面向大型精密产品安全承载与转运的主动隔振装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种面向大型精密产品安全承载与转运的主动隔振装置，通过激振力与弹簧力的可控合成实现主动隔振功能；包含上、下平台，分别连接大型精密产品和运输工具，上、下平台之间安装有钢丝绳隔振器组、电磁作动器组和滚珠导轨，在上、下平台间还连接有传感器组。本发明专利技术利用钢丝绳隔振器组削减外界振动，再利用电磁作动器组输出电磁力抵消剩余载荷实现隔振。相较于改变被隔振对象结构特性从而改变整个系统振动响应特性的被动隔振方法，本发明专利技术通过控制电磁作动器组电磁力的方式实现隔振系统的主动控制，可根据外界振动环境调控电磁输出力的频率和幅值，进而实现宽频率隔振，为大型精密产品提供一种适用面更广，效果更好的隔振方法。振方法。振方法。

【技术实现步骤摘要】
面向大型精密产品安全承载与转运的主动隔振装置


[0001]本专利技术属于大型精密设备的安全承载与转运
，具体为一种能够有效减缓外部环境对大型精密设备振动激励的主动隔振装置。

技术介绍

[0002]大型精密产品在转运过程中会受到各种形式的载荷，包括路面不平坦带来的振动、汽车加速减速引起的加速度变化、汽车发动机产生的振动、汽车上下坡过程中受到的外力整体变化等，均会给大型精密产品带来各种影响。对于大型精密产品分析，其制造工艺复杂，不同部件间连接紧密，对装配要求很高，在承受不同种类的载荷，尤其是与基频附近的振动响应时，非常容易受到损坏，造成巨大的经济损失，因此需要根据不同的转运过程设计缓冲装置。通过缓冲装置减小外部载荷对大型精密产品的影响，保护产品安全运输。
[0003]截至目前，根据振动抑制的原理，将缓冲装置分成三类，减振、隔振和消振。减振，消耗振动能量；隔振，在传递过程中削弱振动；消振，转移振动能量，其中，隔振器由于实现方式简单，可操作性强，广泛的用于振动抑制领域，通过在振动传递过程中增加部分环节减小振动传递率，实现隔振的功能。德国航天中心设计的压电式隔振器已经用于“ARIANE 5”任务，以及以Stewart平台为基础的各类隔振器。目前，隔振器构型往往采用Stewart平台式构型，即上半环连接隔振目标，下半环连接运载装置，两环中间等角度安装三个V型作动器组，V型作动器组是由两个相同的作动器一点相同、另一点不同安装，六个作动器之间相互配合，可以实现六个方向上振动抑制。
[0004]此外，按照振动抑制过程中对外界振动抑制的控制方法，分为主动控制，被动控制和半主动控制。被动控制指不外加控制系统，单纯依靠结构隔振；半主动控制指通过控制系统控制结构参数，改变参数适应不同的外界振动；主动控制指直接输出与外界载荷相反的力，从根源实现振动抑制。目前较为常见的是以磁流变液为基础的半主动控制，以及动力吸振器等设计复杂结构实现的纯被动控制，主动控稳定性较差。但是，主动控制结果最好，泛用性最广。
[0005]综上所述，目前用于大型精密仪器地面转运的缓冲隔振装置普遍采用被动控制或半主动控制，主要方法是安装隔振装置，需要根据具体任务设计隔振器结构，隔振性能有限且泛用性较差。并且在转运过程中不同目标基频不同，每进行一次任务需要完成一次完整的振动试验才能开始转运，消耗大量人力物力和时间，这就对隔振器泛用性，可控性及可重复性提出了更高的要求。

技术实现思路

[0006]专利技术针对上述技术需求，设计一种面向大型精密产品安全承载与转运的主动隔振装置，该装置可实现主动控制，可适配载荷范围广，并且可重复使用，是一种新型电磁隔振装置。
[0007]本专利技术是这样实现的：
[0008]一种面向大型精密产品安全承载与转运的主动隔振装置，其特征在于，所述的装置包括载荷适配器，所述的载荷适配器上方为隔振目标，载荷适配器下方为下底板，所述的载荷适配器以及下底板之间设置若干个钢丝绳隔振器组、电磁作动器组，所述的电磁作动器组的内部安装有传感器组；
[0009]所述电磁作动器组包括电磁作动器内筒、电磁作动器外筒，所述的电磁作动器内筒上方为上铰接，电磁作动器外筒的下方为下铰接；
[0010]所述上铰接包含方块、铰接，方块以及铰接均与传感器组连接，所述的方块与载荷适配器焊接，实现与载荷适配器固连；
[0011]所述的铰接与电磁作动器内筒上方铰接孔相连，并且电磁作动器内筒与铰接实现面接触；
[0012]所述的电磁作动器外筒与电磁作动器内筒采用轴向安装，提供轴向电磁力；所述电磁作动器外筒与下铰接相连；所述下铰接与下底板间焊接，电磁作动器外筒底部与下铰接间采用面接触。
[0013]进一步，所述的电磁作动器内筒包括内筒壁、直流线圈、包裹结构和底盘；所述的电磁作动器内筒上半部分是一个空腔，用于线圈走线和增加元件长度，使得电磁部分不会距离隔振目标过近，产生磁场干扰；下半部分是两个直流线圈，由包裹结构支撑，使得两线圈与内筒固定，底盘通过卡扣安装于包裹结构底部，对电磁部分进行支撑；电磁作动器外筒包括励磁线圈、平台、导杆、导向杆、外筒壁和底部电机；导杆是一条贯穿内外筒的中心杆，励磁线圈缠绕于导杆顶部，下方安装底部电机，在外筒内部还有三根导向杆，控制导杆按照轴向移动，在底部电机的驱动下导杆科研带动励磁线圈在内筒间上下移动，从而控制励磁线圈和直流线圈的相对位置；电磁作动器输出电磁力具体为：通过两个直流线圈施加同向的直流电流，在两线圈间生成较为稳定的平行磁场，此时给励磁线圈通电变可以从内部产生电磁力，改变励磁线圈电流大小可以改变输出电磁力的大小，当励磁线圈恰好在直流线圈中心附近时，该位置磁场较为稳定且磁感线分布均匀，输出的电磁力与电流呈正比关系。
[0014]进一步，所述的电磁作动器组还包含有以底部电机为动力的零位置调节装置；所述的零位置调节装置包含导磁材料、导杆、直流线圈、励磁线圈和底部电机；所述导磁材料安装于导杆内部，励磁线圈环绕在导杆上，导杆下方连接底部电机，通过电机可以控制导杆上下移动；所述直流线圈安装在电磁作动器内筒上，位置随载荷适配器移动而改变；所述载荷适配器发生位置变化时，直流线圈与励磁线圈相对位置发生改变S1，使得励磁线圈偏离最佳工作位置S2，需要通过底部电机调节励磁线圈回到最佳工作位置S2；所述零位置调节具体方法为，通过传感器组读取载荷适配器移动前后位移相对变化量，控制底部电机产生等量位移消除载荷适配器的位移
[0015]进一步，所述的传感器组包括上振动加速度传感器、下振动加速度传感器、位移传感器、力传感器；所述的上振动传感器安装于载荷适配器上，下振动传感器安装于下底板上，分别用于测量隔振目标振动及外界输入振动；所述的位移传感器安装于载荷适配器上，用于测量载荷适配器与下底板间距离。所述的力传感器安装于方块与铰接间，用于测量电磁作动器组输出的电磁力状态。
[0016]进一步，所述的载荷适配器包括两个部分，水平的载荷支撑平台和竖直的对接机构；所述的支撑平台底部还安装有加强刚度用三角板和横梁，用于增加支撑平台整体刚度，
减少支撑平台承重时弯曲变形。所述对接机构用于和隔振目标对接，增加运输过程中系统稳定性。
[0017]进一步，所述的载荷适配器以及下底板之间的四角处通过若干螺钉固定设置四组滚珠导轨，滚珠导轨包括滚珠、上导轨和下导轨；所述的下导轨与下底板固连，轴向装配与下底板上，所述的上导轨安装于载荷适配器四个角落，与下导轨轴向对接；所述导轨中均有半正六边形开槽，分别为上导轨半正六边形槽、下导轨半正六边形槽，滚珠两边恰好和半六边形槽相切，并可以在半正六边形槽、下导轨半正六边形槽内进行轴向滚动；所述滚珠导轨限制隔振目标和载荷适配器在轴向移动，提供侧向扭转支撑，防止隔振目标和载荷适配器发生侧倾；
[0018]进一步，所述的钢丝绳隔振器安装于载荷适配和下底板间，位于载荷适配正下方内侧部分，给载荷适配器和隔振目提供支撑；电磁作动器组安装于相同位置外侧部分，利用外侧的方进行连接。钢丝绳隔振器和电磁作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向大型精密产品安全承载与转运的主动隔振装置，其特征在于，所述的装置包括载荷适配器(2)，所述的载荷适配器(2)上方为隔振目标(1)，载荷适配器(2)下方为下底板(3)，所述的载荷适配器(2)以及下底板(3)之间设置若干个钢丝绳隔振器组(5)、电磁作动器组(4)，所述的电磁作动器组(4)的内部安装有传感器组(6)；所述电磁作动器组(4)包括电磁作动器内筒(42)、电磁作动器外筒(43)，所述的电磁作动器内筒(42)上方为上铰接(41)，电磁作动器外筒(43)的下方为下铰接(44)；所述上铰接(41)包含方块(411)、铰接(412)，方块(411)以及铰接(412)均与传感器组(6)连接，所述的方块(411)与载荷适配器(2)焊接，实现与载荷适配器(2)固连；所述的铰接(412)与电磁作动器内筒(42)上方铰接孔相连，并且电磁作动器内筒(42)与铰接(412)实现面接触；所述的电磁作动器外筒(43)与电磁作动器内筒(42)采用轴向安装，提供轴向电磁力；所述电磁作动器外筒(43)与下铰接(44)相连；所述下铰接(44)与下底板(3)间焊接，电磁作动器外筒(43)底部与下铰接(44)间采用面接触。2.根据权利要求1所述的一种面向大型精密产品安全承载与转运的主动隔振装置，其特征在于，所述的电磁作动器内筒包括内筒壁(421)、直流线圈(422)、包裹结构(423)和底盘(424)；所述的电磁作动器内筒上半部分是一个空腔，用于线圈走线和增加元件长度，使得电磁部分不会距离隔振目标过近，产生磁场干扰；下半部分是两个直流线圈，由包裹结构支撑，使得两线圈与内筒固定，底盘通过卡扣安装于包裹结构底部，对电磁部分进行支撑；电磁作动器外筒包括励磁线圈(431)、平台、导杆、导向杆(432)、外筒壁和底部电机(435)；导杆是一条贯穿内外筒的中心杆，励磁线圈缠绕于导杆顶部，下方安装底部电机，在外筒内部还有三根导向杆，控制导杆按照轴向移动，在底部电机的驱动下导杆科研带动励磁线圈在内筒间上下移动，从而控制励磁线圈和直流线圈的相对位置；电磁作动器输出电磁力具体为：通过两个直流线圈施加同向的直流电流，在两线圈间生成较为稳定的平行磁场，此时给励磁线圈通电变可以从内部产生电磁力，改变励磁线圈电流大小可以改变输出电磁力的大小，当励磁线圈恰好在直流线圈中心附近时，该位置磁场较为稳定且磁感线分布均匀，输出的电磁力与电流呈正比关系。3.根据权利要求1所述的一种面向大型精密产品安全承载与转运的主动隔振装置，其特征在于，所述的电磁作动器组(4)还包含有以底部电机(435)为动力的零位置调节装置；所述的零位置调节装置包含导磁材料(436)、导杆(433)、直流线圈(422)、励磁线圈(431)和底部电机(435)；所述导磁材料(436)安装于导杆(433)内部，励磁线圈(431)环绕在导杆(433)上，导杆(433)下方连接底部电机(435)，通过电机(435)可以控制导杆(433)上下移动；所述直流线圈(422)安装在电磁作动器内筒(42)上，位置随载荷适配器(2)移动而改变；所述载荷适配器(2)发生位置变化时，直流线圈(422)与励磁线圈(431)相对位置发生改变，使得励磁线圈(431)偏离最佳工作位置，需要通过底部电机(435)调节励磁线圈(431)回到最佳工作位置；所述零位置调节具体方法为，通过传感器组(6)读取载荷适配器(2)移动前后位移相对变化量，控制底部电机(435)产生等量位移消除载荷适配器(2)的位移4.根据权利要求1所述的一种面向大型精密产品安全承载与转运的主动隔振装置，其特征在于，所述的传感器组(6)包括上振动加速度传感器(61)、下振动加速度传感器(62)、位移传感器(63)、力传感器(64)；所述的上振动传感器(61)安装于载荷适配器(2)上，下振
动传感器(62)安装于下底板(3)上，分别用于测量隔振目标(1)振动及外界输入振动；所述的位移传感器(63)安装于载荷适配器(2)上，用于测量载荷适配器(2)与下底板(3)间距离。所述的力传感器(64)安装于方块(412)与铰接(411)间，用于测量电磁作动器组(6)输出的电磁力状态。5.根据权利要求1所述的一种面向大型精密产品安全承载与转运的主动隔振装置，其特征在于，所述的载荷适配器(2)包括两个部分，水平的载荷支撑平台(22)和竖直的对接机构(21)；所述的支撑平台(22)底部还安装有加强刚度用三角板...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾山，刘畅，陈金宝，邓卫华，高翔宇，胡汝洁，詹迪茜，冯盖亚，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：