【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及减振，尤其涉及一种具有超强鲁棒性的被动式动力吸振器。
技术介绍
1、动力吸振器概念于二十世纪初提出，最初的动力吸振器具有线性刚度特征，这使其仅能够在一个很窄的频带生效，当外部激励参数或结构自身参数发生变化，则会导致吸振器因频率失调而失效，因此线性动力吸振器的鲁棒性较差。于二十世纪五十年代提出的弱非线性动力吸振器能够在一定程度上拓宽有效频带，但是该频带宽度仍然有限，相应地，鲁棒性也仅是在一定程度上增强。于二十一世纪初提出的纯非线性吸振器(也称为第一代非线性能量阱)具有宽频减振能力。然而，这种吸振器具有强非线性特征，因此，当激振力增大到一定值后会诱发被减振结构的振幅跳跃现象，一旦该现象发生，则标志着吸振器的失效。所以，尽管纯非线性刚度吸振器在频域内具有很强的鲁棒性，但是仅能够在一定的力域(即激振力范围)内有效，并且，外部扰动，如冲击、温度变化等，也会导致该吸振器的失效。
2、此外，之后在非线性能量阱框架内提出的各类强非线性吸振器均主要关注有效频域和力域内吸振效果的提升，而极少关注对有效力域的拓宽，这导致其在力域内的鲁棒性始终不理想，这也是阻碍非线性能量阱类装置实现工程应用的关键难题。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术基于复合非线性特征设计动力吸振器，提供了一种超强鲁棒性的被动式动力吸振器，在保持频域鲁棒性的前提下，大幅拓宽有效力域，从而使吸振器具有极强的力域鲁棒性。对于一种吸振器，具备了超宽的有效频域和力域，则具备了超强鲁棒性。
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3、一种超强鲁棒性被动式动力吸振器，包括平行设置的底座和顶盖，所述底座和顶盖之间竖直设置一个立柱和一个导轨，所述立柱和导轨沿底座和顶盖的中心延长线设置，所述导轨一端固定连接在所述立柱顶部，另一端固定在顶盖上，所述立柱固定在底座上；所述导轨外壁设置与其滑动连接的质量组件；所述质量组件包括从下到上依次套设在导轨外壁的第二框架结构、质量块和第一框架结构，三者质量依次递减且能够单独的沿导轨上下滑动；
4、所述第一框架结构和质量块之间水平的设置多个上层弹簧，用于对所述第一框架结构产生垂直于导轨方向的拉力；所述第二框架结构和质量块之间水平的设置多个中间弹簧，用于对所述质量块产生垂直于导轨方向的拉力；所述第二框架结构和所述立柱的侧壁之间水平设置多个下层弹簧，用于对所述第二框架结构产生垂直于立柱方向的拉力；
5、而且，所述第一框架结构的顶部与所述顶盖之间竖直且间隔均匀的设置多个弹性限位绳，用于对所述第一框架结构提供垂直于顶盖的拉力，限制所述第一框架结构向下的位移；所述第二框架结构的底部与所述底座之间竖直且间隔均匀的设置多个弹性限位绳，限制所述第二框架结构向上的位移；
6、当所述被动式动力吸振器不承受外部激励时，所述质量组件处于静平衡位置，所述下层弹簧、中间弹簧、上层弹簧处于自由伸张状态，所述弹性限位绳处于自然蜷曲状态；
7、当外部激励激活所述被动式动力吸振器时，所述第一框架结构、质量块、第二框架结构单独的上下运动，与质量组件相连的下层弹簧、中间弹簧、上层弹簧产生非线性刚度使所述被动式动力吸振器具有宽频带吸振能力；当所述第二框架结构向上运动达到第一阈值时，弹性限位绳拉伸给予第二框架结构向下的拉力，为第二框架结构提供附加刚度，当所述第二框架结构向上运动达到第二阈值时，限制第二框架结构向上的位移继续增大；当所述第一框架结构向下运动达到第一阈值时，弹性限位绳拉伸给予第一框架结构向上的拉力，为第一框架结构提供附加刚度，当所述第一框架结构向下运动达到第二阈值时，限制第一框架结构向下的位移继续增大；防止第二框架结构、中间质量块与第一框架结构相互之间发生碰撞；
8、其中，所述弹性限位绳的第一阈值是弹性限位绳刚产生拉力时的长度值，所述弹性限位绳的第二阈值是弹性限位绳拉伸的极限长度值。
9、进一步的，所述底座有通孔用于连接被减振结构。
10、进一步的，所述导轨一端通过导轨座安装在所述立柱上，另一端通过导轨座安装在顶盖上；所述立柱通过垂直角架和所述底座通过螺栓螺母连接。
11、进一步的，所述顶盖和底座之间安装有两个所述外壳；所述顶盖、外壳、底座之间通过螺栓螺母连接。
12、进一步的，所述质量块为三棱柱形，且所述上层弹簧、中间弹簧和下层弹簧的数量相等。
13、进一步的，所述质量块的侧壁上固设有多个弹簧座，部分弹簧座水平设置在质量块侧壁的第一位置，其余弹簧座水平设置在质量块侧壁的第二位置，所述第一位置高于第二位置；所述第一位置与所述第一框架结构上的弹簧座位置水平对应，且上层弹簧的两端分别位于所述第一位置处的弹簧座与所述第一框架结构上的弹簧座上；中间弹簧的两端分别位于所述第二位置处的弹簧座与所述第二框架结构上层环形结构的弹簧座上。
14、进一步的，所述第二框架结构中心处、质量块顶壁、质量块底壁、第一框架结构上层中心处均固设有法兰轴承；所述法兰轴承套设在所述导轨的外壁上，所述法兰轴承的尺寸与导轨的轨道外径适配，从而所述法兰轴承能够沿导轨上下滑动。
15、进一步的，能够根据被减振结构设置不同弹性模量的所述弹性限位绳，从而调节第一阈值和第二阈值之间所产生的拉力，为与所述弹性限位绳连接的第一框架结构/第二框架结构提供不同的附加刚度。
16、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
17、本专利技术所述被动式动力吸振器的质量组件具有三个能够单独上下运动的部件，与质量组件相连的下层弹簧、中间弹簧、上层弹簧产生非线性刚度使所述被动式动力吸振器具有宽频带吸振能力；在不承受外部激励时，所述质量组件处于静平衡位置，所有弹簧处于自由伸张状态，弹性限位绳处于自然蜷曲状态；当激活所述吸振器时，质量组件在滑动时，其与导轨间的摩擦能够耗散部分能量，弹性限位绳拉伸分别给予第一框架结构、第二框架结构拉力，为质量组件提供附加刚度，还能够防止第二框架结构、中间质量块与第一框架结构相互之间发生碰撞。通过本专利技术可以缓解现有技术中存在的纯非线性刚度吸振器有效力域过窄的技术问题。
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1.一种被动式动力吸振器，包括平行设置的底座(8)和顶盖(1)，其特征在于，所述底座(8)和顶盖(1)之间竖直设置一个立柱(15)和一个导轨(13)，所述立柱(15)和导轨(13)沿底座(8)和顶盖(1)的中心延长线设置，所述导轨一端固定连接在所述立柱(15)顶部，另一端固定在所述顶盖(1)上，所述立柱(15)固定在底座上；所述导轨(13)外壁设置与其滑动连接的质量组件；所述质量组件包括从下到上依次套设在导轨(13)外壁的第二框架结构(5)、质量块(4)和第一框架结构(3)，三者质量依次递减且能够单独的沿所述导轨(13)上下滑动；
2.根据权利要求1所述的被动式动力吸振器，其特征在于，所述底座(8)有通孔用于连接被减振结构。
3.根据权利要求1所述的被动式动力吸振器，其特征在于，所述导轨(13)一端通过导轨座(14)安装在所述立柱(15)顶部，另一端通过导轨座(14)安装在顶盖上；所述立柱(15)通过垂直角架(16)和所述底座(8)通过螺栓螺母连接。
4.根据权利要求1所述的被动式动力吸振器，其特征在于，所述顶盖(1)和底座(8)之间安装有两个
5.根据权利要求1所述的被动式动力吸振器，其特征在于，所述质量块(4)为三棱柱形，且所述上层弹簧(11)、中间弹簧(12)和下层弹簧(6)的数量相等。
6.根据权利要求1所述的被动式动力吸振器，其特征在于，所述质量块(4)的侧壁上固设有多个弹簧座(7)，部分弹簧座(7)水平设置在质量块(4)侧壁的第一位置，其余弹簧座(7)水平设置在质量块(4)侧壁的第二位置，所述第一位置高于第二位置；所述第一位置与所述第一框架结构(3)上的弹簧座(7)位置水平对应，且上层弹簧(11)的两端分别位于所述第一位置处的弹簧座(7)与所述第一框架结构(3)上的弹簧座(7)上；中间弹簧(12)的两端分别位于所述第二位置处的弹簧座(7)与所述第二框架结构(5)上层环形结构的弹簧座(7)上。
7.根据权利要求1所述的被动式动力吸振器，其特征在于，所述第二框架结构(5)中心处、质量块(4)顶壁、质量块(4)底壁、第一框架结构(3)上层中心处均固设有法兰轴承(10)；所述法兰轴承(10)套设在所述导轨(13)的外壁上，所述法兰轴承(10)的尺寸与导轨(13)的轨道外径适配，从而所述法兰轴承(10)能够沿导轨(13)上下滑动。
8.根据权利要求1所述的被动式动力吸振器，其特征在于，能够根据被减振结构设置不同弹性模量的所述弹性限位绳(9)，从而调节第一阈值和第二阈值之间所产生的拉力，为与所述弹性限位绳(9)连接的第一框架结构/第二框架结构提供不同的附加刚度。
...【技术特征摘要】
1.一种被动式动力吸振器，包括平行设置的底座(8)和顶盖(1)，其特征在于，所述底座(8)和顶盖(1)之间竖直设置一个立柱(15)和一个导轨(13)，所述立柱(15)和导轨(13)沿底座(8)和顶盖(1)的中心延长线设置，所述导轨一端固定连接在所述立柱(15)顶部，另一端固定在所述顶盖(1)上，所述立柱(15)固定在底座上；所述导轨(13)外壁设置与其滑动连接的质量组件；所述质量组件包括从下到上依次套设在导轨(13)外壁的第二框架结构(5)、质量块(4)和第一框架结构(3)，三者质量依次递减且能够单独的沿所述导轨(13)上下滑动；
2.根据权利要求1所述的被动式动力吸振器，其特征在于，所述底座(8)有通孔用于连接被减振结构。
3.根据权利要求1所述的被动式动力吸振器，其特征在于，所述导轨(13)一端通过导轨座(14)安装在所述立柱(15)顶部，另一端通过导轨座(14)安装在顶盖上；所述立柱(15)通过垂直角架(16)和所述底座(8)通过螺栓螺母连接。
4.根据权利要求1所述的被动式动力吸振器，其特征在于，所述顶盖(1)和底座(8)之间安装有两个外壳(2)；所述顶盖(1)、外壳(2)、底座(8)之间通过螺栓螺母连接。
5.根据权利要求1所述的被动式动力吸振器，其特征在于，所述质量块(4)为三棱柱形，且所述上层弹簧(...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈建恩，赵家琪，胡文华，秦志昌，孙敏，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：
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