一种非线性-磁流变自调谐吸振器制造技术

本发明专利技术公开了一种非线性

【技术实现步骤摘要】
一种非线性
‑
磁流变自调谐吸振器


[0001]本专利技术属于一种结构振动
的减振耗能装置，特别涉及一种非线性
‑
磁流变自调谐吸振器。

技术介绍

[0002]消能减振装置根据刚度单元或阻尼单元的特性不同，可以分为线性和非线性两种形式。工程中广泛使用的动力吸振器(Dynamic vibration absorber,DVA)也称为调谐质量阻尼器(Tunedmass damper,TMD)是一种应用较多的被动振动控制设备，动力吸振器通过设计其固有频率与主系统振动所受激励频率相同或接近，利用共振原理抑制系统的振动，TMD作为一种线性阻尼器，只能在特定的频带内发挥良好的减振效果，然而外界激励的频率以及主体结的动力特性往往会随时间发生变化。，这时TMD便会丧失减振效率，甚至会加剧主体结构的振动响应。非线性能量阱(Nonlinear Energy Sink,NES)具有附加质量小、振动抑制频带宽、可完成定向靶能量传递、可靠性高、鲁棒性强等优点，可有效弥补TMD在非线性振动领域的缺陷，但，现有的非线性能量阱装置(NES)，均为被动控制，不能根据外部激励的特点以及结构自身的振动特性的变化做出及时调整，存在一定的局限性。因此，本专利技术将半主动控制技术与NES被动控制技术进行结合，通过振动特征对磁性液体的磁场环境进行反馈控制，产生可变阻尼，消耗NES
‑
磁流变动力吸振器从液压管道吸收过来的振动能量，实现被动与半主动结合的混合振动控制。
[0003]磁性液体是一种长期稳定存在的胶体，由基载液、微/纳米尺度的磁性颗粒以及包裹在磁性颗粒表面的表面活性剂组成。磁性液体的第二类悬浮特性指的是，磁铁浸没在磁性液体中受到的浮力大于阿基米德浮力，因此磁性液体可以将浸在其中的、比重大于磁性液体的磁铁悬浮起来。基于磁性液体第二类悬浮特性的磁性液体阻尼减振器通过磁性液体和壳体之间的摩擦、碰撞，磁性液体内部的剪切，以及悬浮体与磁性液体之间的摩擦耗散能量，实现阻尼减振效果。

技术实现思路

[0004]技术问题：本专利技术的目在于提出一种非线性
‑
磁流变自调谐吸振器，基于磁性液体的第二类悬浮特性，实现了非线性能量阱的半主动化改造，可以根据结构对外部扰动的响应实时改变磁性液体的磁场环境，产生可变阻尼。可作为半主动控制广泛应用在液压系统振动领域吸振、减振。
[0005]技术方案：根据本专利技术实施例的一种非线性
‑
磁流变自调谐吸振器，其由减振系统和控制系统组成，减振系统包括外壳、动质量、定子和导向组件；测控系统包括位移传感器、DSP控制器、电流驱动器。
[0006]所述控制系统集成处理器模块、数模转换模块、驱动器模块和加速度传感器。处理器模块对加速度传感器的加速度信号进行分析和处理并输出数字控制信号，数模转换模块将处理器输出的数字控制信号转换成控制驱动器模块的模拟信号，驱动器模块根据处理器
模块的信号指令调整励磁线圈的电流大小。
[0007]进一步地，所述控制信号的生成具体包括：振动信号，作为反馈信号传输给电子控制单元。
[0008]进一步地，所述的加速度传感器安装于液压系统动力源处，用于通过感测动力源处的振动信号，作为反馈信号传输给电子控制单元。
[0009]将获得的电动机转速值确定电动机振动的主阶次频率；
[0010]依据所述的振动主阶次频率对接收的振动信号进行带通滤波，保留在振动主阶次附近的振动信号频率成分；
[0011]对接收到的主阶次频率成分的振动进行判断，即滤波后的振动信号在主阶次频率附近的振动超过预定幅值时，半主动控制装置开始工作，并生成所述的控制信号。
[0012]进一步地，所述的驱动模块用于接收到电子控制单元输出的控制信号，对控制信号施加一定的增益，生成具有一定幅值和频率的交变电流作为驱动信号作用于吸振器，产生电磁阻尼效应。
[0013]根据本专利技术实施例的一种非线性
‑
磁流变自调谐吸振器对于相关技术而言具有以下有益效果：
[0014](1)基于磁性液体的第二类悬浮特性，由非均匀磁场作用下磁性液体产生的轴向和径向悬浮力产生非线性刚度，使得该装置可以与机械结构产生靶向能量传递的特性，这种传递具有传递速度快、单向(不可逆)的特点，因此NES
‑
磁性液体动力吸振器能够高效地俘获主体结构的振动能量，并将其传递到自身，能量耗散效率高，能快速地将机构振动的机械能转化为摩擦产生的热能，阻尼减振的效果好；
[0015](2)非线性能量阱的装置只需要主结构的5％～10％，具有轻质，鲁棒性强，减振频带宽，结构简单，安装方便等优点，在非线性消能减振方面具有良好的应用前景。
[0016](3)目前大部分基于靶向能量传递原理设计的非线性能量阱装置均是采用被动控制，而这种基于磁性液体悬浮特性的非线性能量阱装置可以进一步根据主结构特性调节阻尼大小来实现主动控制，具备了被动与主动结合的半主动控制，弥补了被动控制无法时变的缺点，同时，降低了半主动控制能耗高的问题。
[0017](4)该非线性
‑
磁流变自调谐吸振器，仅需对控制算法进行修改，即可以满足不同工况下的减振需求，成本低，使用灵活。
[0018]另外，根据本专利技术附加方面的优点将在随后的具体实施方式中部分给出，部分优点将变得明显，或者通过本专利技术的实践获得。
附图说明
[0019]图1是根据本专利技术实施例的液压系统振动半主动控制装置简图。
[0020]图2是根据本专利技术实施例的液压系统振动半主动控制吸振器的控制方法实施流程示意图。
[0021]图3是根据本专利技术实施例的一种非线性
‑
磁流变自调谐吸振器结构简图。
[0022]图4是根据本专利技术实施例的吸振器导向组件结构示意图。
[0023]图5是根据本专利技术实施例的吸振器动质量结构示意图。
[0024]图6是根据本专利技术实施例的吸振器永磁环结构示意图。
[0025]图7是根据本专利技术实施例的吸振器定子结构示意图
[0026]图8是根据本专利技术实施例的吸振器外壳结构示意图
[0027]图9是根据本专利技术实施例的吸振器力学模型示意图。
[0028]附图标记：
[0029]一种含非线性
‑
磁流变自调谐吸振器10，
[0030]其中：1、导向组件；1
‑
1、上限位块；1
‑
2、导向轴；1
‑
3、下限位块；1
‑
4、润滑槽；2、动质量；2
‑
1、上端螺母；2
‑
2、永磁环；2
‑
3、导磁块；2
‑
4、永磁环保持架；2
‑
5、下端螺母；2
‑
6、微纳磁性复合液；3、定子；3
‑
1、线圈保持架；3
‑
2、线圈绕组；3
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非线性
‑
磁流变自调谐吸振器，其特征在于：包括加速度传感器、电子控制单元、驱动模块和吸振器，所述的加速度传感器感测液压泵的振动加速度，并作为闭环控制的振动信号传递给所述的电子控制单元；所述的电子控制单元用于根据电动机转速值和加速度传感器提供的振动信号，并与预定幅值进行对比得到误差信号，从而生成并输出控制信号；所述的驱动模块根据接收到的控制信号后输出一定幅值和频率的驱动信号；所述的吸振器安装在液压泵前端盖上，用于接收驱动模块输出一定的幅值和频率的交变电流作为驱动信号作用于吸振器，产生电磁阻尼效应，达到主动振动控制的目的。2.根据权利要求1所述的一种非线性
‑
磁流变自调谐吸振器，其特征在于：所述的加速度传感器安装与液压泵壳体上，用于通过感测液压泵的振动信号，作为反馈信号传输给电子控制单元。3.根据权利要求2所述的一种非线性
‑
磁流变自调谐吸振器，其特征在于：所述控制信号的生成具体包括：将获得的电动机转速值确定电动机振动的主阶次频率；依据所述的振动主阶次频率对接收的振动信号进行带通滤波，保留在振动主阶次附近的振动信号频率成分；对接收到的主阶次频率成分的振动进行判断，即滤波后的振动信号在主阶次频率附近的振动超过预定幅值时，半主动控制装置开始工作，并生成所述的控制信号。4.根据权利要求1所述的一种非线性
‑
磁流变自调谐吸振器，其特征在于：所述的驱动模块用于接收到电子控制单元输出的控制信号，对控制信号施加一定的增益，生成具有一定幅值和频率的交变电流作为驱动信号作用于吸振器。5.根据权利要求1所述的一种非线性
‑
磁流变自调谐吸振器，其特征在于：所述吸振器的工作原理是基于磁性液体的第二类悬浮特性，所述的动质量悬浮于微纳磁性复合液中，由非均匀磁场作用下磁性液体产生的轴向和径向悬浮力产生非线性刚度，当外界激励引起动质量沿导向组件相对运动时，产生单向靶向能量传递，然后，吸收的能量导致吸振器内的磁性液体受到挤压作用，同时，定子上分布的电磁产对磁性液体流动缝隙处产生剪切作用，在两种工作模式下导致磁性液体产生磁流变效应，形成与激励方向相反的阻尼力，从而达到耗能作用。...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂松林，恭飞，纪辉，宁冬晶，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：