专利名称：用于光学平台的气动隔振器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种隔振装置，尤其是涉及一种气动隔振器。
背景技术：
光学实验系统精密性和稳定性方面的要求，使得检测和试验工作 必须在一个具有良好隔振性能的非常稳定的精密操作平台——光学 平台上进行。任何微小的振动，如大地的脉动所引起的振动、人在地 板上走动所引起的振动等都会对检测和试验结果产生影响。
随着科技进步，光学平台的应用领域已从传统的天平、分光、干 涉、全息，拓展到现代大规模集成电路、电生理、神经生物学和生物 生理学，并在航空、航天、国防军事等领域中得到了广泛的应用，对 隔振的要求越来越高。因此，光学平台的制造商们一直努力地研究改 善隔振器性能的方法，希望能最大限度地降低光学平台的固有频率， 提高隔振效率。近年来的研究热点是具有良好低频性能的主动控制光 学平台，但由于主动隔振系统稳定性和可靠性差、造价昂贵，因而目 前光学平台主动隔振技术仍有很大的局限性，而不能得到广泛应用。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于光学平台的气 动隔振器，该气动隔振器能够降低光学平台的固有频率，且能够提高 隔振效率。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下-一种用于光学平台的气动隔振器，包括外约束裙、内约束裙、位 于外约束裙与内约束裙之间的橡胶隔膜，其特点是外约束裙由下向 上扩展或内约束裙由下向上收縮形成圆锥筒。圆锥筒的倾斜角度为
"20°。
本实用新型与现有直筒约束相比，由于直筒约束，橡胶膜在运动 时其有效承压面积是不变化的；而斜筒约束，由于外约束裙是用向上 扩展或内约束裙是用下向上收縮的圆锥筒，因而当内约束裙向下移动 (相当于弹簧压縮)时其有效承压面积减少，即有效承压面积变化率 小于<0。有效承压面积变化时引起的弹簧刚度可使空气弹簧刚度减 少，从而达到降低固有频率的作用。
本实用新型的另一特点是仅稍微改变现有隔振系统结构参数， 就达到降低固有频率的作用，简单易行。


图l为本实用新型结构示意图2为固有频率——相对阻尼系数关系图。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本实用新型作进一步描述。 本实用新型工作过程如下
本实用新型一种用于光学平台的气动隔振器实际是一个有一定压 力的气室4和橡胶膜2组成的空气弹簧，空气弹簧是利用空气的可压 縮性实现弹性振动的一种非金属弹簧，从而达到隔离振动的目的。本实用新型如图l所示，主要由外约束裙l、内约束裙3、橡胶 膜2 (由柔软的橡胶材料制成，工作时的形状取决于内、外约束裙l， 3的形状)、气室组成。外约束裙l、内约束裙3、橡胶膜2之间形成 一种倾斜约束结构，即外约束裙1由下向上扩展或内约束裙3由下向 上收縮形成圆锥筒6，圆锥筒6的倾斜角度为^ = 20°。
密封的气室4连接有一定压力的附加气室5，使气室保持一定的 压力。由于约束裙为斜筒，故称斜筒约束膜式。
橡胶膜2在变形时其有效承压面积的变化特性取决于内、外约束 裙l， 3的形状。
内约束裙3上承受负载重量，当气室4充满压力空气时，空气浮 力使负载浮起至平衡位置。
在静止状态下，气室4的压力p和橡胶膜2的有效承载面积^相 乘之积，等于橡胶膜2上支承载荷的重量，即pX^K
在运动状态下，设想整个装置的基础突然产生变位或内约束裙3 (或其上的载荷)受到外力作用，橡胶膜2产生伸縮，其空气室4内 容积和橡胶膜2有效承载面积都发生变化，从而使橡胶膜2上的负载 因受力的作用而产生运动。与此同时，气室4和附加气室5之间产生 压力差， 一部分空气从压力高的一方流向压力低的一方，其中部分能 量变成热能，运动得到衰减。
图1所示结构的约束形式使橡胶膜2有效面积变化率小于0，有 效承压面积变化率引起的弹簧刚度降低了系统的刚度，达到降低光学 平台固有频率，改善其隔振性能的目的。实施例外约束裙1做成向上扩展的圆锥筒6，其倾斜角度为
S = 20°。空气弹簧的有效承载半径2^4.8Xl(r2111 ;空气弹簧内气体 表压力p 二 4.4X104 Pa;橡胶膜2运动时，其有效面积的变化率 为
aL4 1 sin夕
5
血。+ c。由-^^"-，m2/m，则有效耐只变化率有
关的弹簧冈彼为《=,=4.4x 104 x(-0.02) = -8.8xl02 N/m。
通过计算得到图2所示的结果，图2实线表示直筒约束裙(0 = 0°) 固有频率——相对阻尼系数计算结果，虚线表示斜筒约束裙(6 = 20°) 计算结果。可以看出，在其他参数都相同的情况下，采用^ = 20°斜筒 约束裙时，由于有效面积变化项的弹簧刚度《〈0，可以降低隔振系 统的固有频率，当相对阻尼系数^0. l时，固有频率大约可以下降O. 3。
权利要求1. 一种用于光学平台的气动隔振器，包括外约束裙(1)、内约束裙(3)、位于外约束裙(1)与内约束裙(3)之间的橡胶膜(2)，其特征在于，所述外约束裙(1)由下向上扩展或内约束裙(3)由下向上收缩形成圆锥筒(6)。
2. 根据权利要求l所述的用于光学平台的气动隔振器，其特征在于， 所述圆锥筒(6)的倾斜角度为^ = 20°。
专利摘要本实用新型公开了一种用于光学平台的气动隔振器，包括外约束裙、内约束裙、位于外约束裙与内约束裙之间的橡胶隔膜，其特点是外约束裙或内约束裙由下向上扩展形成圆锥筒，圆锥筒的倾斜角度为θ＝20°。本实用新型与现有直筒约束相比，由于直筒约束，橡胶膜在运动时其有效面积是不变化的；而斜筒约束，由于外(或内)约束裙是用向上扩展的圆锥筒，因而当内约束裙向下移动时，其有效承压面积减少，即有效承压面积变化率小于＜0，有效承压面积变化时引起的弹簧刚度可使空气弹簧刚度减少，从而达到降低固有频率的作用。
文档编号G01M11/04GK201262589SQ20082015261
公开日2009年6月24日 申请日期2008年9月2日 优先权日2008年9月2日
发明者应杏娟, 李郝林 申请人:上海理工大学