一种自适应吸振器制造技术

一种自适应吸振器，包括吸振系统和主控系统两大部分，吸振系统和主控系统集成在一个壳体中，壳体自上而下包括上壳体、中壳体、下壳体，吸振系统至少包括设置在上壳体与盖板之间的质量块、螺旋弹簧，以及设置在盖板与中壳体之间的空气弹簧、分隔活塞、螺杆、下伺服电机、选择齿轮、主齿轮、上伺服电机；空气弹簧的气室内部设置一个可上下移动的分隔活塞，分隔活塞将空气弹簧的气室分隔为上气室、下气室，上气室、下气室的容积比通过分隔活塞上、下运动改变；主控系统包括穿墙插座、电源、主控板卡和传感器。本发明专利技术结构简单、使用方便、成本低，振动抑制能力好，且功耗相比于主动振动抑制方法大为降低；减振效率高，能适应各种工况，应用范围广。

An adaptive vibration absorber

An adaptive vibration absorber, including vibration absorbing system and main control system two parts, vibration absorbing system and main control system integrated in a shell, the shell comprises an upper shell, from top to bottom in the casing and a lower casing, vibration absorbing system at least comprises a mass block, the spiral spring is arranged between the upper shell and the cover plate, and the air spring is arranged between the cover plate and shell separated piston, screw and servo motor, gear selection, main gear, servo motor; internal air spring is provided with a separable piston to move up and down, separating chamber air spring piston will be divided into the upper chamber and the lower air room, volume of air chamber, the lower chamber than the piston separator moves up and down; the main control system comprises a wall socket, power supply, main control board and sensor. The invention has the advantages of simple structure, convenient operation, low cost and good vibration suppression capability, and the power consumption is greatly reduced compared with the active vibration suppression method, and the vibration damping efficiency is high, and the utility model can be adapted to various working conditions and has wide application range.

【技术实现步骤摘要】
一种自适应吸振器
本专利技术涉及振动抑制装置领域，具体涉及一种自适应吸振器，用于抑制各种机械设备结构件振动。
技术介绍
振动是各种机械设备在运转过程中不可避免地产生的一种运动形式。振动的危害有很多，轻则造成设备噪声过大、定位不准确、工作性能下降等问题，重则使设备运动失常，过早产生疲劳破坏，危害人身和财产安全。因此，对于设备结构件的振动抑制一直是工程
的研究热点。目前，对于设备振动的抑制通常是采用两种方式，即主动式和被动式。其中，主动式振动抑制是采用传感器实时监测设备的振动状态，通过一定的算法预先估计出设备的运动状态，进而通过执行机构采取一定的措施，使设备的振动量级大为降低。主动式振动抑制具有效果好、精度高等优点，但由于需要通过执行器直接对设备进行驱动，其结构复杂、体积大、成本高，且需要提供大量能源，因而使其应用范围受到一定的限制。被动式振动抑制则通过改善设备结构件的刚度和阻尼等动力学特征，使设备在同等扰动激励下的振动幅度更小，被动方式结构简单、可靠性高、成本低、无需供能，应用范围十分广泛，但由于被动振动抑制方式结构参数固定、适应性差，当工况发生变化时，振动抑制效果大为降低。在对振动抑制效果有较高要求，且能源供应不便利的情况下，主动振动抑制和被动振动抑制方法均存在局限性，尤其是野外作业设备的振动抑制。主动振动抑制虽然效果好、在不同的工况下性能不会下降，但其成本和功耗是制约其广泛应用的瓶颈。被动振动抑制虽然可靠性高、无需供能，但其振动抑制能力随着使用工况不同而发生显著变化，难以满足复杂工况下的使用要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有设备振动抑制技术存在的上述不足，提供一种自适应吸振器，该吸振器结构简单、设计合理、使用方便、成本低，能够根据环境工况的不同自动调整自身参数，而无需人为干预，使其始终具有较好的振动抑制能力，且功耗相比于主动振动抑制方法大为降低；减振效率高，能自适应各种工况，应用范围广。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种自适应吸振器，包括吸振系统和主控系统两大部分，吸振系统和主控系统集成在一个壳体中，壳体自上而下包括上壳体、中壳体、下壳体，中壳体上端通过盖板与上壳体固定连接，中壳体下端与下壳体固定连接；所述吸振系统至少包括设置在上壳体与盖板之间的质量块、螺旋弹簧，以及设置在盖板与中壳体之间的空气弹簧、分隔活塞、螺杆、下伺服电机、选择齿轮、主齿轮、上伺服电机；所述质量块的下端设置在盖板上、上端与螺旋弹簧的下端固定连接，螺旋弹簧的上端与安装在上壳体顶部的弹簧座固定连接；所述空气弹簧和螺旋弹簧共同支撑质量块，空气弹簧的气室由中壳体、盖板以及盖板与质量块之间的密封膜上压板、密封膜、密封膜下压板围成的密闭空间组成，空气弹簧的气室内部设置一个可上下移动的分隔活塞，分隔活塞将空气弹簧的气室分隔为上气室、下气室，上气室由盖板、密封膜上压板、密封膜、密封膜下压板、分隔活塞以及中壳体的上部组成，下气室由分隔活塞和中壳体下部组成，上气室、下气室的容积比通过分隔活塞上、下运动改变；所述分隔活塞上设置一个螺纹孔，螺杆穿过分隔活塞上的螺纹孔，且螺杆的下部与下伺服电机的输出轴固定连接、上部与盖板上的沉孔配合连接；选择齿轮可转动地安装在分隔活塞上，上气室、下气室通过分隔活塞上的节流孔及选择齿轮上的通气孔连通，主齿轮与选择齿轮啮合且主齿轮与上伺服电机的输出轴固定连接；所述主控系统包括穿墙插座、电源、主控板卡和传感器，所述传感器用于监测下壳体的振动信号，并将振动信号传递给主控板卡；所述主控板卡用于读取下伺服电机、上伺服电机上编码器的读数，并驱动下伺服电机、上伺服电机运动，调整空气弹簧的刚度和阻尼特性。按上述方案，所述吸振系统还包括导向轴，质量块的两端对称设置有通孔，导向轴设置两组，两组导向轴分别穿设在质量块两端的通孔内，且导向轴的上下两端分别与上壳体的顶部和盖板固定连接(质量块受导向轴限制只能沿着导向轴的轴线方向运动)。按上述方案，所述弹簧座通过螺纹配合与上壳体连接，通过旋转弹簧座使弹簧座沿着上壳体的回转轴线运动，通过调整弹簧座的位置，进而调整螺旋弹簧的压缩量。按上述方案，所述密封膜设置于盖板与密封膜上压板中间，以及质量块与密封膜下压板中间，盖板与密封膜上压板固定连接从而压紧密封膜，质量块与密封膜下压板固定连接从而压紧密封膜。按上述方案，所述分隔活塞上开有一系列不同面积大小不同的节流孔，气体流进节流孔时产生节流效应(不同的节流孔节流效果不同)，选择齿轮上设有一个通气孔(通气孔的开口面积较大，不具有节流效应)，通过旋转选择齿轮到不同位置，使通气孔与某一节流孔重合，上气室、下气室通过该节流孔及通气孔连通。按上述方案，所述分隔活塞中心设有一凸起的连接轴，选择齿轮通过压圈与该连接轴配合连接(选择齿轮与分隔活塞同轴设置)，压圈与连接轴固定连接。按上述方案，所述分隔活塞位于中壳体的内部，分隔活塞的外围固定设置密封圈，密封圈与中壳体密封接触(分隔活塞与中壳体之间通过密封圈密封)。按上述方案，所述上伺服电机固定在上电机支架上，上电机支架与分隔活塞固定连接。按上述方案，所述下伺服电机固定在下电机支架上，下电机支架与中壳体固定连接。按上述方案，所述穿墙插座与中壳体固定连接，电源、主控板卡和传感器与下壳体固定连接。本专利技术的工作原理：由于质量块自身重量的原因，吸振器在垂直方向和水平方向的位置是不一样的，因此需要通过弹簧座改变螺旋弹簧的初始位置，旋转弹簧座使弹簧座沿着上壳体的回转轴线运动，通过调整弹簧座的位置，进而调整螺旋弹簧的压缩量，使质量块在不同工况下的初始位置一样。通过下伺服电机输出轴的旋转带动螺杆旋转，当下伺服电机驱动螺杆旋转时，由于螺杆与分隔活塞上的螺纹配合，分隔活塞沿着螺杆轴线上下移动，通过分隔活塞的移动改变上、下两个气室的容积，调整空气弹簧的刚度和阻尼特性，使吸振器达到最佳的减振效果；通过上伺服电机旋转带动主齿轮旋转，主齿轮旋转带动选择齿轮旋转，使选择齿轮转动到不同的位置，实现上气室、下气室的气体流通，改变空气弹簧的上、下两个气室中的气体交换的速度，即改变空气弹簧的阻尼效果。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果是：1、本专利技术可根据实际工况自适应调节吸振器的动力学参数，使吸振器的振动抑制能力始终达到最优；相比于主动振动抑制方式，本专利技术避免采用高成本高功耗的直接驱动方式，而是仅对吸振器的结构参数做调整，具有成本低、可靠性高、体积小等优势；相比于被动振动抑制方式，本专利技术能够根据实际工况下振动频率的不同，自适应调整吸振器的刚度和阻尼系数，而无需人为干预，使吸振器的最佳减振频率始终与实际振动频率相同，克服了被动振动抑制方式中减振带宽窄的问题；2、双气室空气弹簧采用内部分隔活塞的设计，通过移动分隔活塞的位置，改变两个气室的体积，达到最佳的体积比，该结构并不需要额外附加一个气室，且巧妙的将调整机构设计在气室内部，节省了空间，有利于装置的小型化；3、改变传统采用伺服阀控制节流孔大小的方式，本专利技术中，在分隔活塞上设置一系列不同孔径的节流孔，同时采用具有一个通气孔的选择齿轮作为调整机构，通过转动选择齿轮，使分隔活塞上需要选择的节流孔与选择齿轮上通气孔对应，两气室连通；由于通气孔面积设置较大，对旋转角度精确度要求不高，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自适应吸振器，其特征在于：包括吸振系统和主控系统两大部分，吸振系统和主控系统集成在一个壳体中，壳体自上而下包括上壳体、中壳体、下壳体，中壳体上端通过盖板与上壳体固定连接，中壳体下端与下壳体固定连接；所述吸振系统至少包括设置在上壳体与盖板之间的质量块、螺旋弹簧，以及设置在盖板与中壳体之间的空气弹簧、分隔活塞、螺杆、下伺服电机、选择齿轮、主齿轮、上伺服电机；所述质量块的下端设置在盖板上、上端与螺旋弹簧的下端固定连接，螺旋弹簧的上端与安装在上壳体顶部的弹簧座固定连接；所述空气弹簧和螺旋弹簧共同支撑质量块，空气弹簧的气室由中壳体、盖板以及盖板与质量块之间的密封膜上压板、密封膜、密封膜下压板围成的密闭空间组成，空气弹簧的气室内部设置一个可上下移动的分隔活塞，分隔活塞将空气弹簧的气室分隔为上气室、下气室，上气室由盖板、密封膜上压板、密封膜、密封膜下压板、分隔活塞以及中壳体的上部组成，下气室由分隔活塞和中壳体下部组成，上气室、下气室的容积比通过分隔活塞上、下运动改变；所述分隔活塞上设置一个螺纹孔，螺杆穿过分隔活塞上的螺纹孔，且螺杆的下部与下伺服电机的输出轴固定连接、上部与盖板上的沉孔配合连接；选择齿轮可转动地安装在分隔活塞上，上气室、下气室通过分隔活塞上的节流孔及选择齿轮上的通气孔连通，主齿轮与选择齿轮啮合且主齿轮与上伺服电机的输出轴固定连接；所述主控系统包括穿墙插座、电源、主控板卡和传感器，所述传感器用于监测下壳体的振动信号，并将振动信号传递给主控板卡；所述主控板卡用于读取下伺服电机、上伺服电机上编码器的读数，并驱动下伺服电机、上伺服电机运动，调整空气弹簧的刚度和阻尼特性。...

【技术特征摘要】
1.一种自适应吸振器，其特征在于：包括吸振系统和主控系统两大部分，吸振系统和主控系统集成在一个壳体中，壳体自上而下包括上壳体、中壳体、下壳体，中壳体上端通过盖板与上壳体固定连接，中壳体下端与下壳体固定连接；所述吸振系统至少包括设置在上壳体与盖板之间的质量块、螺旋弹簧，以及设置在盖板与中壳体之间的空气弹簧、分隔活塞、螺杆、下伺服电机、选择齿轮、主齿轮、上伺服电机；所述质量块的下端设置在盖板上、上端与螺旋弹簧的下端固定连接，螺旋弹簧的上端与安装在上壳体顶部的弹簧座固定连接；所述空气弹簧和螺旋弹簧共同支撑质量块，空气弹簧的气室由中壳体、盖板以及盖板与质量块之间的密封膜上压板、密封膜、密封膜下压板围成的密闭空间组成，空气弹簧的气室内部设置一个可上下移动的分隔活塞，分隔活塞将空气弹簧的气室分隔为上气室、下气室，上气室由盖板、密封膜上压板、密封膜、密封膜下压板、分隔活塞以及中壳体的上部组成，下气室由分隔活塞和中壳体下部组成，上气室、下气室的容积比通过分隔活塞上、下运动改变；所述分隔活塞上设置一个螺纹孔，螺杆穿过分隔活塞上的螺纹孔，且螺杆的下部与下伺服电机的输出轴固定连接、上部与盖板上的沉孔配合连接；选择齿轮可转动地安装在分隔活塞上，上气室、下气室通过分隔活塞上的节流孔及选择齿轮上的通气孔连通，主齿轮与选择齿轮啮合且主齿轮与上伺服电机的输出轴固定连接；所述主控系统包括穿墙插座、电源、主控板卡和传感器，所述传感器用于监测下壳体的振动信号，并将振动信号传递给主控板卡；所述主控板卡用于读取下伺服电机、上伺服电机上编码器的读数，并驱动下伺服电机、上伺服电机运动，调整空气弹簧的刚度和阻尼特性。2.根据权利要求1所述的自适应吸振器，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑君，卢春华，蒋国盛，张涛，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42