本实用新型专利技术公开了一种质量—刚度复合调节式宽频吸振装置，包括设置于振动物体上的刚度可调单元，刚度可调单元上设置有固定质量单元，固定质量单元上安装有质量可调部分；其中，刚度可调单元包括设置于振动物体上的U形基架，U形基架上安装有用于产生磁场的励磁线圈，U形基架的开口处通过安装预紧螺栓安装有一对夹板，夹板之间通过磁流变弹性体夹持有吸振块，固定质量单元安装于吸振块上。本实用新型专利技术解决了传统式动力吸振器有效减振频带太窄的问题；克服了主动式动力吸振器过分依赖外界能量的缺陷。同时，由于本设计刚度和质量可同时调节，有效缩短了振动控制的响应时间，且某一单元出现故障时，可有效避免吸振器调节性能全失的弊端。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种质量—刚度复合调节式宽频吸振装置，包括设置于振动物体上的刚度可调单元，刚度可调单元上设置有固定质量单元，固定质量单元上安装有质量可调部分；其中，刚度可调单元包括设置于振动物体上的U形基架，U形基架上安装有用于产生磁场的励磁线圈，U形基架的开口处通过安装预紧螺栓安装有一对夹板，夹板之间通过磁流变弹性体夹持有吸振块，固定质量单元安装于吸振块上。本技术解决了传统式动力吸振器有效减振频带太窄的问题；克服了主动式动力吸振器过分依赖外界能量的缺陷。同时，由于本设计刚度和质量可同时调节，有效缩短了振动控制的响应时间，且某一单元出现故障时，可有效避免吸振器调节性能全失的弊端。【专利说明】一种质量一刚度复合调节式宽频吸振装置
本技术属于振动控制领域，具体涉及一种质量一刚度复合调节式宽频吸振装置。
技术介绍
由于结构简单，经济性良好和性能稳定等优点，动力吸振器在机械系统、工程结构、桥梁及建筑等振动控制领域得到了广泛应用。动力吸振器工作原理如图1所示，主系统质量、刚度分别为m Pk1,吸振器质量、刚度分别为m2、k2，主系统在简谐激振力fsin (ω t)作用下的位移为X1，吸振器位移为x2，由振动力学理论可知，其运动方程如式1: f/?/,.ν, + AiT, + k-: (τ, -.ν-,) = 1'?η((θ?), 1、 <Cl；I ιη-,χ-, + k； (λ% -.ν, ) = 0 求解可得主系统振动幅值为: A=TTTT- 2V, T~TTt)(允I + kr, — //7 I (O )(/l0 —.Ι?Ι? ) —.Kj I紀 由上式可知，k2-m2co2 = O时，即W= 2时，主系统振幅最小为零。因此当吸振器 V11: 固有频率等于外界激振频率时，吸振器可有效降低主系统振动。然而传统动力吸振器结构参数不可改变，固有频率不可调节，有效减振频带太窄，当外界激振频率偏离吸振器固有频率时，其减振性能大幅降低。主动式动力吸振器可以解决减振频带狭窄问题，在较宽频带上有效减振。但是主动式动力吸振器需要大量的外界能量，成本高，结构复杂，且调节不当时，不仅失去减振性能，还可能加剧主系统振动。国内专利号为96107066.8的专利技术专利即为被动式吸振器。其减振频带太窄，只能依靠增加阻尼或吸振器质量以及采用多个吸振块的方法来拓宽吸振频带，然而理论证明，增大阻尼会减低吸振器的减振性能，且频带拓宽并不明显；增加重量使得结构笨重，由于受到空间限制等，增加吸振块个数并不现实。国内专利号为94246820.1的技术专利提到了一种组合式主动控制的吸振器。原理是在被动式吸振器的基础上增加了主动控制力，但吸振器固有频率仍不可调，外界激振频率偏离吸振器固有频率越远，所需的主动控制力越大，故此设计严重依赖外界能量，实现成本高，实用性差。 为拓宽吸振器有效频带，近些年很多学者研究了可根据外界激励频率调节结构参数，从而改变自身固有频率的自适应式动力吸振器。它不仅具有传统式动力吸振器结构简单、性能稳定、经济性好等优点，同时可在较宽频带上进行有效减振，且不过分依赖外界能量，具有很高的研究和实用价值。国外学者Abu-Akeel提出了一种通过电磁力改变刚度的自适应式吸振器。Williams和Rustighi分别利用形状记忆合金作为弹性元件设计了刚度可调的动力吸振器，该合金在不同温度时具有不同金相组织结构，其杨氏模量(与刚度相关)也会随之变化，而合金温度由通过的电流控制。国内专利号为200510094882.3的专利技术专利利用磁流变弹性体设计了一种移频式吸振器，其工作原理为磁流变弹性体在变化磁场作用下，弹性模量发生改变，以此改变磁流变弹性体的刚度，实现对吸振器固有频率的调节。上述自适应式吸振器解决了传统式吸振器减振频带太窄的问题，且不需要大量的外界能量。然而，以上设计都是通过改变装置的刚度来实现吸振器固有频率的调节，但是受材料性能限制，其频带拓宽有限，如何进一步拓宽吸振器有效减振频带是现在研究急需解决的问题；且以上设计当控制失效时，表现为被动式吸振器，失去了在宽频上减振的性能。
技术实现思路
针对上述缺陷或不足，本技术的目的在于提供一种质量一刚度复合调节式宽频吸振装置。 为达到以上目的，本技术的技术方案为: 包括设置于振动物体上的刚度可调单元，刚度可调单元上设置有固定质量单元，固定质量单元上安装有质量可调部分；其中，刚度可调单元包括设置于振动物体上的U形基架，U形基架上安装有用于产生磁场的励磁线圈，U形基架的开口处通过安装预紧螺栓安装有一对夹板，夹板之间通过磁流变弹性体夹持有吸振块，固定质量单元安装于吸振块上。 所述质量可调部分包括液体箱，液体箱通过软管连接有液体泵，液体泵上连接有储液箱。 所述液体箱通过活塞分为液体下腔和空气上腔，活塞上安装有弹簧，弹簧的另一端与液体箱的顶部相连接。 所述液体泵上安装有用于检测注入或者流出水流量的流量传感器。 所述励磁线圈上连接有可控电源。 所述固定质量单元上设置有用于对吸振器进行振动信号采集的加速度传感器。 与现有技术比较，本技术的有益效果为: 1、结构简单，控制方法容易实现，系统可靠性高。 2、通过对吸振器刚度和质量的两个参数调节，在现有自适应式吸振器的基础上进一步拓宽了吸振器的有效减振频带。 3、振动控制响应速度快，设计采用刚度、质量同时调节，可使吸振器快速调整固有频率，大幅降低了控制响应时间。 4、减振效果明显，在主系统振动频率基本稳定情况下，可以有效对主系统减振。 5、可靠性高，设计采用双系统独立控制，刚度可调单元与质量可调单元相互独立，当某一单元出现故障时，可避免吸振器调节性能全失的缺陷，其性能更加稳定。 6、耗能少，本设计只需提供改变磁场的电流以及电动机泵液电流，大幅降低了主动控制所需的能量。 【专利附图】【附图说明】 图1为传统动力吸振器装置原理图； 图2为本技术质量一刚度复合调节式宽频吸振装置结构示意图； 图3为本技术固刚度可调单元结构示意图； 图4为本技术固刚度可调单元磁场流通示意图， 图5为质量可调单元结构示意图。 图中，I为刚度可调单元，2为吸振块，3为预紧螺栓，4为U形基架，5为励磁线圈，6为磁流变弹性体，7为夹板，8为磁场线，9为固定质量单元，10为液体箱，11为加速度传感器，12为软管，13为流量传感器，14为可控电源，18、液体泵，19为储液箱，20为弹簧，21为液体下腔，22为活塞，23为空气上腔。 【具体实施方式】 下面结合附图对本技术做详细描述。 如图2、3、4所示，本技术提供了一种质量一刚度复合调节式宽频吸振装置，包括设置于振动物体上的刚度可调单元1，刚度可调单元I上设置有固定质量单元9，固定质量单元9上安装有质量可调部分；其中，刚度可调单元I包括:设置于振动物体上的U形基架4，U形基架4上安装有用于产生磁场的励磁线圈5，励磁线圈5上连接有可控电源14，U形基架4的开口处通过安装预紧螺栓3安装有一对夹板7，夹板7之间通过磁流变弹性体6夹持有吸振块2，此时，U形基架4、预紧螺栓3、夹板、吸振块2的下本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种质量—刚度复合调节式宽频吸振装置，其特征在于,包括设置于振动物体上的刚度可调单元(1)，刚度可调单元(1)上设置有固定质量单元(9)，固定质量单元(9)上安装有质量可调部分；其中，刚度可调单元(1)包括设置于振动物体上的U形基架(4)，U形基架(4)上安装有用于产生磁场的励磁线圈(5)，U形基架(4)的开口处通过安装预紧螺栓(3)安装有一对夹板(7)，夹板(7)之间通过磁流变弹性体(6)夹持有吸振块(2)，固定质量单元(9)安装于吸振块(2)上。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：高强，宋伟志，赵艳青，张东力，张猛，张多，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61
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