一种用于矿井下惯导系统的减振装置

技术领域

本发明涉及一种用于矿井下惯导系统的减振装置。属于煤矿定位导航技术领域。

背景技术

捷联惯导技术是实现矿井下高精度导航定位的关键技术。捷联惯导装置在矿井下工作时，由于井下作业场所封闭狭窄，作业过程中动态变化复杂，会产生严重的宽频带随机振动和噪声。振动和噪声会激发捷联惯导装置内众多元件的共振峰，影响捷联惯导装置的测量精度甚至发生故障。因此需要在捷联惯导装置上设置减振系统，以提高定位导航的精度。现有的减振系统存在宽频带随机激励条件下共振区与隔振区对阻尼值的要求产生矛盾的不足，因此有待进一步改进。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于矿井下惯导系统的减振装置，以减少捷联惯导装置出现故障的几率，并提高其测量精度，从而克服现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的一种用于矿井下惯导系统的减振装置，包括基座和惯性测量模块；惯性测量模块底部的四个角分别经缓冲隔振器与基座隔振连接；在惯性测量模块顶部的四个角分别设有多质量动力吸振器。

前述用于矿井下惯导系统的减振装置中，所述惯性测量模块底部和基座四个角均设有缓冲隔振器安装孔；缓冲隔振器经螺钉、平垫圈和螺母与基座四个角上的缓冲隔振器安装孔固定连接。

前述用于矿井下惯导系统的减振装置中，所述缓冲隔振器包括金属套筒，金属套筒套在螺钉上，金属套筒外对称套有一对橡胶阻尼垫；橡胶阻尼垫一端为小外径圆环，橡胶阻尼垫另一端为大外径圆环；一对橡胶阻尼垫的小外径圆环相对设置，一上一下安装在惯性测量模块四角的缓冲隔振器安装孔内；安装到位后一对橡胶阻尼垫的小外径圆环端面之间留有间隙；一对橡胶阻尼垫上下两端设有环形垫板；螺钉底端穿过基座上的缓冲隔振器安装孔经平垫圈和螺母与基座固定连接。

前述用于矿井下惯导系统的减振装置中，所述多质量动力吸振器包括中柱，中柱靠近上端处设有定位环，中柱两端均设有螺纹孔；定位环下方的中柱上套有橡胶筒；橡胶筒外套有一组重物块，每个重物块之间分别套有一个橡胶垫，一组重物块两端分别套有一组橡胶垫；中柱下端的螺纹孔内拧有螺钉；螺钉与橡胶筒下端面之间设有一组调整垫圈。

前述用于矿井下惯导系统的减振装置中，所述惯性测量模块顶部四个角设有多质量动力吸振器安装孔；多质量动力吸振器的中柱上端由下至上穿过多质量动力吸振器安装孔后经螺钉与惯性测量模块固定连接。

前述用于矿井下惯导系统的减振装置中，所述多质量动力吸振器中的重物块为密度范围在16.5～18.75 g/cm

前述用于矿井下惯导系统的减振装置中，所述重物块和橡胶垫的内径均大于中柱外径。

由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，本发明扩大了减振装置的隔振区域，同时提高了隔振效果。本发明中的多质量动力吸振器能够很好地降低被减振模块在共振频率附近的振幅，同时不会对隔振区的隔振效果造成显著的影响。本发明在传统的橡胶隔振器基础上，增加了多质量动力吸振器，实现了在对高频干扰进行有效隔振的同时，隔振系统固有频率附近的减振效果得到有效改善。从而保证了捷联惯性测量模块在宽带随机振动、冲击等恶劣工作环境下的正常性能。所以，本发明与现有技术相比，本发明不仅具有能有效地减少捷联惯导装置出现故障机率的优点，而且还具有能有效提高捷联惯导装置的测量精度的优点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明缓冲隔振器的结构示意图；

图3是本发明缓冲隔振器与基座和惯性测量模块的连接示意图；

图4是本发明多质量动力吸振器的结构示意图；

图5是图4的三维结构示意图。

附图中的标记为：1-基座、2-惯性测量模块、3-缓冲隔振器、4-多质量动力吸振器、5-环形垫板、6-螺栓、7-橡胶阻尼垫、8-金属套筒、9-平垫圈、10-螺母、11-螺钉、12-橡胶筒、13-重物块、14-中柱、15-橡胶垫、16-调整垫圈、17-间隙、18-定位环。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明的一种用于矿井下惯导系统的减振装置，如图1所示，包括现有技术中的矿井下惯导系统中的基座1和惯性测量模块2；实施时，将惯性测量模块2底部的四个角分别经缓冲隔振器3与基座1隔振连接；并在惯性测量模块2顶部的四个角分别安装上多质量动力吸振器4；制作时，在惯性测量模块2底部和基座1四个角均设有缓冲隔振器安装孔；将缓冲隔振器3经螺钉6、平垫圈9和螺母10与基座1四个角上的缓冲隔振器安装孔固定连接。

如图2和图3所示，缓冲隔振器3包括金属套筒8，金属套筒8套在螺钉6上，金属套筒8外对称套有一对橡胶阻尼垫7；橡胶阻尼垫7一端为小外径圆环，橡胶阻尼垫7另一端为大外径圆环；一对橡胶阻尼垫7的小外径圆环相对设置，一上一下安装在惯性测量模块2四角的缓冲隔振器安装孔内；安装到位后一对橡胶阻尼垫7的小外径圆环端面之间留有间隙17；一对橡胶阻尼垫7上下两端设有环形垫板5；螺钉6底端穿过基座1上的缓冲隔振器安装孔经平垫圈9和螺母10与基座1固定连接。

如图4和图5所示，多质量动力吸振器4包括中柱14，中柱14靠近上端处设有定位环18，中柱14两端均设有螺纹孔；定位环18下方的中柱14上套有橡胶筒12；橡胶筒12外套有一组重物块13，每个重物块13之间分别套有一个橡胶垫15，一组重物块13两端分别套有一组橡胶垫15；中柱14下端的螺纹孔内拧有螺钉11；螺钉11与橡胶筒12下端面之间设有一组调整垫圈16。通过调整垫圈16调整轴间隙，使重物块13和橡胶垫15在轴向有一定的活动余量。多质量动力吸振器4中的重物块13采用密度范围为16.5～18.75 g/cm

如图1所示，惯性测量模块2顶部四个角设有多质量动力吸振器安装孔；多质量动力吸振器4的中柱14上端由下至上穿过多质量动力吸振器安装孔后经螺钉11与惯性测量模块2固定连接。

本发明通过在现有减振装置的基础上增加了多质量动力吸振器，实现了在对高频干扰进行有效隔振的同时，并有效改善了隔振装置固有频率附近的减振效果。从而保证了捷联惯性装置在宽带随机振动、冲击等恶劣工作环境下的正常工作的性能。

本发明的工作原理如下：

当外界激振频率满足

时

（式中：为外界激振频率，为隔振系统的固有频率）

缓冲隔振器具有隔振效果，且随着频率比增大，其隔振效果越明显；当外界激振频率在固有频率附近时，惯性测量模块的振动能量转移到多质量动力吸振器上，从而大大降低了被减振模块的振幅。

对本发明的进一步补充说明如下：

为了达到最佳的减振效果，具体实施时应注意以下几点：

第一，缓冲隔振器3中橡胶阻尼垫7参数的选择应当保证缓冲隔振器3具有较低的固有频率，从而增大隔振区间；

第二，橡胶阻尼垫7应当具有较低的阻尼，从而提高隔振区域的隔振效果；

第三，合理选择多质量动力吸振器4中重物块13的质量、橡胶垫15的参数以及间隙的尺寸，使多质量动力吸振器能够在隔振装置的共振区达到最优的减振效果。

第四，应保证重物块13和橡胶垫15可沿轴向和径向在一定范围内自由移动。能够对沿减振器轴向的振动进行有效地减振，同时对径向的振动也有一定的衰减作用。