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Minusk负刚度隔振平台(被动隔振)的优点

作者: 时间:2021-07-16

为什么要介绍被动隔振平台(Passive Vibration Isolation)呢?因为它有助于用户理解Minus K Technology厂家开发的隔振桌台、被动隔振平台,隔振器和台式隔振系统(Vibration Isolation Tables, Platforms, Isolators & Systems

实现隔振可通过主动隔振技术(Active Vibration)以及被动式隔振技术(Passive Vibration。主动隔振台的方法是通过传感器和执行器以电子信号的方式,产生相等但相反的力,从而达到抵消或者抑制振动的目的,这种方式的英文名为electronic-cancellation 。而被动式隔振技术,通过限制振动与被隔离物的耦合能力来实现隔离振动。这是通过机械式连接来实现的,在振动能量到达被隔离的物体之前,这个机械连接会耗散或重新定向振动能量。被动式隔振技术有时候也需要机电控制来调整整个系统,但隔振台本身的机械结构是被动的。Minusk被动式隔振技术的机械结构通常由弹性体、弹簧、流体(流体之间存在运动阻力即粘滞性)或负刚度组件(如图)等组成。相比昂贵的主动隔振系统,被动隔振系统成本低,相对简单,可靠和也安全。


最基本的被动隔振元件之一是弹簧,它通常放置在隔离物体,和传递冲击或振动表面之间。弹簧可抵抗的冲击的同时,在变形时也会吸收抵消一些能量。而将流体或弹性元件添加到弹簧元件,可以更好的实现阻尼现象。比如常见的例子就是汽车的减震器,可把路面不平产生的冲击力或振动作用于流体,并转化为流体中的热能,从而减少传递到车身的振动能量。

弹性体类似于橡胶材料,通过它材料本身的变形吸收机械能,达到减振的目的。弹性隔振平台的例子是汽车发动机、飞机部件、工业机械和建筑基础的冲击和振动支座。由于橡胶并非在所有方向上都具有相同的特性,因此在一个轴上的隔离效果可能比其他轴要好得多。

气动力隔振系统也叫气浮隔振台,先进的气浮台能很好地隔离较小振幅下的地板振动,但价格可能相当昂贵。它支持压缩空气活塞上的重型工作台或平台,提供地面和工作台之间的解耦连接,即工作台漂浮在空气中。当它们以被动方式隔离时,它们需要空气供应、调平系统以及相关的维护和控制。气动力不太复杂的空气系统在所有方向或在低频率下上无法很好的隔离,但是负刚度系统处理得很好。气动隔振平台的供气系统会产生有问题的环境振动。使用气电的方法调平工作台和控制气缸压力会增加复杂性和发生故障的可能性。

先进的Minusk被动式隔振平台可把负刚度隔振技术和气动力隔振结合使用其在干涉测量、显微镜(包括等)、纳米加工和显微硬度测试等先进技术应用中,搭配被动式隔振平台可以使仪器发挥尽可能高的性能

而负刚度隔振台也是Minusk被动式隔振平台中的一种,相比于昂贵的气浮式隔振平台和主动式隔振系统,Minusk负刚度隔振台它们相对较小,重量轻,稳定,成本相对较低,为敏感仪器提供了一种简单、可靠、高效的隔振解决方案。以下列出Minusk负刚度被动隔振台的优点:

Negative-Stiffness Vibration Isolators优点

MinusK负刚度隔振台是通过弹簧和负刚度结构来实现隔振,是完全机械结构的,适用于低频率的地板振幅和建筑物振动。负刚度隔振平台易于使用和调整,且无需电力,空气动力,无需维护。负刚度系统可以定制用于真空室或洁净室,而空气动力隔振系统则难以实现在真空环境下使用。

Minusk负刚度隔振系统提供6个自由度的隔振,在最佳载荷下谐振频率(共振)达0.5 Hz或更低的水平频率和垂直频率。对于0.5Hz的隔振系统,隔振效率从1Hz左右开始,在5-10Hz范围内比大多数高性能气浮式隔振台好10-100倍,同时也优于电子控制系统的主动隔振台。

下图是在低频中,高性能的气浮隔振工作台与Minus K隔振台的隔振传递率曲线对比图。 Minus K 负刚度隔振台可达到0.5Hz,而在2Hz隔振传递效率时约为 93%,在5Hz时达到隔振效率 99%,在10Hz时达到99.7%。其隔振性能与理想的“无阻尼的单DOF系统”非常接近,曲线直到10Hz,在高频率共振中隔振效率曲线平稳。

此外,负刚度隔振台支持多个一起同时使用,隔振效果不受影响,这为设计一系列应用提供了极大的多功能性。MinusK被动式隔振技术已成功应用于从几磅到许多吨的敏感仪器负载。对于特殊应用,提供可选的真空定制,甚至电子自动调整系统。隔振平台易于使用和调整。它们可以比气浮隔振系统更经济,占用更少的空间,在非常低的振幅下提供更好的隔离,并且不需要维护。

负刚度隔振台并不适用于大角度的振幅,或者自身重量超大的物体震动(例如车辆或飞机应用)但是,Minus K被动式隔振平台可选择性的装在车辆或飞机里,大大提高敏感仪器的性能。空气动力隔振和负刚度系统都可以对温度变化敏感,但可以通常调整以进行补偿。





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