一种自适应远程主动减振系统技术方案

本发明专利技术属于超精密减振技术领域，公开了一种自适应远程主动减振系统。至少包括主支撑装置、远程减振装置、液体传输管道(4)和控制器(9)，所述液体传输通道(4)与控制器(9)并联，且二者两端分别与所述主支撑装置和远程控减振装置连接，以形成闭合回路结构，所述远程减振装置为设有充放气接口的密闭容器，其内充填压缩气体和粘性液体(6)，所述液体传输管道(4)上设有节流阀或阻尼器(5)。本发明专利技术可实现狭小空间内的振动隔离，且可实时根据被隔振对象自适应调节空气弹簧的进气量以及限流装置的流量，实现对被隔振对象的二次主动隔振，不仅隔振精度高，而且具有所需安装空间小、尺寸灵活、环境适应性强等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应远程主动减振系统
本专利技术属于超精密减振
，更具体地，涉及一种自适应远程主动减振系统。
技术介绍
振动普遍存在于人类生产生活几乎所有领域的设施/设备中，如车辆、舰船、航空器、航天器、制造装备、测量仪器、各种工程作业装备，以及建筑、桥梁等结构设施。在大多数情况下，振动的存在会显著增大结构的动态应力和变形，并伴随一定的噪声，导致装备或设备的服役精度等性能劣化，或使环境恶化，严重时甚至会引起结构破坏，后果不堪设想。因而机械振动的消除对机械设备的性能有重要影响，需要采取各种方法隔离振动的传递或消除振动。随着各种制造装备和测量仪器的运行环境、服役性能向极端方向发展，移动装备的功耗、尺寸空间、运行环境等方面都受到了极大的限制，相应的对减振系统的尺寸、重量、环境适应性等也提出了严格的要求。复杂扰动下移动装备的振动抑制问题存在一对主要矛盾，即同时具有强隔振能力和大承载能力。空气弹簧通过空气压缩实现隔振功能，同时具有低刚度和大负载能力。囊式空气弹簧在汽车领域应用已久，而精密制造领域则多采用膜式空气弹簧。空气弹簧按气腔的数目可分为单腔室和双腔室两种。这里仅讨论结构较为简单的单腔室空气弹簧。如图1所示，单腔室空气弹簧由金属壳体、活塞机构和密封膜组成，活塞通过密封膜与壳体密封连接，主要提供垂向刚度。垂向刚度k与空气弹簧承受的负载大小f、空气弹簧活塞横截面积A以及腔室初始体积V0有关，其中κ＝1.4为绝热指数，具体表达式为：空气弹簧的刚度受结构关键特征尺寸影响较大，在狭小空间内限制了关键特征尺寸的变化，难以根据需求调整弹性元件的隔振特性和承载能力。且对于常规的减振系统而言，减振刚度一般为定值，减振系统的固有频率不随振幅的变化而变化，一旦外界激振频率与减振系统的固有频率接近或一致时，极易引起共振。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种自适应远程主动减振系统，其针对不便于安装大型减振系统的狭小空间，通过将填充有粘性液体的联通单元的作用机理与施加反作用力的远程减振单元及相应的控制单元紧密的结合，并对整个减振系统的多个关键组件的具体结构、布局及控制驱动方式等多个方面进行改进，相应的能够根据被隔振对象的振动情况进而通过对作为远程减振的联通单元施加反作用力和限流，且通过调整空气弹簧内部气体的体积改变减振系统的刚度和阻尼，能避开外界激振频率从而避免共振现象，以此通过二次减振的方式来实时、精确有效的减小甚至消除被隔振对象的振动，与现有设备相比具有可灵活安装、可拆卸、承载能力强、可变阻尼和刚度的自适应远程主动减振的特点。为了实现上述目的，本专利技术提供一种自适应远程主动减振系统，其特征在于，包括主支撑装置、液体传输管道、控制器和远程减振装置，其中液体传输管道和控制器的两端分别与所述主支撑装置和远程减振装置连接，以形成闭合回路结构；其中，所述主支撑装置为液压缸结构，包括活塞和缸筒，该活塞一端与被隔振对象连接，另一端在被隔振对象的作用下可沿所述缸筒运动，所述缸筒的底部设有与所述液体传输管道相连通的第一开孔；所述远程减振装置为密封容器，该密封容器的中部设有水平可活动的挡板，且该挡板将所述密封容器分为上下两个密封的部分；并且，该密封容器的下部分设有所述液压传输管道相连通的第二开孔，以及所述缸筒、液压传输管道和该密封容器的下部分内充填有粘性液体，且该粘性液体可通过第一开孔和第二开孔在缸筒、液压传输管道以及该密封容器的下部分内流动；该密封容器的上部分设有空气弹簧，所述空气弹簧的控制端与所述控制器连接，用于控制器根据所述被隔振对象的振动特性向空气弹簧发出工作指令，进而空气弹簧根据指令来改变自身的压强，进而对粘性液体施加与被隔振对象产生的等效但方向相反的压强，以此来限制粘性液体的流动进而实现对被隔振对象的实时有效的远程隔振。进一步地，所述空气弹簧包括金属壳体，所述金属壳体密封以形成气腔，所述气腔底部设置空气弹簧活塞，所述空气弹簧活塞与气腔之间设有膜体，通过所述膜体结构实现所述空气弹簧活塞与金属壳体之间的严格密封。进一步地，所述空气弹簧一侧设有进气阀和驱动器，所述控制器通过导线一端与所述主支撑装置实现通信连接，另一端与所述驱动器实现通信连接，所述驱动器用于接收所述控制器的指令并驱动所述进气阀动作，实现气体充填。进一步地，所述液体传输管道上设有限流装置，所述限流装置的控制端与所述控制器连接，且所述控制器用于根据所述被隔振对象的振动特性控制该限流装置的开度从而限制所述粘性液体的流量，进而实现对被隔振对象的实时有效的二次远程隔振。进一步地，所述限流装置为节流阀或阻尼器。进一步地，所述第一开孔和第二开孔的中心位置高度至少低于所述粘性液体的液面高度5mm。进一步地，所述液体传输管道外侧沿周向设有一圈圆形开口簧片，所述开口簧片用于通过螺栓调节改变所述液体传输管道的直径，以改变其阻尼。进一步地，所述被隔振对象上设有传感器，所述传感器与所述控制器连接。进一步地，所述传感器为加速度传感器或力传感器，用于实时测量所述被隔振对象的振动特性，并将所述振动特性的信号传输给所述控制器。进一步地，所述控制器采用LMS振动测试系统对所述信号进行处理获得所述被隔振对象的振动传递函数及加速度阻抗za或导纳Ha曲线，从而得到减振所需的刚度k和阻尼c；其中，ω表示频率，m表示质量，j表示复数项。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：1.本专利技术针对不便于安装大型减振系统的狭小空间，通过将填充有粘性液体的联通单元的作用机理与施加反作用力的远程减振单元及相应的控制单元紧密的结合，并对整个减振系统的多个关键组件的具体结构、布局及控制驱动方式等多个方面进行改进，相应的能够根据被隔振对象的振动情况进而通过对作为远程减振的联通单元施加反作用力和限流，且通过调整空气弹簧内部气体的体积改变减振系统的刚度和阻尼，能避开外界激振频率从而避免共振现象，以此通过二次减振的方式来实时、精确有效的减小甚至消除被隔振对象的振动，与现有设备相比具有可灵活安装、可拆卸、承载能力强、可变阻尼和刚度的自适应远程主动减振的特点。2.本专利技术通过设置的压力传感器实时监测被隔振对象对液体的压力，并将压力信号传输给控制器进而控制空气弹簧的进气量，实现对被隔振对象的一次隔振，同时通过调节和控制限流装置开口的大小直接限制流体通过的流量，起到调节阻尼的作用，可根据需求实现对被隔振对象的二次精确隔振，提供较高的隔振性能。附图说明图1为本专利技术实施例的一种自适应远程主动减振系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例的一种阻尼装置的结构简化示意图；图3是现有技术中单腔室空气弹簧示意图。所有附图中，同一个附图标记表示相同的结构元件，其中：1-被隔振对象、2-活塞、3-缸筒、4-液体传输通道、5-限流装置、6-粘性液体、7-空气弹簧、701-金属壳体、702-空气弹簧活塞、703-膜体、704-气腔、705-进气阀、706-驱动器、8-传感器、9-控制器。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自适应远程主动减振系统，其特征在于，包括主支撑装置、液体传输管道(4)、控制器(9)和远程减振装置，其中液体传输管道(4)和控制器(9)的两端分别与所述主支撑装置和远程减振装置连接，以形成闭合回路结构；其中，所述主支撑装置为液压缸结构，包括活塞(2)和缸筒(3)，该活塞(2)一端与被隔振对象(1)连接，另一端在被隔振对象(1)的作用下可沿所述缸筒(3)运动，所述缸筒(3)的底部设有与所述液体传输管道(4)相连通的第一开孔；所述远程减振装置为密封容器，该密封容器的中部设有水平可活动的挡板，且该挡板将所述密封容器分为上下两个密封的部分；并且，该密封容器的下部分设有所述液压传输管道(4)相连通的第二开孔，以及所述缸筒(3)、液压传输管道(4)和该密封容器的下部分内充填有粘性液体(6)，且该粘性液体(6)可通过第一开孔和第二开孔在缸筒(3)、液压传输管道(4)以及该密封容器的下部分内流动；该密封容器的上部分设有空气弹簧(7)，所述空气弹簧(7)的控制端与所述控制器(9)连接，用于控制器(9)根据所述被隔振对象(1)的振动特性向空气弹簧(7)发出工作指令，进而空气弹簧(7)根据指令来改变自身的压强，进而对粘性液体(6)施加与被隔振对象(1)产生的等效但方向相反的压强，以此来限制粘性液体(6)的流动进而实现对被隔振对象(1)的实时有效的远程隔振。...

【技术特征摘要】
1.一种自适应远程主动减振系统，其特征在于，包括主支撑装置、液体传输管道(4)、控制器(9)和远程减振装置，其中液体传输管道(4)和控制器(9)的两端分别与所述主支撑装置和远程减振装置连接，以形成闭合回路结构；其中，所述主支撑装置为液压缸结构，包括活塞(2)和缸筒(3)，该活塞(2)一端与被隔振对象(1)连接，另一端在被隔振对象(1)的作用下可沿所述缸筒(3)运动，所述缸筒(3)的底部设有与所述液体传输管道(4)相连通的第一开孔；所述远程减振装置为密封容器，该密封容器的中部设有水平可活动的挡板，且该挡板将所述密封容器分为上下两个密封的部分；并且，该密封容器的下部分设有所述液压传输管道(4)相连通的第二开孔，以及所述缸筒(3)、液压传输管道(4)和该密封容器的下部分内充填有粘性液体(6)，且该粘性液体(6)可通过第一开孔和第二开孔在缸筒(3)、液压传输管道(4)以及该密封容器的下部分内流动；该密封容器的上部分设有空气弹簧(7)，所述空气弹簧(7)的控制端与所述控制器(9)连接，用于控制器(9)根据所述被隔振对象(1)的振动特性向空气弹簧(7)发出工作指令，进而空气弹簧(7)根据指令来改变自身的压强，进而对粘性液体(6)施加与被隔振对象(1)产生的等效但方向相反的压强，以此来限制粘性液体(6)的流动进而实现对被隔振对象(1)的实时有效的远程隔振。2.根据权利要求1所述的一种自适应远程主动减振系统，其特征在于，所述空气弹簧(7)包括金属壳体(701)，所述金属壳体(701)密封以形成气腔(704)，所述气腔(704)底部设置空气弹簧活塞(702)，所述空气弹簧活塞(702)与气腔(704)之间设有膜体(703)，通过所述膜体(703)结构实现所述空气弹簧活塞(702)与金属壳体(701)之间的严格密封。3.根据权利要求1或2所述的一种自适应远程主动减振系统，其特征在于，所述空气弹簧(7)一侧设有进气阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜伟，陈学东，程依依，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42