[0038] 圖9為一種抗傾斜隔振器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039] 圖10為線性螺旋簧與錐彈簧特性曲線。
【具體實施方式】
[0040] 下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。
[0041] 本實用新型的主要結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括底座14,底座14內(nèi)圓底部固定有底板 15,底座14的頂部固定有上蓋6,底座14、底板15和上蓋6共同組成該隔振器的外殼；上蓋 6中心孔內(nèi)插有一個調(diào)節(jié)螺栓2,調(diào)節(jié)螺栓2上部固定有帽蓋3,帽蓋3下部沿調(diào)節(jié)螺栓2軸 向方向伸入底座14內(nèi)部，其特征在于：帽蓋3下端為外凸緣結(jié)構(gòu)，外凸緣與底板15之間連 接有圓錐簧12;調(diào)節(jié)螺栓2下部套有調(diào)節(jié)螺母4,調(diào)節(jié)螺母4與底板15之間連接有螺旋簧 13,螺旋簧13與圓錐簧12形成并聯(lián)結(jié)構(gòu)；底座14的內(nèi)圓中設(shè)有將帽蓋3的外凸緣包圍的 阻尼緩沖簧片9,阻尼緩沖簧片9構(gòu)成的圓筒外套有橡膠筒10。。
[0042] 所述的阻尼緩沖簧片9包括間隔設(shè)置的直簧片和彎簧片，通過開口調(diào)節(jié)環(huán)8、錐環(huán) 7與隔振器外殼壓緊；靜態(tài)時直簧片和帽蓋3外凸緣之間的距離與彎簧片和帽蓋3外凸緣 之間的距離差小于等于〇. 5_，受到水平?jīng)_擊時直簧片變形最多0. 5_后彎簧片參加工作； 直簧片中部阻尼區(qū)為直線結(jié)構(gòu)，上下部非阻尼區(qū)為曲線結(jié)構(gòu)，帽蓋3的外凸緣僅在阻尼區(qū) 運(yùn)動時與直簧片接觸。
[0043] 所述的帽蓋3外凸緣外表面為球面，其圓弧半徑等于阻尼緩沖簧片9組合成的圓 筒內(nèi)半徑。
[0044] 所述的帽蓋3外圓上套有擋圈5和橡膠墊11，其中擋圈5頂部與上蓋6貼合，橡膠 墊11底部與帽蓋3底部的外凸緣貼合，擋圈5與橡膠墊11之間留有間隙。所述的調(diào)節(jié)螺 栓2與底板15之間設(shè)有鋼絲網(wǎng)墊16。
[0045] 本實用新型的設(shè)計要點(diǎn)如下：
[0046]1、抗傾斜與彈性自復(fù)位設(shè)計
[0047] 圖3所示的申請?zhí)枮?3131862. 2的模塊化抗沖擊型無峰隔振器中采用線性螺旋 簧作為主承載簧，由于fn彡5-6Hz，所以其隔振器剛度較小。
[0048] K= (2Jrfn)2 □m!N/m