一种易控的半主动式非线性双作用吸振器制造技术

本发明专利技术涉及振动控制领域，特别是一种易控的半主动式非线性双作用吸振器，包括变质量模块、变刚度模块和信号采集和控制模块三个部分；变质量模块通过可变质量桶内液体的流入流出，从而改变吸振器的质量；变刚度模块通过刚度弹簧在步进电机的驱动下改变刚度弹簧与竖直导杆之间的角度，从而实现吸振器在竖直方向上刚度的非线性改变；信号采集和控制模块能够实时检测外界激励频率的变化并发出相应控制信号，使吸振器的固有频率与外界激励频率同步。本发明专利技术为半主动式吸振器，具有结构简单、耗能少、控制方便的特点。控制方便的特点。控制方便的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种易控的半主动式非线性双作用吸振器


[0001]本专利技术涉及振动控制领域，特别是一种易控的半主动式非线性双作用吸振器。

技术介绍

[0002]在实际工程中，振动是各类机械设备无法避免的现象，这些机械设备的振动会导致机械结构的破坏，影响设备运行的稳定性。长期以来，人们进行了大量的研究，采取了各种措施来减小有害振动，其中，吸振器是广泛应用于工程实践中的一种减振设备。
[0003]传统吸振器结构简单、性能稳定，但由于其各项参数一旦设定好后就不再改变，有效减振频带较窄，当外界激励频率偏离吸振器的频率时，吸振器的减振效果会大幅度降低；主动式吸振器通过改变吸振器的刚度、质量和阻尼等参数，能够自动调整自身频率与外界激励频率相等，最常见的方式为改变刚度，主动式吸振器克服了传统吸振器减振频带窄的问题，但主动式吸振器系统质量大、成本高、结构复杂且需要大量外界能量，在调节刚度时对控制系统的要求高，调节较为困难。
[0004]国内专利号为201910430639.6的专利技术专利提出了一种同时改变刚度和质量的吸振器，该专利技术利用压电陶瓷改变刚度，同时利用水泵增减质量，该专利技术虽然扩宽了吸振器的减振频带，但其在变刚度上需要大质量振子，同时需要较大的外部能量供应驱动水泵。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于：针对现有技术存在的主动式吸振器刚度调节困难的问题，提供一种易控的半主动式非线性双作用吸振器，这种吸振器刚度调节简单可靠，能够同时调整刚度和质量，减振频带较宽，耗能少，适用范围广。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种易控的半主动式非线性双作用吸振器，包括变质量模块、变刚度模块、用于固定在需要减振的系统上的基座和信号采集和控制模块，所述变质量模块包括储液桶、可变质量桶、排液桶，所述吸振器还包括：用于承载所述储液桶的支架，所述支架固定在所述基座上；其中，所述变刚度模块包括：用于承载所述可变质量桶的刚度架，所述刚度架包括位于其底部的弧形轨道；能够在所述刚度架底部弧形轨道滑动的滑套和弹簧导杆，所述弹簧导杆能够穿过所述滑套；所述刚度架和所述排液桶安装在所述基座上；用于限位所述弹簧导杆上端的丝杠滑块，所述丝杠滑块安装在丝杠上，所述丝杠由步进电机驱动；用于固定所述步进电机的固定板，所述固定板与竖直导杆连接，所述竖直导杆固定在所述基座上；用于连接所述弹簧导杆下端的铰链结构，所述铰链结构固定在所述基座上；所述滑套下端与刚度弹簧一端连接，所述刚度弹簧的另一端与所述铰链结构相连接，所述弹簧导杆能够穿过所述刚度弹簧内部。
[0007]本专利技术所述的易控的半主动式非线性双作用吸振器通过与需要减振的系统相连接，输入初始质量和刚度弹簧处于竖直方向时的刚度，信号采集和控制模块计算得到吸振器初始固有频率，当振动能量传递至该吸振器时，通过信号采集和控制模块采集外界激励
频率信号，计算出外界激励的频率同时对比吸振器初始固有频率和外界激励频率，发出相应的控制信号，通过改变可变质量桶内液体的流入或流出以及刚度弹簧与竖直导杆的角度，从而改变吸振器的质量和刚度，经过上述对吸振器的刚度的非线性调节和质量的线性调节，从而能够快速改变吸振器的固有频率，达到减振的目的。
[0008]作为本专利技术的优选方案，所述刚度架的底部弧形轨道设有滑道，所述滑道宽度大于所述弹簧导杆的直径，用于约束所述弹簧导杆的运动方向。
[0009]作为本专利技术的优选方案，所述滑道内装有滑珠，所述弹簧导杆能够穿过所述滑珠的通孔，用于减小所述弹簧导杆转动时与所述刚度架产生的摩擦。
[0010]作为本专利技术的优选方案，所述可变质量桶桶口安装有悬臂，所述悬臂外端固定在所述变质量桶桶口，内端向所述变质量桶桶内延伸，所述可变质量桶桶内设置有维稳板，所述维稳板与维稳弹簧的一端连接，维稳弹簧另一端与所述悬臂内端相连接，通过维稳弹簧的弹性力保持维稳板的稳定。
[0011]作为本专利技术的优选方案，所述维稳板为圆锥形，内部为中空结构，使储液桶流出的液体能够顺利流入可变质量桶内成为可变质量桶的质量，保持可变质量桶底部与维稳板之间容纳的液体液面稳定。
[0012]作为本专利技术的优选方案，所述可变质量桶底部设有圆柱状凸起，所述圆柱状凸起尺寸与所述竖直导杆尺寸相适配，防止振幅过大时所述竖直导杆与所述可变质量桶产生撞击。
[0013]作为本专利技术的优选方案，所述可变质量桶侧面底部连接有第一连通管，所述排液桶位于所述第一连通管出口下方，所述排液桶侧面顶部连接有第二连通管，方便接收可变质量桶流出的液体并及时排出所述排液桶内多余的液体。
[0014]作为本专利技术的优选方案，所述铰链结构包括铰链块、铰链轴以及铰链座，铰链结构用于方便刚度弹簧的安装，以便于刚度弹簧的压缩、拉伸和绕铰链结构转动。
[0015]作为本专利技术的优选方案，信号采集和控制模块包括第一电磁阀、第一流量传感器、第二电磁阀、第二流量传感器、第一加速度传感器、第二加速度传感器、电荷放大器、控制系统和可控电源，所述电荷放大器的输入端与所述第一加速度传感器和所述第二加速度传感器的输出端连接，所述控制系统的输入端与所述电荷放大器、所述第一流量传感器、所述第二流量传感器和所述可控电源的输入端连接，所述控制系统的输出端与所述第一电磁阀和所述第二电磁阀连接，所述可控电源输出端与所述步进电机连接，信号采集和控制模块用于检测需要减振的系统的信号，经控制系统分析，并发出相应的控制信号。
[0016]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1、设计的变刚度模块消除避免了现有变刚度设计的缺点，不需要质量较大的振子、不附加冗余质量、调节简单可靠；2、本专利技术为半主动式吸振器，耗能少，其中变质量模块由重力驱动改变质量，不需要外界供能，变刚度模块只需要在改变刚度时为步进电机提供电能，而不需要改变刚度时，由自身结构保持刚度恒定，大幅降低了现有主动控制吸振器所需的能量；3、能够同时调整刚度和质量，其中变质量模块的存在弥补了余弦规律在特定阶段刚度变化不明显的缺点，大幅提高了控制响应时间；4、变刚度模块和变质量模块能独立工作，吸振器的可靠性高。
附图说明
[0017]图1是本专利技术易控的半主动式非线性双作用吸振器的结构示意图1；图2是本专利技术易控的半主动式非线性双作用吸振器的结构示意图2；图3是本专利技术易控的半主动式非线性双作用吸振器的部分结构剖视图；图4是维稳板剖视图；图5是铰链结构示意图。
[0018]图标：1
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储液桶；2
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第一电磁阀；3
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第一流量传感器；4
‑
维稳弹簧；5
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悬臂；6
‑
可变质量桶；6
‑1‑
圆柱状凸起；7
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第一连通管；8
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第二电磁阀；9
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第二流量传感器；10
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排液桶；11
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第二连通管；12
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支架；13
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维稳板；14本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种易控的半主动式非线性双作用吸振器，包括变质量模块、变刚度模块、用于固定在需要减振的系统上的基座（23）和信号采集和控制模块，所述变质量模块包括储液桶（1）、可变质量桶（6）、排液桶（10），其特征在于，还包括：用于承载所述储液桶（1）的支架（12），所述支架（12）固定在所述基座（23）上；其中，所述变刚度模块包括：用于承载所述可变质量桶（6）的刚度架（14），所述刚度架（14）包括位于其底部的弧形轨道；能够在所述刚度架（14）底部弧形轨道滑动的滑套（21）和弹簧导杆（18），所述弹簧导杆（18）能够穿过所述滑套（21）；所述刚度架（14）和所述排液桶（10）安装在所述基座（23）上；用于限位所述弹簧导杆（18）上端的丝杠滑块（17），所述丝杠滑块（17）安装在丝杠（16）上，所述丝杠（16）由步进电机（15）驱动；用于固定所述步进电机（15）的固定板（19），所述固定板（19）与竖直导杆（23
‑
1）连接，所述竖直导杆（23
‑
1）固定在所述基座（23）上；用于连接所述弹簧导杆（18）下端的铰链结构（24），所述铰链结构（24）固定在所述基座（23）上；所述滑套（21）下端与刚度弹簧（22）一端连接，所述刚度弹簧（22）的另一端与所述铰链结构（24）相连接，所述弹簧导杆（18）能够穿过所述刚度弹簧（22）内部。2.根据权利要求1所述的一种易控的半主动式非线性双作用吸振器，其特征在于，所述刚度架（14）的底部弧形轨道设有滑道（14
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1），所述滑道（14
‑
1）宽度大于所述弹簧导杆（18）的直径。3.根据权利要求2所述的一种易控的半主动式非线性双作用吸振器，其特征在于，所述滑道（14
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1）内装有滑珠（20），所述弹簧导杆（18）能够穿过所述滑珠（20）的通孔。4.根据权利要求1所述的一种易控的半主动式非线性双作用吸振器，其特征在于，所述可变质量桶（6）桶口安装有悬臂（5），所述悬臂（5）外端固定在所述变质量桶（6）桶口，内端向所述变质量桶（6）桶...

【专利技术属性】
技术研发人员：李斌，张文益，陈子轩，黄希敏，戢亚菲，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：