转子振动控制的复合式自适应阻尼器制造技术

由阻尼器（１），转轴（２），圆筒状压电陶瓷（３），两个聚氯乙烯圆筒（４），导线（５）等组成转子振动控制的复合式自适应阻尼器，属机械工程领域。主要是用于减弱机械转轴的振动。它是利用转轴由于振动而作用于压电陶瓷上的力使之产生电压，激励阻尼器中的电流变液，使其固化，达到减振的目的。与原阻尼器相比，本实用新型专利技术不需要外加高压电源及控制系统，重量轻，体积小，省电，安全，方便，经济，具有自适应的特点。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术属于机械工程领域。机械转子在转动过程中会发生振动，转子振动会磨损机械零件，缩短零件寿命，影响加工精度等。因而人们一直设法消除或者减弱转子振动。Nikolaisen等将电流变液技术应用于转子振动的主动控制，设计了一种控制转子振动的电流变阻尼器。其结构如附图说明图1所示，其中a，外壳；b，盘片；c，鼠笼；d，轴承；e，转轴；f，电流变液体；g，高压电源；h，控制系统。电流变液体(f)是由尺寸在0.1～100μm的高介电常数的固体微粒(如二氧化硅)分散于低介电常数的绝缘油(如硅油)中形成的一类悬浮液。当在悬浮液中施加直流或交流电场时，悬浮液中的分散颗粒沿着电场方向排列，形成链状结构，其流变性能会发生显著变化，表观粘度比未加电场时增加几个数量级。当电场强度达某一邻界值(约103v/mm)时，甚至变成固体状结构。这种变化完全可逆，也非常迅速，当电场取消后，仅需毫秒级时间，便可恢复到原来的液体状态。因而通过改变外加电场可迅速改变流体的剪切强度，从而使电流变阻尼器的阻尼和刚度产生快速连续的变化。Nikolaisen设计的电流变阻尼器工作时需要外加高压电源(g)及控制机构(h)，控制机构(h)由监测器(如应变片等)和计算机组成。监测器把检测到的转轴(e)运动状态信息传输到计算机，经过计算机处理后发出指令给外加高压电源(g)，控制加在电流变液体(f)上的电场强度来改变电流变液体(f)的粘性，从而影响转轴(e)的支承刚度和外加阻尼，实现对转轴(e)振动的控制。Nikolajse设计的电流变阻尼器可以较好的控制转轴(e)振动。其不足之处在于它需要外加高压电源和控制系统。这给实际使用带来了许多不便，而且费用昂贵，属于事后控制。提供一种不需要外加高压电源及控制系统，具有自适应特点的阻尼器是本技术的目的。本技术的结构如图2所示，其中1，电流变阻尼器；2，转轴；3，压电陶瓷；4，聚氯乙烯圆筒(两个)；5，导线；6，电流变液的极板。压电陶瓷(3)为薄圆筒状，它的内外壁与两个聚氯乙烯圆筒(4)良好结合，并与空间固定物固定在一起。导线(5)将压电陶瓷(3)两块极板与电流变阻尼器(1)中电流变液两块极板(6)连接。内层的聚氯乙烯圆筒(4)的直径稍大于转轴(2)的直径。转轴(2)穿过内层的聚氯乙烯圆筒(4)。压电陶瓷(3)是采用山东淄博无线电厂生产的PBaS-4系列压电陶瓷材料，其机电藕合系数K33(＝0.7)大，压电系数D33(＞350×10-12C/N)、g33(＝25×10-3Vm/N)高，绝缘电阻大，机械强度高，反复加压后性能稳定。形状为圆筒状，当对之施以径向压力时，在它的内外壁的两个极板间产生高电压。本技术的特点利用转轴(2)振动时对压电陶瓷(3)施加的压力使压电陶瓷(3)产生高电压，进而使电流变阻尼器(1)中的电流变液固化，达到控制转轴(2)振动的目的。结合图1、图2对本技术的工作过程及效果说明如下1)机械转轴(2)在转动过程中如果发生振动而且其振幅大于转轴(2)与内层的聚氯乙烯圆筒(4)之间的距离时，机械转轴(2)就会挤压压电陶瓷(3)，使之产生电压，通过导线(5)可将该电压加在电流变阻尼器(1)内的电流变液的两块极板(6)上，使电流变液固化，改变电流变液体的粘性，从而影响转轴(2)的支承刚度和外加阻尼，实现对转轴(2)振动的控制。实验表明转轴(2)振幅愈大，压电陶瓷(3)产生的电压越高，加在电流变液上的电场愈大，对转轴(2)振动控制作用越强。2)若不发生振动或转轴(2)振幅小于转轴(2)与内层的聚氯乙烯圆筒(4)之间的距离时，就不会挤压压电陶瓷(3)，电流变阻尼器(1)对转轴(2)转动无影响。本技术与原电流变阻尼器相比，它不需要外加高压电源及控制系统，体积小，重量轻，省电，安全，方便，经济，具有自适应的特点，是实时控制。参考文献.J.L.Nikolajsen，M，S.Hoque，An electroviscous damper forrotor applicationsTrans.ASME，Vol.112，1990，pp.440-443.姚国治，孟光，方同，“电流变液的性能及其应用研究”，《力学进展》26(4)，(1996)。权利要求1.一种转子振动控制的复合式自适应阻尼器是由电流变阻尼器(1)、转轴(2)、压电陶瓷(3)、聚氯乙烯圆筒(4)、导线(5)组成。压电陶瓷(3)为薄圆筒状，它的内外壁与两个聚氯乙烯圆筒(4)良好结合，并与空间固定物固定在一起。导线(5)将压电陶瓷(3)两块极板与电流变阻尼器(1)中电流变液两块极板(6)连接。内层的聚氯乙烯圆筒(4)的直径稍大于转轴(2)的直径。转轴(2)穿过内层的聚氯乙烯圆筒(4)。专利摘要由阻尼器(1),转轴(2),圆筒状压电陶瓷(3),两个聚氯乙烯圆筒(4),导线(5)等组成转子振动控制的复合式自适应阻尼器,属机械工程领域。主要是用于减弱机械转轴的振动。它是利用转轴由于振动而作用于压电陶瓷上的力使之产生电压,激励阻尼器中的电流变液,使其固化,达到减振的目的。与原阻尼器相比,本技术不需要外加高压电源及控制系统,重量轻,体积小,省电,安全,方便,经济,具有自适应的特点。文档编号F16F9/00GK2296934SQ9723943公开日1998年11月11日 申请日期1997年4月4日 优先权日1997年4月4日专利技术者赵晓鹏, 韩建强 申请人:赵晓鹏, 韩建强本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种转子振动控制的复合式自适应阻尼器是由电流变阻尼器（１）、转轴（２）、压电陶瓷（３）、聚氯乙烯圆筒（４）、导线（５）组成。压电陶瓷（３）为薄圆筒状，它的内外壁与两个聚氯乙烯圆筒（４）良好结合，并与空间固定物固定在一起。导线（５）将压电陶瓷（３）两块极板与电流变阻尼器（１）中电流变液两块极板（６）连接。内层的聚氯乙烯圆筒（４）的直径稍大于转轴（２）的直径。转轴（２）穿过内层的聚氯乙烯圆筒（４）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晓鹏，韩建强，
申请(专利权)人：赵晓鹏，韩建强，
类型：实用新型
国别省市：61[中国|陕西]