基于刚度空气弹簧的压电感应式半主动控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于刚度空气弹簧的压电感应式半主动控制装置，包括内箱体和外箱体，所述内箱体内设置有质量球，所述质量球的顶部和底部分别设置有刚性膜，两个所述刚性膜的相对面分别设置有压电传感材料层，两个所述刚性膜分别与所述内箱体组成空气腔体，所述刚性膜与所述内箱体滑动连接，所述内箱体的顶部和底部分别设置有磁块，所述质量球的两侧分别通过连杆连接有空气弹簧。本发明专利技术能够实现半主动控制，可以通过控制空气弹簧内的气体从而做出主动调谐，保证本发明专利技术在最优范围内工作；且本发明专利技术设计合理、质量较轻，原理简单、成本较低、安装简单等优点，具有良好的经济效益与应用前景。

【技术实现步骤摘要】
基于刚度空气弹簧的压电感应式半主动控制装置
本专利技术涉及结构工程振动控制
，尤其涉及一种基于刚度空气弹簧的压电感应式半主动控制装置。
技术介绍
近五十年来，减振技术发展迅猛，现已广泛应用于建筑工程减振。结构振动控制改变了土木工程以往的传统设计思路，采用减振装置来施加减缓结构本身动力响应的控制力，达到抑制结构不良振动的目的。其中被动控制技术的理论研究与工程应用相对成熟，相比之下半主动控制与混合控制因其形式复杂等原因仍处于研究开发阶段。半主动控制属于有源控制的一种，通常以被动控制为主控，需有一定的能量输入。与被动控制相比，半主动控制可以根据结构在外力作用下的响应智能调整控制参数，确保减振装置的减振效果达到最大化，具有较强的灵活性，工作路径简单，不会发生失控现象，可靠性高。针对高耸结构，目前提出利用弹簧摆的内共振特性实现非线性能量阱以减小地震响应，其基本原理是将原悬挂质量摆的摆线改为弹簧，通过设计弹簧刚度使弹簧摆的振动和摆动模态相耦合，进而提高吸振能力。然而地震与风荷载是随机的，而弹簧的刚度是一定的不能够保证减振效果达到最优。本
的技术人员致力于解决上述技术缺陷。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术的技术目的在于解决上述
技术介绍
中提到的问题。为实现上述技术目的，本专利技术提供了一种基于刚度空气弹簧的压电感应式半主动控制装置，包括内箱体和外箱体，所述内箱体内设置有质量球，所述质量球的顶部和底部分别设置有刚性膜，两个所述刚性膜的相对面分别设置有压电传感材料层，两个所述刚性膜分别与所述内箱体组成空气腔体，所述刚性膜与所述内箱体滑动连接，所述内箱体的顶部和底部分别设置有磁块，所述质量球的两侧分别通过连杆连接有空气弹簧，两个所述空气弹簧分别通过气体压缩装置与所述空气腔体连通。优选的，所述质量球为金属球。优选的，所述刚性膜的两侧分别通过导轨与所述内箱体滑动连接。优选的，所述质量球的两侧分别通过所述连杆与所述空气弹簧的活塞相连接。本专利技术的有益效果：本专利技术由于上述结构设计，能够实现半主动控制，可以通过控制空气弹簧内的气体从而做出主动调谐，保证本专利技术在最优范围内工作；且本专利技术设计合理、质量较轻，原理简单、成本较低、安装简单等优点，具有良好的经济效益与应用前景。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图中：1空气弹簧、2气体压缩装置、3刚性膜、4压电传感材料层、5质量球、6磁块、7导轨、8内箱体、9外箱体、10连杆、11空气腔体。具体实施方式以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。实施例：如图1所示，一种基于刚度空气弹簧的压电感应式半主动控制装置，包括内箱体8和外箱体9，内箱体8内设置有质量球5，质量球5的顶部和底部分别设置有刚性膜3，两个刚性膜3的相对面分别设置有压电传感材料层4，两个刚性膜3分别与内箱体8组成空气腔体11，刚性膜3与内箱体8滑动连接，内箱体8的顶部和底部分别设置有磁块6，内箱体8内形成向下或者向上的磁场，质量球5的两侧分别通过连杆10连接有空气弹簧1，两个空气弹簧1分别通过气体压缩装置2与空气腔体11连通。具体的，空气弹簧1是一种利用密闭容器内的空气压缩时，内外气压差产生的回复力作为弹簧力的非金属弹性元件弹簧；可以通过控制系统在一定的范围内控制弹簧内部的气压具有一定的刚度可调节功能，变刚度实现更宽频带的减振。具体的，质量球5由电导率较高的紫铜构成的金属球，金属球摆动时不断切割磁感线产生电涡流，达到快速耗能的目的。具体的，刚性膜3在被质量球5左右运动挤压时，可保证膜结构成刚体运动，进而改变空气腔体11的体积，运动位置不同质量球5受到的挤压力不同；刚性膜3的两侧分别通过导轨7与内箱体8滑动连接，确保刚性膜3受质量球5挤压时能够随时改变空气腔体11的体积。具体的，质量球5运动过程中挤压刚性膜3，随着运动距离变化对膜结构的压力不同，此时通过压电传感材料层4将压力大小传输至传感器，进而控制气体压缩装置2工作，随时改变空气腔体11内气体的体积，对质量球5的运动做出相应的阻碍作用。本专利技术工作原理及使用流程：通过外箱体9固定在高耸结构的顶端，当质量球5受到激励时通过连杆10推动空气弹簧1的活塞，运动过程中质量球5挤压刚性膜3，改变空气腔体11的容积，并且在挤压过程中压电传感材料层4将压力传输至传感器，控制器工作，进而控制气体压缩装置2改变空气腔体11的气体容量，从而控制对质量球2的阻力，降低质量球2的响应，实现半主动控制；此外可控制空气弹簧1内的气体从而做出主动调谐，保证本专利技术在最优范围内工作。具体的，质量球5的两侧分别通过连杆10与空气弹簧1的活塞相连接。以上详细描述了本专利技术的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本专利技术的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本
中技术人员依本专利技术的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于刚度空气弹簧的压电感应式半主动控制装置，包括内箱体(8)和外箱体(9)，其特征在于：所述内箱体(8)内设置有质量球(5)，所述质量球(5)的顶部和底部分别设置有刚性膜(3)，两个所述刚性膜(3)的相对面分别设置有压电传感材料层(4)，两个所述刚性膜(3)分别与所述内箱体(8)组成空气腔体(11)，所述刚性膜(3)与所述内箱体(8)滑动连接，所述内箱体(8)的顶部和底部分别设置有磁块(6)，所述质量球(5)的两侧分别通过连杆(10)连接有空气弹簧(1)，两个所述空气弹簧(1)分别通过气体压缩装置(2)与所述空气腔体(11)连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于刚度空气弹簧的压电感应式半主动控制装置，包括内箱体(8)和外箱体(9)，其特征在于：所述内箱体(8)内设置有质量球(5)，所述质量球(5)的顶部和底部分别设置有刚性膜(3)，两个所述刚性膜(3)的相对面分别设置有压电传感材料层(4)，两个所述刚性膜(3)分别与所述内箱体(8)组成空气腔体(11)，所述刚性膜(3)与所述内箱体(8)滑动连接，所述内箱体(8)的顶部和底部分别设置有磁块(6)，所述质量球(5)的两侧分别通过连杆(10)连接有空气弹簧(1)，两个所述空气弹簧(1)分别通过气体压缩装置(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：易思银，顾俊颉，李永祥，马幼华，武晓东，
申请(专利权)人：上海电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31