电磁式自调节动力反共振隔振系统技术方案

一种电磁式自调节动力反共振隔振系统，包括：相对设置的载荷平台和基础平台，其中：载荷平台和基础平台之间设有若干弹性元件和若干杠杆式惯性放大机构，杠杆式惯性放大机构与控制器系统相连以接收控制信号。本发明专利技术利用杠杆耦合的放大作用，放大较小的附加质量和电磁可控装置的出力，以较小的质量代价和能量消耗使得电磁可控装置的出力达到与较大的系统刚度相当的量级，进而获得宽频可调的反共振减振阻带，实现变工况下的低频减振。实现变工况下的低频减振。实现变工况下的低频减振。

【技术实现步骤摘要】
电磁式自调节动力反共振隔振系统


[0001]本专利技术涉及的是一种低频工程减振领域的技术，具体是一种电磁式自调节动力反共振隔振系统。

技术介绍

[0002]低频振动的影响广泛存在于工程实践中，在不进行减振设计的情况下，过大的振动会引发一系列的工程问题。目前的减振技术主要可以分为三类：被动减振、半主动减振以及主动减振。传统的被动减振技术由于结构简单、可靠性高而得到广泛应用，但是其结构参数需要预先设计，且在外部激励频率改变的情况下无法提供有效的减振效果。相对于被动减振来说，主动减振技术通过控制器控制作动器输出主动力来实现减振，因而能够在变化的工作环境下实现较好的减振效果，但是主动减振通常需要消耗较多的外部能量，且设计、制造、维护成本等也相对较高。半主动减振技术介于被动减振与主动减振之间，通常是通过改变减振装置的刚度或者阻尼特性来达到较好的减振效果，因而能够适应变化的工作环境，并且其消耗的能量相对主动控制较少。半主动控制一般是对隔振系统的刚度或阻尼参数进行调节，按照隔振原理的不同，半主动减振技术可以分为两类：第一类是直接对弹簧
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阻尼隔振系统的刚度或阻尼进行控制；第二类则是基于反共振原理的半主动吸振器，对附加减振装置的刚度、阻尼或者惯性进行控制。两类半主动减振技术的执行机构大多是相似的，均是采用电磁装置、磁流变装置、记忆合金装置或机械式调节装置等可控装置来实现的。第一类半主动减振技术可控制系统刚度或者阻尼，控制阻尼作用是降低系统共振峰的幅值，而不影响高频处的减振效果；控制刚度则是改变系统共振频率的位置，使得系统共振峰偏离激励频率。第二类半主动减振技术是利用附加减振装置在特定频率处产生反共振减振阻带，通过改变附加装置的特性使得反共振减振阻带拓宽，并实现位置可调，进而实现宽频减振。第一类半主动减振技术需要在共振频率远低于激励频率时才能获得优异的减振效果，因而对于低频减振存在局限性。半主动吸振器可以在低频处获得满意的减振效果，但是其存在附加质量过大、反共振减振阻带过窄造成控制不稳定性等问题。
[0003]现有的减振执行技术将可控阻尼执行器与可控负刚度执行器耦合，利用可控阻尼执行器对共振峰幅值进行控制，利用可控负刚度执行器控制系统共振频率的位置，使之远离激励频率。但对于低频激励领域，可控负刚度执行器需要输出较大的负刚度来补偿系统的正刚度，使得系统的共振频率降低到较低的位置，进而获得优异的减振效果。较大的负刚度意味着需要的控制能量消耗较大，并且对于正刚度较大的情况，需要可控负刚度执行器提供等量级的输出负刚度，由此导致的可控负刚度执行器的重量、尺寸和输入能量消耗在一些工程应用中是不可接受的。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术存在的上述缺陷，提出一种电磁式自调节动力反共振隔振系统，利用杠杆耦合的放大作用，放大较小的附加质量和电磁可控装置的出力，以较小的质量
代价和能量消耗使得电磁可控装置的出力达到与较大的系统刚度相当的量级，进而获得宽频可调的反共振减振阻带，实现变工况下的低频减振。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]本专利技术涉及一种电磁式自调节动力反共振隔振系统，包括：相对设置的载荷平台和基础平台，其中：载荷平台和基础平台之间设有若干弹性元件和若干杠杆式惯性放大机构，杠杆式惯性放大机构与控制器系统相连以接收控制信号。
[0007]所述的杠杆式惯性放大机构包括：分别设置于载荷平台和基础平台上的第一连接座和第二连接座、一端与第二连接座转动连接的减振杠杆，其中：减振杠杆的另一端上设有永磁体、基础平台上对应永磁体的位置设有若干电磁可控单元。
[0008]所述的电磁可控单元包括：连接基座以及设置于其内部的一对线圈绕组，其中：第一和第二线圈绕组、分别设置于连接基座的内侧顶部和底部且两者中心正对永磁体，第一和第二线圈绕组分别与控制器系统相连。
[0009]所述的减振杠杆、第一连接座、第二连接座和连接基座均为低密度、高强度的材料制成，其采用但不限于钛合金等，以进一步降低附加隔振装置的质量代价。
[0010]所述的弹性元件与载荷平台之间、基础平台与弹性元件之间均为固定连接，以保证载荷平台不发生转动。
[0011]所述的第一连接座优选设置于载荷平台的中心位置，对应弹性元件以中心对称方式分布设置。
[0012]所述的杠杆式惯性放大机构和电磁可控单元优选为对称分布设置于载荷平台和基础平台之间，通过多个杠杆式惯性放大机构的作用力之间叠加，作用于载荷平台上的力为多个耦合电磁杠杆惯性放大机构相加，可以有效减小单个杠杆式惯性放大机构的尺寸。技术效果
[0013]本专利技术通过耦合电磁式杠杆惯性放大机构实现反共振减振阻带的可调，通过将电磁可控单元与杠杆式惯性放大机构耦合，放大较小的附加质量和电磁可控装置的出力，能以较小的质量代价和能量消耗使得电磁可控装置的出力达到与较大的系统刚度相当的量级。通过改变电磁可控单元的输入电流可以改变永磁体与电磁可控单元之间的作用力，经过杠杆式惯性放大机构的放大作用后，作用在载荷平台的作用力得到放大，进而实现以较小的电磁可控装置实现对大型设备的低频振动控制。同时，杠杆式惯性放大机构还具有提高可调带宽的作用。
附图说明
[0014]图1为本专利技术原理图；
[0015]图2为本专利技术结构示意图；
[0016]图3为电磁可控单元示意图；
[0017]图4为实施例不同激励幅值下位移传递率；
[0018]图5为实施例不同输入电流下振动控制效果图；
[0019]图6为实施例的可调带宽与杠杆长度比α的关系；
[0020]图中：1载荷平台、2基础平台、3弹性元件、4杠杆式惯性放大机构、5永磁体、6电磁可控单元、7控制器系统、8传感器、9减振杠杆、10第一连接座、11第二连接座、12第一线圈绕
组、13第二线圈绕组、14连接基座。
具体实施方式
[0021]如图1
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图3所示，为本实施例涉及一种电磁式自调节动力反共振隔振系统，包括：相对设置的载荷平台1和基础平台2，其中：载荷平台1和基础平台2之间设有弹性元件3和杠杆式惯性放大机构4，杠杆式惯性放大机构4与控制器系统7相连以接收控制信号。
[0022]所述的杠杆式惯性放大机构4包括：分别设置于载荷平台1和基础平台2上的第一连接座10和第二连接座11、一端与第二连接座11转动连接的减振杠杆9，其中：减振杠杆9的另一端上设有永磁体5、载荷平台1和基础平台2上对应永磁体5的位置设有电磁可控单元6。
[0023]所述的电磁可控单元6包括：连接基座14以及设置于其内部的一对线圈绕组12、13，其中：第一和第二线圈绕组12、13分别设置于连接基座14的内侧顶部和底部且两者中心正对永磁体5，第一和第二线圈绕组12、13分别与控制器系统7相连。
[0024]所述的载荷平台1和/或基础平台2上进一步设有与控制器系统7相连的若干用于采集激励信号的传感器8。
[0025]所述的控制器系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电磁式自调节动力反共振隔振系统，其特征在于，包括：相对设置的载荷平台和基础平台，其中：载荷平台和基础平台之间设有若干弹性元件和若干杠杆式惯性放大机构，杠杆式惯性放大机构与控制器系统相连以接收控制信号；所述的杠杆式惯性放大机构包括：分别设置于载荷平台和基础平台上的第一连接座和第二连接座、一端与第二连接座转动连接的减振杠杆，其中：减振杠杆的另一端上设有永磁体、基础平台上对应永磁体的位置设有若干电磁可控单元，通过杠杆式惯性放大机构对永磁体的有效质量和电磁可控单元产生的等效刚度实现对弹性元件刚度的补偿。2.根据权利要求1所述的电磁式自调节动力反共振隔振系统，其特征是，所述的电磁可控单元包括：连接基座以及设置于其内部的一对线圈绕组，其中：第一和第二线圈绕组、分别设置于连接基座的内侧顶部和底部且两者中心正对永磁体，第一和第二线圈绕组分别与控制器系统相连。3.根据权利要求1所述的电磁式自调节动力反共振隔振系统，其特征是，所述的减振杠杆、第一连接座、第二连接座和连接基座均为低密度、高强度的材料制成，其采用但不限于钛合金等。4.根据权利要求1所述的电磁式自调节动力反共振隔振系统，其特征是，所述的第一连接座设置于载荷平台的中心位置，对应弹性元件以中心对称方式分布设置。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：龙新华，邓家磊，赵嘉厚，杨纪楠，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：