CN116877635A - 一种用于准零刚度隔振装置的负刚度弹性可转动节点 - Google Patents

Abstract

一种用于准零刚度隔振装置的负刚度弹性可转动节点，准零刚度隔振装置包括正刚度组件、负刚度机构，通过正刚度组件与负刚度机构组合形成准零刚度隔振装置；负刚度机构中有可转动节点；可转动节点为弹性可转动节点，可转动节点包括弹性层，弹性层粘结在准零刚度隔振装置的负刚度节点支撑块上；在弹性层上粘结覆盖有节点支撑片，节点支撑片包裹住负刚度片弹簧，并与负刚度片弹簧的端部一起构成弹性可转动节点。本发明采用弹性可转动节点，使得片弹簧在上下移动和转动过程中，可以通过压缩弹性层，弥补负刚度片弹簧在水平方向长度的变化所带来的不利影响，从而获得了很好的准零刚度负刚度调整结果，实现准零刚度隔振，具有结构简单，可靠性高的特点。

Description

一种用于准零刚度隔振装置的负刚度弹性可转动节点

技术领域

本发明涉及一种准零刚度隔振装置的部件，尤其是指一种用于准零刚度隔振装置的负刚度弹性可转动节点；该用于准零刚度隔振装置的负刚度弹性可转动节点可以真实实现负刚度的可控和可调，实现准零刚度隔振效果，并制作方便，可靠性高；属于城市轨道交通减振隔振技术领域。

背景技术

准零刚度隔振装置是一种非常有代表性的具有高静低动刚度特性的隔振装置，其主要的方式就是将正负刚度弹性元件并联在静平位置获得零刚度的组合隔振器，通过合理优化负刚度机构的几何和刚度参数，可实现隔振系统大承载力的同时具有优越的低频隔振性能。相比传统的被动隔振系统，准零刚度具有如下三个优点：

1）由于具有刚度非线性项，静承载能力好，结构变形小；

2）系统固有频率降低，隔振频带变宽；

3）根据不同的工况需求，可灵活调整系统的刚度特性。

准零刚度隔振装置的承载力由正刚度弹簧决定，负刚度元件用以减少系统动刚度，正负刚度并联具有高静低动刚度特性，从而在保证系统承载力的前提下显著降低系统刚度，拓宽系统的隔振频带，提高系统的隔振性能，尤其是改善低频的隔振性能。

目前，对于正刚度的研究已经是十分成熟了，但是对于负刚度的研究尚正在深入；在提出的负刚度形成机构中，有很多情况会使用到转动节点，通过转动节点来使得负刚度机构的执行机构发生位置变化，从而产生负刚度。近年来准零刚度隔振技术已成为国内外学者的研究热点。由此，准零刚度隔振器的设计与应用成为减/隔振技术领域所追求的目标。

然而，就目前的准零刚度的研究仍主要停留在一些学校所进行科研的研究，缺乏真实可实际工程化应用的“准零刚度”隔振装置；通过分析，目前对于“准零刚度”隔振装置的研究仍主要集中在将负刚度机构并联到正刚度系统中实现准零刚度为主；且已经有不少关于所谓“准零刚度隔振”的文献报道，但是目前所推出的所谓“准零刚度”隔振装置，大多只是理论上的东西，缺乏实际工程化应用的价值。

尤其是对于采用转动铰带动弹簧变形，形成负刚度方面，大都只是提出简单的球铰或铰接的方式来提供转动的需要；通过实际应用的分析，发现这种刚性的转动方式，难以满足负刚度的需要，而且在运行的过程中容易使得执行机构的受力过大，甚至导致运行中卡死，因此很有必要对此加以改进。

通过检索查询，没有发现与本发明技术方案相同的文献报道，只有一些类似的文献报道，其中最为与本申请相关的有如下几个：

1、专利名称为“一种用于轨道车辆座椅的准零刚度减振器”（CN202111448030.5）的发明专利，该发明专利公开了一种用于轨道车辆座椅的准零刚度减振器，该准零刚度减振器包括圆柱形中空且上端开口的碟形弹簧外安装座、圆柱形中空且下端开口的碟形弹簧内安装座、碟簧以及弹簧阻尼减振单元，所述的碟形弹簧内安装座扣设在碟形弹簧外安装座内部，并且所述的弹簧阻尼减振单元两端分别与碟形弹簧内安装座和碟形弹簧外安装座的底部铰接，所述的碟簧设置在碟形弹簧内安装座和碟形弹簧外安装座之间的圆环型空间内。

2、专利名称为“一种适用于变负载质量的准零刚度隔振器”（CN202120434799.0）的实用新型专利，该实用新型专利公开了一种适用于变负载质量的准零刚度隔振器，包括底框体和顶盖，所述顶盖水平设置于底框体的顶部，所述底框体的内底部中心固定连接有正刚度弹簧，所述顶盖的底部固定连接有与正刚度弹簧对应的负刚度顶杆连接套；所述底框体的内壁上环绕设有多组负刚度顶杆，所述负刚度顶杆的一端通过薄片弹簧与底框体的内壁转动连接，所述负刚度顶杆远离薄片弹簧的一端设有第一连接头。

3、专利名称为“一种封装式恒准零刚度隔振器”（CN202110970017.X）的发明专利，该发明一种封装式恒准零刚度隔振器，包括固定外壳、上弹性架、下弹性架、压缩杆及中间块；所述固定外壳为箱体形结构，其顶部开设有上下贯通的导向孔；所述下弹性架为具有竖直方向伸缩的弹性结构；所述上弹性架为具有竖直方向伸缩的弹性结构；所述压缩杆为偶数个，两两相对的设于所述中间块周围；在初始位置时，所述压缩杆与所述中间块抵接的一端高于所述铰接部，在所述待隔振工件的压力下发生屈曲变形，并绕铰接部旋转到水平位置后达到最佳工作位。

通过仔细分析发现，上述这些专利虽都涉及到准零刚度和负刚度单元，而且负刚度单元中都采用了转动部件；但是这些专利所公开的转动节点部件全都是采用的固定刚性转动部件来实现部件的转动，现有技术存在的问题或缺点：

1、采用刚性的转动节点，在形成负刚度的过程中，很容易出现形成负刚度部件的执行元件出现受力不均的现象，如出现弹簧卡死的现象；

2、采用刚性的转动节点，将使得转动节点自身的抗振不好，不利于精确确定负刚度的大小；

3、采用刚性的转动节点，将在负刚度变形的过程中使得负刚度执行部件的受力大幅增加，容易使得负刚度执行部件造成损坏，缩短使用寿命；

4、现有负刚度部件的转动节点安装复杂，难以维护；

5、现有提出的负刚度部件的转动节点都不具备工程化应用的价值，难以实施。

因此，为了解决现有准零刚度中负刚度形成部件采用刚性转动节点部件所带来的问题，有必要对此加以改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有准零刚度中负刚度形成部件采用刚性转动节点部件所带来的问题，提供一种具有实际应用价值，且能够批量生产销售的准零刚度隔振装置的负刚度弹性可转动节点，解决了现有隔振器安装复杂，难以维护的技术不足。

本发明主要通过以下技术方案实现的：一种用于准零刚度隔振装置的负刚度弹性可转动节点，准零刚度隔振装置包括正刚度组件、负刚度组件，通过正刚度组件与负刚度机构组合形成准零刚度隔振装置；负刚度机构中有片弹簧和可转动节点，片弹簧通过可转动节点与负刚度的支撑组件连接，通过片弹簧的上下移动和转动形成负刚度；所述可转动节点至少有一个为弹性可转动节点，弹性可转动节点包括弹性层，弹性层粘结在准零刚度隔振装置的负刚度节点支撑块上；在弹性层上粘结覆盖有节点支撑片，节点支撑片包裹住负刚度片弹簧，并与负刚度片弹簧的端部一起构成弹性可转动节点。这样通过弹性可转动节点的弹性变形可以有效调整负刚度机构的受力情况，形成合适的负刚度。

进一步地，所述弹性层可以为弹性橡胶层或弹性高分子材料层，弹性橡胶层或弹性高分子材料整体硫化或粘结镶嵌在负刚度节点支撑块内，形成转动节点的弹性层。

进一步地，所述弹性橡胶层或弹性高分子材料整体硫化或粘结镶嵌在负刚度节点支撑块内是在负刚度节点支撑块的侧面挖出一个凹槽，再在凹槽内整体硫化或粘结一层弹性橡胶或弹性高分子材料，使得弹性橡胶或弹性高分子材料嵌入在负刚度节点支撑块内的形状，形成可转动节点的弹性层。

进一步地，所述凹槽包括圆弧凹槽，或矩形凹槽；弹性橡胶层或弹性高分子材料层整体硫化或粘结镶嵌在圆弧凹槽或矩形凹槽内。

进一步地，所述凹槽的上下两个端口不在相同的平面上，且根据负刚度节点支撑块的受力点方向确定，以负刚度片弹簧对负刚度节点支撑块的受力点的受力方向的上方为突出面，负刚度节点支撑块对负刚度片弹簧反作用力的方向的下方为低凹面，确保可转动节点在上下移动和转动时不会产生滑脱。

进一步地，所述节点支撑片为带有弓形的凹面长条形薄片，节点支撑片的中间有弧形球铰凹坑，弧形球铰凹坑为支撑面；弧形球铰凹坑的弧度与负刚度片弹簧两端转动球头相配，使得负刚度片弹簧安装在负刚度机构中时，负刚度片弹簧两端转动球头正好卡在节点支撑片的弧形球铰凹坑内，形成可转动节点。

进一步地，所述节点支撑片硫化在弹性橡胶层的外表面上，节点支撑片的弧形球铰凹坑伸入到弹性橡胶层内，形成对弹性橡胶层的弧形面的挤压。

进一步地，所述节点支撑片的宽度与负刚度片弹簧的宽度相同，并确保负刚度片弹簧整体可在节点支撑片内上下自由转动。

进一步地，所述节点支撑片与负刚度片弹簧设有保护铜瓦；保护铜瓦包裹在负刚度片弹簧端部的转动球头上，再装配到节点支撑片的弧形球铰凹坑，形成一个转动保护层。

进一步地，所述负刚度片弹簧为一个矩形的弹簧片，其宽度约为长度的一半，且沿长度方向中部向下微微弯曲，长度方向的两端设置以宽度方向为轴线的圆柱面，圆柱面的半径约为弹簧片厚度的1.5倍，端部圆柱面与负刚度片弹簧厚度方向的上、下表面实行圆弧过渡，形成负刚度片弹簧端部的转动球头。

该种负刚度弹性可转动节点主要用于片弹簧负刚度机构中，在负刚度片弹簧的两端或一端安装这种负刚度弹性可转动节点，使得负刚度片弹簧在形成负刚度时，可以通过压缩负刚度弹性可转动节点来调整负刚度片弹簧的形变和受力，改善负刚度形成的环境。

所述弹性可转动节点在负刚度机构中的工作原理为：所述负刚度节点支撑块有两块，分别安装在负刚度片弹簧的两端，且一个在上，一个在下，分别为上支承块和下支承块；且上支承块和下支承块均被限制了在水平方向的运动并与弹性可转动节点通过弹性层粘接或硫化及装配组合成为一个整体。下支承块放置在基础平台上，当上支承块受到垂向加载时即产生垂向位移。在加载力的作用下其受力传递路径是：上支承块→上支承弹性件→上支承弹簧片→上支承铜瓦→屈曲式片弹簧→下支承铜瓦→下支承弹簧片→下支承弹性件→下支承块，其中，弹性件产生弹性压缩变形、金属弹簧片产生弹性弯曲变形，同时屈曲式片弹簧的两端关节性连接副发生转动使之与水平面的夹角发生变化即由大变小并由此使得负刚度单元在垂直方向的分力即支承反力由大变小。在连续加载的情况下，当屈曲式片弹簧与水平面的夹角为零时，负刚度单元在垂直方向的分力即支承反力也为零，由此作用在上支承块上的垂向力和位移所形成的刚度曲线为一条类似抛物线的刚度曲线。

所述负刚度单元安装在负刚度机构中；其中，将负刚度单元的下支承块设计成一个圆环即构成负刚度装置的内圈；将负刚度单元的上支承块设计成一个圆环即构成负刚度装置的外圈；负刚度单元中的屈曲式片弹簧沿圆周方向均匀排列成一个类似的开槽碟形弹簧并与上、下支承铜瓦和支承弹簧片组合通过橡胶圈与内圈和外圈一起粘接硫化成一个整体即构成负刚度单元组合。

本发明的有益效果为：本发明通过将负刚度形成的转动节点改为弹性可转动节点，使得片弹簧在上下移动和转动过程中，可以通过压缩弹性层，弥补负刚度片弹簧在水平方向长度的变化所带来的不利影响，从而获得了很好的准零刚度负刚度调整效果，实现低频准零刚度隔振性能，可实现在静平衡状态下，动态刚度低或趋近于零，解决了传统线性隔振系统隔离低频或超低频振动时的难题，减小了起始隔振频率，增大了隔振频率范围，提高了系统隔振效率。同时完整的保留了现有浮置板减振轨道的承载能力和可靠性。具有结构简单，可靠性高，使用寿命长特点。

附图说明

图1负刚度形成的弹性转动节点结构示意图；

图2为本发明用于一种准零刚度隔振装置中的结构示意图；

图3为本发明的负刚度装置结构示意图；

图4为本发明负刚度装置的负刚度机构结构示意图；

图5为本发明负刚度机构的负刚度单元组合机构示意图；

图6为本发明负刚度单元结构示意图；

图7为本发明片弹簧结构示意图；

图8为负刚度调整曲线示意图；

图9为另一种矩形槽的负刚度单元结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的描述。

从附图1可以看出负刚度形成的弹性转动节点主要包括支撑座（1）、弹性层（2）、转动铰支撑板（3）和转动节点转动件（4）；在支撑座（1）上开有凹槽（5），弹性层（2）镶嵌在支撑座（1）的凹槽（5）内，转动铰支撑板（3）粘结在弹性层（2）的外表面上，转动节点转动件（4）卡在转动铰支撑板（3）的圆柱面形状的铰接窝槽（7）内，转动节点转动件（4）可在圆柱面形状的铰接窝槽（7）内上下转动A角度，并在转动过程中压缩弹性层（2），形成负刚度弹性可转动节点。为了保证转动节点转动件（4）在转动铰支撑板（3）上的转动效果，减小相互之间的摩擦力，延长可转动节点的使用寿命，在转动铰支撑板（3）与转动节点转动件（4）之间设置有摩擦垫片（6），通过摩擦垫片（6）减小转动铰支撑板（3）与转动节点转动件（4）之间的摩擦阻力。

负刚度弹性可转动节点应用可以有很多种方式，下面将列举几个实施例，对本发明做进一步的描述。

实施例一

本实施例为一种用于准零刚度隔振装置，如附图2所示，准零刚度隔振装置包括正刚度组件（8）、调高垫板（9）和负刚度机构（10）；所述正刚度组件（8）、调高垫板（9）和负刚度机构（10）全部安装在外套筒（12）内，且正刚度组件（8）的底面从外套筒（12）底部伸出，超出外套筒（12）底面，形成水平上的高度差；负刚度机构（10）安装在外套筒（12）内，且位于正刚度组件（8）上方；负刚度机构（10）的上端面伸出外套筒（12）的上端面，且负刚度机构（10）在外套筒（12）随浮置道床上下移动时一同随动，并在随动中产生负刚度，与所述正刚度组件（8）所产生的向上的弹力所组成的合力基本保持恒定，从而构成所述的准零刚度隔振；所述的负刚度机构（10）为复合片弹簧负刚度机构，通过复合片弹簧负刚度机构产生负刚度。

由于准零刚度隔振装置在静平衡状态下，动态刚度低或趋近于零，解决了传统线性隔振系统隔离低频或超低频振动时的难题，减小了起始隔振频率，增大了隔振频率范围，提高了系统隔振效率。

如图2所示：所述准零刚度隔振装置是由正刚度组件（8）、调高垫板（9）和负刚度机构（10）组合而成。其中，正刚度组件（8）和负刚度机构（10）同轴并联安装且通过调高垫板（9）支承在外套筒（12）中承载支承环（15）上。所述调高垫板（9）为多个厚度不一的中心开有通孔的垫片。所述准零刚度隔振装置（3）的静承载能力主要由正刚度组件（8）承担，但在静平衡位置附近由于正刚度组件（8）与负刚度机构（10）并联安装并同时承受来自上部结构的冲击力使得隔振系统的动态刚度低或趋近于零，从而获得了很好的低频隔振性能，提高了系统隔振效率。

如图3所示：所述负刚度机构（10）包括外承载部件（16）、内承载部件（17）、负刚度形成组件（18）和上盖板（19）。所述外承载部件（16）为沿轴向上端大下端小的阶梯圆柱筒状结构；其上端内腔为阶梯孔结构，且在靠近端部位置设置有内螺纹；其上端内腔分别同轴安装有内承载部件（16）、负刚度形成组件（18）和上盖板（19）；其下端部外圆柱上设置有外螺纹并与所述正刚度组件（8）中上盖承载筒（13）中心阶梯孔上端部内螺纹形成装配关系。所述内承载部件（17）为圆桶状结构，桶底外圆直径大于桶的外径并形成轴肩，桶底部开有中心圆孔，该中心圆孔及孔端面与所述正刚度组件（8）中底座（11）底板上设置的中心轴销（14）的顶端阶梯轴形成装配关系。所述内承载部件（17）同轴安装在外承载部件（16）上端内腔底部。所述负刚度形成组件（18）同轴安装在外承载部件（16）上端内腔与内承载部件（17）圆桶之间。

负刚度机构（10）中有可转动节点（33）；可转动节点（33）为弹性可转动节点，弹性可转动节点包括弹性层，弹性层粘结在准零刚度隔振装置的负刚度节点支撑块上；在弹性层上粘结覆盖有节点支撑片，节点支撑片包裹住负刚度片弹簧，并与负刚度片弹簧的端部一起构成弹性可转动节点。

如图4所示：所述负刚度形成组件（18）为多个负刚度单元组合（20）沿铅锤方向叠加而成。

如图5所示：所述负刚度单元组合（20）是由多个负刚度单元（23）在同一平面上环形组合形成；没有负刚度单元（23）两端分别有可转动节点（22）和（21），且可转动节点（22）和（21）均为弹性可转动节点。

如图6所示：具体说，所述负刚度单元（23）包括上支承块（24）、上支承橡胶件（25）、上支承铜瓦（26）、上支承弹簧片（27）、负刚度片弹簧（28）、下支承弹簧片（29）、下支承铜瓦（30）、下支承橡胶件（31）、下支承块（32）。其中所述上支承块（24）、上支承橡胶件（25）和上支承弹簧片（27）为粘接硫化为一个整体；所述下支承弹簧片（29）、下支承橡胶件（31）和下支承块（32）为粘接硫化为一个整体。

所述上支承块(24)是一个只允许上下运动的承载部件，其左下方向设计成一个弓形的凹面，与上支承弹簧片(27)弓形的凸面形成对应的配合关系，在上支承块(24)弓形的凹面与上支承弹簧片(27)弓形的凸面之间保留的空隙用上支承橡胶件(25)进行填充并整体粘接硫化在一起。所述下支承块(32)是一个限制了水平方向运动的放置在基础平台上的承载部件，其右上方向设计成一个弓形的凹面，与下支承弹簧片(29)弓形的凸面形成对应的配合关系，在下支承块(32)弓形的凹面与下支承弹簧片(29)弓形的凸面之间保留的空隙用下支承橡胶件(31)进行填充并整体粘接硫化在一起。

所述上支承橡胶件（25）和下支承橡胶件（31）为弹性橡胶层，弹性橡胶层整体硫化镶嵌在上支承块（24）或下支承块（32）内，形成转动节点的弹性层。所述上支承橡胶件（25）和下支承橡胶件（31）整体硫化镶嵌在上支承块（24）或下支承块（32）内是在上支承块（24）或下支承块（32）的侧面挖出一个圆弧形凹槽，再在圆弧形凹槽内整体硫化上支承橡胶件（25）和下支承橡胶件（31），使得上支承橡胶件（25）和下支承橡胶件（31）嵌入在上支承块（24）或下支承块（32）内，形成可转动节点（33）的弹性层。

而且上支承块（24）或下支承块（32）上所述圆弧形凹槽的上下两个端口不在相同的平面上，且根据负刚度节点支撑块的受力点方向确定，以负刚度片弹簧对负刚度节点支撑块的受力点的受力方向的上方为突出面，负刚度节点支撑块对负刚度片弹簧反作用力的方向的下方为低凹面，确保可转动节点（33）在上下移动和转动时不会产生滑脱。

所述上支承弹簧片(27)和下支承弹簧片（29）为带有弓形的凹面长条形薄片，节点支撑片的中间有弧形球铰凹坑，弧形球铰凹坑为支撑面；弧形球铰凹坑的弧度与负刚度片弹簧两端转动球头相配，使得负刚度片弹簧安装在负刚度机构中时，负刚度片弹簧两端转动球头正好卡在节点支撑片的弧形球铰凹坑内，形成可转动节点（33）。

所述上支承弹簧片(27)和下支承弹簧片（29）硫化在弹性橡胶层的外表面上，上支承弹簧片(27)和下支承弹簧片（29）的弧形圆柱面凹坑伸入到弹性橡胶层内，形成对弹性橡胶层的弧形面的挤压。

所述上支承弹簧片(27)和下支承弹簧片（29）的宽度与负刚度片弹簧（28）的宽度相同，并确保负刚度片弹簧（28）整体可在上支承弹簧片(27)和下支承弹簧片（29）内上下自由转动。其中，所述上支承弹簧片(27)为一个宽度与屈曲式片弹簧(28)宽度一致，而长度方向弯曲成一个类似弓形的弹簧片，其中间部位的圆柱形凹面与屈曲式片弹簧(28)的上支承铜瓦(26)形成一对摩擦副式的连接。所述下支承弹簧片(29)为一个宽度与屈曲式片弹簧(28)宽度一致，而长度方向弯曲成一个类似弓形的弹簧片，其中间部位的圆柱形凹面与屈曲式片弹簧(28)的下支承铜瓦(30)形成一对摩擦副式的连接。

所述上支承弹簧片(27)和下支承弹簧片（29）与负刚度片弹簧（28）两端设有保护铜瓦；分别为上支承铜瓦（26）和下支承铜瓦（30）；保护铜瓦包裹在负刚度片弹簧端部的转动球头上，再装配到节点支撑片的弧形球铰凹坑，形成一个转动保护层。

如附图7所示，所述负刚度片弹簧（28）为一个矩形的弹簧片，其宽度约为长度(L)的一半，且沿长度方向中部向下微微弯曲，长度方向的两端设置以宽度方向为轴线的圆柱面，圆柱面的半径约为弹簧片厚度的1.5倍，端部圆柱面与负刚度片弹簧厚度方向的上、下表面实行圆弧过渡，形成负刚度片弹簧端部的转动球头。

所述负刚度片弹簧（28）的长度方向与水平面之间设置一个倾斜的角度(A)，其两端的圆柱面分别构成上、下关节性支承面，并在其两端的圆柱面上分别包裹铜瓦即上支承铜瓦(26)和下支承铜瓦(30)。

所述负刚度单元其工作原理为：所述上支承块(24)和下支承块(32)均被限制了在水平方向的运动并与其余弹性组件通过橡胶粘接硫化及装配组合成为一个整体。下支承块(24)放置在基础平台上，当上支承块(32)受到垂向加载时即产生垂向位移，如附图6所示，。在加载力的作用下其受力传递路径是：上支承块(24)→上支承橡胶件(25)→上支承弹簧片(27)→上支承铜瓦(26)→屈曲式片弹簧(28)→下支承铜瓦(30)→下支承弹簧片(29)→下支承橡胶件(31)→下支承块(32)，其中，橡胶件产生弹性压缩变形、金属弹簧片产生弹性屈曲变形，同时负刚度片弹簧（28）长度方向与水平面的夹角（A）发生变化即由大变小。在连续加载的情况下，当负刚度片弹簧（28）长度方向与水平面的夹角为零时，负刚度单元在垂直方向的分力即支承反力也为零，由此作用在上支承块（24）上的垂向力和位移所形成的刚度曲线为一条类似抛物线的刚度曲线，如附图8所示。

所述负刚度单元（20）与负刚度单元，其中，负刚度单元的下支承块（32）设计成一个圆环即构成负刚度单元（20）的内圈（21）；负刚度单元的上支承块（24）设计成一个圆环即构成负刚度单元（20）的外圈（22）；所述负刚度单元中的负刚度片弹簧（28）沿圆周方向均匀排列成一个类似的开槽碟形弹簧并与上、下支承铜瓦（26、30）和上、下支承弹簧片（27、29）组合通过上、下橡胶件（25、31）形成的橡胶圈分别与内圈（21）和外圈（22）一起粘接硫化成一个整体即构成负刚度单元（20）。

实施例二

实施例二的基本原理与实施例一是一样的，只是在结构上稍微与实施例一有所不同；为一种用于隧道空间的浮置板道床的准零刚度隔振装置，准零刚度隔振装置包括正刚度组件、负刚度机构和调高垫板；所述正刚度组件、负刚度组件和调高垫板全部安装在外套筒内，且正刚度组件的底面从外套筒底部伸出，超出外套筒底面，形成水平上的高度差；负刚度组件的安装在外套筒内，且位于正刚度组件上方；负刚度组件的上端面伸出外套筒的上端面，且在外套筒随浮置道床上下移动时一同随动，并在随动中产生负刚度，与所述正刚度组件所产生的向上的弹力所组成的合力基本保持恒定，从而构成所述的准零刚度隔振；所述的负刚度组件为复合片弹簧负刚度机构，通过复合片弹簧负刚度机构产生负刚度。

只是所述的负刚度组件中的负刚度单元的弹性转动节点的弹性层（201）采用的是高分子弹性体，优选聚氨酯弹性体改性材料，且聚氨酯弹性体改性材料是整体注塑成型到上支撑座（202）或下支撑座（203）的矩形凹槽（204）内，形成弹性体的，如附图9所示。这种方案具有上支撑座或下支撑座制作简单的特点，方便加工制作。

综上所述，本发明的有益效果为：由于采用准零刚度隔振装置替换现有道床板中的钢弹簧或橡胶弹簧隔振器，可实现在静平衡状态下，动态刚度低或趋近于零，解决了传统线性隔振系统隔离低频或超低频振动时的难题，减小了起始隔振频率，增大了隔振频率范围，提高了系统隔振效率。同时完整的保留了现有浮置板减振轨道的承载能力和可靠性。

需要说明的是，上述所列实施例，只是结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，而且本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。同时，说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的有益效果：

本发明通过将负刚度形成的转动节点改为弹性可转动节点，使得片弹簧在上下移动和转动过程中，可以通过压缩弹性层，弥补负刚度片弹簧在水平方向长度的变化所带来的不利影响，从而获得了很好的准零刚度负刚度调整效果，实现低频准零刚度隔振性能，可实现在静平衡状态下，动态刚度低或趋近于零，解决了传统线性隔振系统隔离低频或超低频振动时的难题，减小了起始隔振频率，增大了隔振频率范围，提高了系统隔振效率。同时完整的保留了现有浮置板减振轨道的承载能力和可靠性。具有结构简单，可靠性高，使用寿命长特点。主要有以下优点：

1、采用可转动节点连接可转动片弹簧，使得可转动片弹簧两端可转动，这样可转动片弹簧在工作过程中可以通过转动来调整可转动片弹簧的空中姿态，有效解决了以往靠活塞式杆件伸缩，容易在垂向作用力的作用下出现卡死的问题；通过可转动节点的转动调整可转动片弹簧的空中姿态改变形成负刚度，不存在过程中的卡死问题，所以能够真实实现负刚度介入实现准零刚度隔振的工程化应用。

2、可转动节点采用弹性可压缩结构，在可转动片弹簧由斜面向水平转动中，可以通过压缩转动节点的弹性层，弥补可转动片弹簧在水平方向的尺寸变化，防止水平力过大使得可转动片弹簧失稳。

3、通过弹性转动节点的转动和压缩调整可转动片弹簧，可以精确调整负刚度的大小，真正做到与准零刚度隔振系统的正刚度完美匹配，真正实现准零刚度隔振。

4、可转动片弹簧采用屈曲式片弹簧结构，在作业过程中也可以通过屈曲式片弹簧的定向变形形成负刚度，这样可以通过屈曲式可转动片弹簧的自身变化，或与弹性转动节点的组合形成所需要的负刚度。

5、本负刚度装置具有结构简单，实施过程中稳定可靠，能精确确定负刚度的变化规律，从而找到与系统准零刚度隔振需要的准确负刚度及其变化规律，真正实现系统准零刚度隔振。

Claims (10)

1.一种用于准零刚度隔振装置的负刚度弹性可转动节点，准零刚度隔振装置包括正刚度组件、负刚度组件，通过正刚度组件与负刚度组件组合形成准零刚度隔振装置；负刚度组件中有可转动节点；其特征在于：所述可转动节点至少有一个为弹性可转动节点，弹性可转动节点包括弹性层，弹性层粘结在准零刚度隔振装置的负刚度节点支撑块上；在弹性层上粘结覆盖有节点支撑片，节点支撑片包裹住负刚度片弹簧，并与负刚度片弹簧的端部一起构成负刚度弹性可转动节点。

2.如权利要求1所述的用于准零刚度隔振装置的负刚度弹性可转动节点，其特征在于：所述弹性橡胶层或弹性高分子材料整体硫化或粘结镶嵌在负刚度节点支撑块内是在负刚度节点支撑块的侧面挖出一个凹槽，再在凹槽内整体硫化或粘结一层弹性橡胶或弹性高分子材料，使得弹性橡胶或弹性高分子材料嵌入在负刚度节点支撑块内的形状，形成可转动节点的弹性层。

3.如权利要求2所述的用于准零刚度隔振装置的负刚度弹性可转动节点，其特征在于：所述弹性橡胶层整体硫化或粘结镶嵌在负刚度节点支撑块内是在负刚度节点支撑块的侧面挖出一个凹槽，再在凹槽内整体硫化或粘结一层弹性橡胶，使得弹性橡胶层或弹性高分子材料层整体嵌入在负刚度节点支撑块内的形状，形成可转动节点的弹性层。

4.如权利要求3所述的用于准零刚度隔振装置的负刚度弹性可转动节点，其特征在于：所述凹槽包括圆弧凹槽，或矩形凹槽；弹性橡胶层或弹性高分子材料层整体硫化或粘结镶嵌在圆弧凹槽或矩形凹槽内。

5.如权利要求3所述的用于准零刚度隔振装置的负刚度弹性可转动节点，其特征在于：所述凹槽的上下两个端口不在相同的平面上，且根据负刚度节点支撑块的受力点方向确定，以负刚度片弹簧对负刚度节点支撑块的受力点的受力方向的上方为突出面，负刚度节点支撑块对负刚度片弹簧反作用力的方向的下方为低凹面，确保可转动节点在上下移动和转动时不会产生滑脱。

6.如权利要求1所述的用于准零刚度隔振装置的负刚度弹性可转动节点，其特征在于：所述节点支撑片为带有弓形的凹面长条形薄片，节点支撑片的中间有弧形球铰凹坑，弧形球铰凹坑为支撑面；弧形球铰凹坑的弧度与负刚度片弹簧两端转动球头相配，使得负刚度片弹簧安装在负刚度机构中时，负刚度片弹簧两端转动球头正好卡在节点支撑片的弧形球铰凹坑内，形成可转动节点。

7.如权利要求6所述的用于准零刚度隔振装置的负刚度弹性可转动节点，其特征在于：所述节点支撑片硫化在弹性橡胶层的外表面上，节点支撑片的弧形球铰凹坑伸入到弹性橡胶层内，形成对弹性橡胶层的弧形面的挤压。

8.如权利要求6所述的用于准零刚度隔振装置的负刚度弹性可转动节点，其特征在于：所述节点支撑片的宽度与负刚度片弹簧的宽度相同，并确保负刚度片弹簧整体可在节点支撑片内上下自由转动。

9.如权利要求6所述的用于准零刚度隔振装置的负刚度弹性可转动节点，其特征在于：所述节点支撑片与负刚度片弹簧设有保护铜瓦；保护铜瓦包裹在负刚度片弹簧端部的转动球头上，再装配到节点支撑片的弧形球铰凹坑，形成一个转动保护层。

10.如权利要求1所述的用于准零刚度隔振装置的负刚度弹性可转动节点，其特征在于：所述负刚度片弹簧为一个矩形的弹簧片，其宽度约为长度的一半，且沿长度方向中部向下微微弯曲，长度方向的两端设置以宽度方向为轴线的圆柱面，圆柱面的半径约为弹簧片厚度的1.5倍，端部圆柱面与弹簧片厚度方向的上、下表面实行圆弧过渡，形成负刚度片弹簧端部的圆柱面转动球头。