[发明专利]精密设备用冲击隔离器及其仿真方法

说明书

技术领域：本发明属于冲击隔离技术领域，涉及一种抗冲击隔离器，特别涉及一种用于精密设备的抗冲击隔离器以及仿真方法。

背景技术：舰船在作战中不可避免的会遭受水雷、鱼雷等各类武器的攻击，由此产生的水下非接触爆炸冲击载荷虽然不会直接造成舰体结构的破坏，但是会造成舰用设备发生大面积破坏，进而导致舰船丧失战斗力和生命力。为提高舰用设备的抗冲击能力，已研制出气囊式、橡胶式、钢丝绳等多种弹性安装的抗冲击隔离器，依靠其弹性体的大位移变形能力，发动机、燃气轮机等大部分对精度要求不高的设备已得到了有效的冲击防护。但舰艇上同时存在罗经、炮瞄雷达等测量、探测设备，其对位置精度要求非常高，即使很小的扰动也会导致其一段时间内不能正常工作。对于此类设备用的抗冲击隔离器，需要保持设备能够与舰体近似刚性安装，为实现这一功能，可在隔离器内部设置一定量的预紧载荷，使其能够抵抗外界较小的扰动，而当冲击载荷大于预紧载荷时，依靠内部弹性体的变形降低传递至设备的冲击载荷。因此，有必要发明一种具有预紧载荷的冲击隔离器用于舰船中对位置精度要求非常高的设备。

发明内容：

发明目的：本发明提供一种精密设备用冲击隔离器及其仿真方法，其目的是解决目前所存在的问题。

技术方案：本发明是通过以下技术方案实现的。

一种精密设备用冲击隔离器，其特征在于：设备外套筒、内套筒、弹簧、推板、滑销和导轨；

导轨包括主导轨、轴肩和底座；

外套筒包括上腔体和下腔体，上腔体和下腔体之间的分隔壁上设置有供主导轨穿过的导轨孔和主导轨构成滑动副，在下腔体下部的外壁上设置有用于安装滑销的销钉孔；

内套筒包括导轨孔、滑槽和内腔体，供主导轨穿过的导轨孔位于内套筒的上部和主导轨构成滑动副；

外套筒、内套筒、弹簧和推板均套装于导轨的主导轨上，内套筒套装于外套筒的下腔体内部；内套筒的导轨孔与外套筒的导轨孔重合，主导轨穿过内套筒、内套筒导轨孔及外套筒导轨孔后上端伸进外套筒的上腔体内，在上腔体内设置有与主导轨的上端连接并联动的限位环；

弹簧设置在内套筒内并套在主导轨上，推板位于弹簧的下端，滑销一端固定于外套筒对应的销钉孔上，另一端穿过内套筒的滑槽后紧贴推板的下侧安装。

在套筒的上部设置有用于安装需要进行冲击隔离的精密设备的设备安装座。

在内套筒的下端安装有下端盖，下端盖位于滑销的下端。

滑销为能带着外套筒沿内套筒的滑槽滑动的结构。

主导轨与外套筒导轨孔及内套筒导轨孔之间动密封。

上腔体内充满了阻尼液，在限位环上设置有阻尼孔及用于安装在主导轨上端的安装孔。

用于交换阻尼液的阻尼孔均布于限位环的圆周上；安装孔位于限位环的中部，用于和导轨进行组装。

滑槽均布于内套筒下部的壁上，此外，销钉孔与滑槽的位置对应，销钉孔、滑销与滑槽的数量一致。

外套筒的上腔体的轴向长度与需要进行隔离的设备所允许的最大相对位移一致。

利用上述的精密设备用冲击隔离器所实施的隔离器模型仿真分析的方法，其特征在于：

实现步骤如下:

步骤(1)：在Ansys软件中建立用于模拟隔离器的弹簧单元和用于模拟需要冲击隔离设备的质量单元，弹簧单元的一端B与质量单元相连，弹簧单元的另一端A用于施加冲击载荷；

步骤(2)：将力-变形量特性曲线参数赋予弹簧单元，并赋予弹簧单元相应的阻尼参数，同时给质量单元附上质量属性；

步骤(3)：在Ansys软件中的求解模块设置分析类型为瞬态，内部求解积分算法为Newmark时间积分法；

步骤(4)：在弹簧A端施加冲击载荷进行仿真计算，冲击载荷是正弦单波或正弦正负双波、三角波单波或正负组合三角波或周期循环的振动信号；

步骤(5)：计算完成后，在Ansys的时间后处理模块进行仿真结果的查看；是质量单元的加速度响应、相对位移响应或速度响应；其中：加载点A的位移D，质量单元B点的位移d，二者之差△d＝|D-d|，△d即为隔离器的实际变形量，同时也为模拟设备在冲击过程中相对基座的位置变动范围。

优点及效果：本发明提供一种精密设备用冲击隔离器及其仿真方法，其主要是针对现有舰船中对位置精度要求非常高设备的隔冲需求，用于满足此类设备抗冲击目的。

本发明的有益效果是：

(1)从功能来说，该隔离器除了抗冲击、隔振外，在遭受小幅值的冲击振动载荷时(这里的小幅值是指载荷小于弹簧的预紧力)，弹簧不变形，受隔离保护的精密仪器与舰艇没有相对运动，特别能够保障导航仪的精度。