一种半主动隔振装置制造方法及图纸

技术编号:20326932 阅读:7 留言:0更新日期:2019-02-13 04:31
一种半主动隔振装置,筒状壳体的底部由底板封闭,筒状壳体内在靠近上端开口的位置设有一环状连接板,环状连接板的外圆周与筒状壳体的内壁固定连接;环状连接板的内部中心设有载物台;载物台与环状连接板之间通过多个直片弹簧连接;载物台内部装配有永磁体;电磁铁与永磁体相对应地固定安装在底板上,电磁铁与永磁体之间留有气隙,且电磁铁的上端在通电后与永磁体的下端磁极相同;位移监测控制系统由位移传感器、信号转换器、电流控制器和智能控制终端组成,位移传感器固定设置在载物台的下方,位移传感器通过信号转换器与智能控制终端的输入端连接,智能控制终端的输出端通过电流控制器与电磁铁连接。该装置结构简单紧凑,易于控制,隔振效果好。

A Semi-active Vibration Isolation Device

A semi-active vibration isolation device is provided. The bottom of the cylindrical shell is closed by the bottom plate. The inner part of the cylindrical shell is provided with an annular connecting plate near the opening of the upper end. The outer circumference of the annular connecting plate is fixed to the inner wall of the cylindrical shell; the inner center of the annular connecting plate is provided with a carrier platform; the carrier platform is connected with the annular connecting plate through a plurality of straight springs; and the inner part of the carrier platform is equipped with a permanent plate. Magnets; electromagnets and permanent magnets are fixed on the base plate correspondingly, and there is air gap between them, and the upper end of the electromagnet is the same as the lower end of the permanent magnet after electrification; displacement monitoring and control system is composed of displacement sensors, signal converters, current controllers and intelligent control terminals. The displacement sensors are fixed under the platform, and the displacement transmission is realized. Sensors are connected with the input end of intelligent control terminal through signal converter, and the output end of intelligent control terminal is connected with electromagnet through current controller. The device has simple and compact structure, easy control and good vibration isolation effect.

【技术实现步骤摘要】
一种半主动隔振装置
本专利技术涉及一种隔振器,具体是一种半主动隔振装置,属于振动控制

技术介绍
振动隔离(简称隔振)技术是振动控制领域中应用最广的一项技术,在土木工程、航空航天、汽车、船舶、精密制造与加工等领域有着广泛的应用。隔振技术可分为被动隔振、主动隔振和半主动隔振,其中半主动隔振技术具有比被动隔振技术更好的隔振性能,特别是在低频范围,同时,与主动隔振相比,半主动隔振又不会带来大量的能量需求,而且控制系统相对简单,成本较低,运行可靠。因此,半主动隔振技术作为被动隔振技术和主动隔振技术的折中方法,已成为一个研究热点,采用电磁控制方法来实现半主动隔振的技术受到越来越多的关注。例如,专利技术专利(公开号CN108019452A)公开了一种半主动可控刚度非线性电磁隔振器,其原理是通过调节可变电阻和可变电感的大小来实现对阻尼和非线性刚度的控制,该隔振器虽然具有控制力大的优点,但其需要同时控制两个量,增加了控制系统的复杂度;专利技术专利(公开号CN107606018A)公开了一种沙漏型电磁隔振器,其所需电流小,输出位移大,刚度可调,结构紧凑,可设计性强,但其是通过开断电的方式改变线圈中电流的方向来实现隔振的目的,电流调节的幅度较大,结构不易小型化,应用受限。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题,本专利技术提供一种半主动隔振装置,该装置结构简单紧凑,易于控制,隔振效果好。为了实现上述目的,本专利技术提供一种半主动隔振装置,包括上端开口的筒状壳体、位于筒状壳体内部的电磁铁和位移监测控制系统,筒状壳体的底部由底板封闭,筒状壳体内在靠近上端开口的位置设有一环状连接板,环状连接板的外圆周与筒状壳体的内壁固定连接;环状连接板的内部中心设置有载物台;载物台与环状连接板之间通过周向均匀设置的多个直片弹簧连接;所述载物台的内部装配有永磁体;所述电磁铁与永磁体相对应地固定连接在底板上,电磁铁与永磁体之间留有气隙,且电磁铁的上端在通电后与永磁体的下端磁极相同;所述位移监测控制系统由位移传感器、信号转换器、电流控制器和智能控制终端组成,位移传感器固定设置在载物台的下方,用于监测载物台在纵向上的位移,位移传感器通过信号转换器与智能控制终端的输入端连接,智能控制终端的输出端通过电流控制器与电磁铁连接。所述载物台的内部设置有开口在载物台上端面的容纳腔室,容纳腔室的上开口端装配有与载物台上端面固定连接的上部端盖,所述永磁体固定安装在容纳腔室的内部。进一步地,为便于直片弹簧的安装,所述环状连接板的上端对应多个直片弹簧外连接端地设置有等弧度分布的多个矩形凹槽一,载物台下端的外侧设有环形凸台,环形凸台的下端对应多个直片弹簧内连接端地设置有等弧度分布的矩形凹槽二,直片弹簧的两端均通过螺栓分别固定于矩形凹槽一内和矩形凹槽二内。矩形凹槽一的开口朝上,且矩形凹槽二的开口朝下能不仅能便于直片弹簧的安装,而且能利用直片弹簧的里端来对载物台进有效的支撑。进一步地,为了方便固定电磁铁,所述电磁铁通过设置在其下部相对两侧的一对夹具进行固定,一对夹具固定安装在筒状壳体内部的底端。进一步地,为了提高夹持的稳定性,且能便于夹具的拆装,所述夹具由位于下部的固定底座和设置于固定底座内侧边缘的半圆形夹持段组成,固定底座与底板通过螺栓固定连接;两个夹具的半圆形夹持段之间夹紧在电磁铁的下部外侧,并通过位于电磁铁的外围的螺栓固定连接。作为一种优选,直片弹簧的数量、矩形凹槽一的数量和矩形凹槽二的数量均为四个。进一步,为保证电磁铁和永磁体之间的作用力效果最好,所述的电磁铁和永磁体同轴心地设置。进一步,为了便于与基础进行连接,还包括底座,所述底座固定焊接在底板的下端,并且沿圆周方向等间距的开有四个通孔。进一步地,为了便于拆装,上部端盖与载物台之间通过螺栓连接。本装置通过位移传感器的设置,并以载物台的下端面作为观测面,根据被隔振物体质量和给定气隙计算使系统处于平衡位置所需的电磁力,直片弹簧处于水平状态时,传感器测得的位移信号为零,当物体受到外部扰动时,位移传感器检测到载物台相对于平衡位置的位移信号并将信号经信号转换器转换后传输给智能控制终端,智能控制终端接收到信号后进行处理并通过控制电流控制器的电流输出来改变电磁铁的电磁力大小。当永磁体和电磁铁之间的气隙变大,减小电磁铁线圈中的电流输出直至使系统达到平衡位置,当位移传感器测量到的位移信号为零时,保持电流控制器电流输出不变即可;当永磁体和电磁铁之间的气隙减小,增大电磁铁线圈中的电流直至使系统达到平衡位置,当位移传感器测量到的位移信号为零时,保持电流控制器电流输出不变即可。该调节过程通过PID闭环控制来实现,引入了PI电流环控制,实现了迅速改变电流的大小,及时产生所需的电磁力,提髙了电流的响应速度,达到了响应迅速、稳定、延迟小的良好特性,且调节电流大小时,不需要改变所述电磁铁线圈中电流的方向,易于控制,耗能小,结构简单紧凑,可小型化。该装置刚度可调,电流响应快,结构简单紧凑、体积小、质量轻、可小型化、便于安装,且应用前景广泛,针对变质量设备在受到扰动时,在其质量变化比较大的情况下,依然在低频段上或是特定频段上具有良好的隔振效果。附图说明图1是本专利技术的结构示意图;图2是本专利技术的剖视结构示意图;图3是本专利技术的控制方法流程图;图4是本专利技术电磁力随电磁铁和永磁体之间气隙和电流大小的变化曲线图。图中:1、筒状壳体,2、环状连接板,3、直片弹簧,4、载物台,5、容纳腔室,6、永磁体,7、上部端盖,8、夹具,9、固定底座,10、夹持段,11、底板,12、电磁铁,13、位移传感器,14、矩形凹槽一,15、矩形凹槽二,16、底座,17、环形凸台。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1和图2所示,一种半主动隔振装置,包括上端开口的筒状壳体1、位于筒状壳体1内部的电磁铁12和位移监测控制系统,筒状壳体1的底部由底板11封闭,筒状壳体1内在靠近上端开口的位置设有一环状连接板2,环状连接板2的外圆周与筒状壳体1的内壁固定连接;环状连接板2周向各部分的厚度相等。作为一种优选,环状连接板2可一体形成于筒状壳体1的内部。环状连接板2的内部中心设置有载物台4;载物台4与环状连接板2之间通过周向均匀设置的多个直片弹簧3连接,直片弹簧3的两端分别与载物台4和环状连接板2固定连接;直片弹簧3在平衡位置上保持水平,可以通过更换不同厚度的直片弹簧使刚度达到工况要求。所述载物台4的内部装配有永磁体6;所述电磁铁12与永磁体6相对应地固定安装在底板11上,电磁铁12与永磁体6之间留有气隙,且电磁铁12的上端在通电后与永磁体6的下端磁极相同,进而通过改变电磁铁12的电磁力使直片弹簧3保持在平衡位置上。所述位移监测控制系统由位移传感器13、信号转换器、电流控制器和智能控制终端组成,位移传感器13固定设置在载物台4的下方,用于监测载物台4在纵向上的位移,位移传感器13通过信号转换器与智能控制终端的输入端连接,智能控制终端的输出端通过电流控制器与电磁铁12连接。智能控制终端可以采用PLC控制器,也可以为计算机。位移传感器13用于监测载物台4在纵向上的位移情况,位移传感器13可以采用激光测距仪,其感应面对准载物台4的下端面,以便于通过感知载物台4在纵向上位置的改变来得知扰动的情况。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半主动隔振装置,包括上端开口的筒状壳体(1),筒状壳体(1)的底部由底板(11)封闭,其特征在于,还包括位于筒状壳体(1)内部的电磁铁(12)和位移监测控制系统,筒状壳体(1)内在靠近上端开口的位置设有一环状连接板(2),环状连接板(2)的外圆周与筒状壳体(1)的内壁固定连接;环状连接板(2)的内部中心设置有载物台(4);载物台(4)与环状连接板(2)之间通过周向均匀设置的多个直片弹簧(3)连接;所述载物台(4)的内部装配有永磁体(6);所述电磁铁(12)与永磁体(6)相对应地固定安装在底板(11)上,电磁铁(12)与永磁体(6)之间留有气隙,且电磁铁(12)的上端在通电后与永磁体(6)的下端磁极相同;所述位移监测控制系统由位移传感器(13)、信号转换器、电流控制器和智能控制终端组成,位移传感器(13)固定设置在载物台(4)的下方,用于监测载物台(4)在纵向上的位移,位移传感器(13)通过信号转换器与智能控制终端的输入端连接,智能控制终端的输出端通过电流控制器与电磁铁(12)连接。

【技术特征摘要】
1.一种半主动隔振装置,包括上端开口的筒状壳体(1),筒状壳体(1)的底部由底板(11)封闭,其特征在于,还包括位于筒状壳体(1)内部的电磁铁(12)和位移监测控制系统,筒状壳体(1)内在靠近上端开口的位置设有一环状连接板(2),环状连接板(2)的外圆周与筒状壳体(1)的内壁固定连接;环状连接板(2)的内部中心设置有载物台(4);载物台(4)与环状连接板(2)之间通过周向均匀设置的多个直片弹簧(3)连接;所述载物台(4)的内部装配有永磁体(6);所述电磁铁(12)与永磁体(6)相对应地固定安装在底板(11)上,电磁铁(12)与永磁体(6)之间留有气隙,且电磁铁(12)的上端在通电后与永磁体(6)的下端磁极相同;所述位移监测控制系统由位移传感器(13)、信号转换器、电流控制器和智能控制终端组成,位移传感器(13)固定设置在载物台(4)的下方,用于监测载物台(4)在纵向上的位移,位移传感器(13)通过信号转换器与智能控制终端的输入端连接,智能控制终端的输出端通过电流控制器与电磁铁(12)连接。2.根据权利要求1所述的一种半主动隔振装置,其特征在于,所述载物台(4)的内部设置有开口在载物台(4)上端面的容纳腔室(5),容纳腔室(5)的上开口端装配有与载物台(4)上端面固定连接的上部端盖(7),所述永磁体(6)固定安装在容纳腔室(5)的内部。3.根据权利要求1或2所述的一种半主动隔振装置,其特征在于,所述环状连接板(2)的上端对应多个直片弹簧(3)外...

【专利技术属性】
技术研发人员:徐嘉伟杨雪锋郑嘉毓李威王禹桥范猛豹卢昱瑾周文韬郑威许少毅
申请(专利权)人:中国矿业大学
类型:发明
国别省市:江苏,32

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