CN101985968B - 基于相位调节机构的主动消振器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的是一种基于相位调节机构的主动消振器。包括力幅调节机构和相位调节机构两部分，力幅调节机构通过联轴器和相位调节机构一端连接，相位调节机构的另一端通过联轴器和驱动电机连接；力幅调节机构组成为：平行的主从动转轴安装在箱体上，相互啮合的直齿圆柱齿轮固定在主动轴和从动轴的一端，主动轴和从动轴的另一端连接有结构相同的滑块连杆机构，其中拨筒套在轴上能自由转动及滑动，滑杆固定在转轴上随轴同步转动，滑块套在滑杆上沿滑杆蹿动，链板将拨筒和滑块铰接在一起，拨板将主动轴和从动轴上的拨筒连接。本发明可以在保证转速跟踪的前提下，使力幅调整机构的旋转相位能够与振动源旋转机械的相位相差180°，从而实现消振。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种主动消振器，特别是一种带有相位调节机构的主动消振器。
背景技术
主动消振器借助某种闭环控制系统实时地产生与激振力相抵的消振力，可以有效的抑制有害振动。专利公开号CN101363502的专利文件中公开的消振器执行机构属于与本发明较接近的已有技术，但是其没有相位调节机构，其相位的调节需依靠算法来实现，增加了控制算法的复杂性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能实现相位调节，控制简单、控制可靠的基于相位调节机构的主动消振器。
本发明的目的是这样实现的：包括力幅调节机构和相位调节机构两部分，力幅调节机构通过联轴器和相位调节机构一端连接，相位调节机构的另一端通过联轴器和驱动电机连接；力幅调节机构主要由箱体、直齿圆柱齿轮副、主动轴、从动轴、丝杠、拨板、拨筒、滑杆、滑块、链板组成；平行的主从动转轴安装在箱体上，相互啮合的直齿圆柱齿轮固定在主动轴和从动轴的一端，主动轴和从动轴的另一端连接有结构相同的滑块连杆机构，其中拨筒套在轴上能自由转动及滑动，滑杆固定在转轴上随轴同步转动，滑块套在滑杆上沿滑杆蹿动，链板将拨筒和滑块铰接在一起，拨板将主动轴和从动轴上的拨筒连接。
本发明的主动消振器是基于相位调节机构的主动消振器。分为力幅调节机构和相位调节机构两部分，由驱动电机带动工作。力幅调节机构通过联轴器和相位调节机构一端连接，相位调节机构的另一端通过联轴器和驱动电机连接。其中力幅调节机构的工作原理与专利公开号CN101363502设计的消振器相似。
力幅调节机构主要由箱体、直齿圆柱齿轮副、主动轴、从动轴、丝杠、拨板、拨筒、滑杆、滑块、链板等组件组成。平行的主从动转轴安装在箱体上，相互啮合的直齿圆柱齿轮固定在主从动转轴端，其可以使两轴实现同步反向转动。两转轴另一端连接有结构相同的滑块连杆机构。其中拨筒套在轴上可自由转动及滑动；滑杆由销钉固定在转轴上，可以随轴同步转动；滑块套在滑杆上，可沿滑杆蹿动工作。链板将拨筒和滑块铰接在一起；最后由拨板将两轴上的拨筒连接，通过移动拨板可以同时带动两轴上的拨筒在轴上蹿动，以实现机构旋转离心半径的改变，从而实现了机构输出力幅的调节。主动轴经由电机驱动可实现主从动轴同步反向转动，从而带动滑块连杆机构同步反向转动，机构的偏心质量可在竖直方向上输出一个简谐变化的消振力，实现了控制力的输出。
本发明的相位调节机构属于机械式相位调节机构。可以在保证转速跟踪的前提下，使力幅调整机构的旋转相位能够与振动源旋转机械的相位相差180°，从而实现消振。
本发明的相位调节机构主要有由底座、芯轴、壳体、轴承安装座、小锥齿轮、大锥齿轮、轴和压盖等组成。两小锥齿轮通过芯轴安装在壳体内部，大锥齿轮和小锥齿轮啮合，通过其轴、轴承，最后通过轴承安装座固定在壳体上。将整个装配好的壳体装入底座，最后将压盖盖上固定即可。本发明设计的相位调节机构的结构原理如图4所示：当需要改变相位时，通过轴33将转速ω2传递给右端的大锥齿轮29，大锥齿轮29又将转速传递给它两端的小锥齿轮28。这时以转速H旋转壳体23，由芯轴22同时带动两个小锥齿轮28旋转来增加或减少传递给左端的大锥齿轮的转速ω1。左端大锥齿轮的转速ω1可表示为：
ω1＝2H-ω2
当H在0～180°角度变化时即可实现0～360°的调节相位，从而达到调节相位的目的。相位的调节功过旋转壳体23来实现，当相位调节完毕时使用锁紧机构34将相位调节机构锁紧。
本发明的主动消振器工作原理：通过转速传感器获得被控物体的转速信号，将物体转速信号传给控制器，然后将经控制器产生的控制信号用来驱动电机。通过电机使输出控制力的振动频率与振源频率相同；此时通过调节偏心质量块的偏心距以调节控制力大小，使力幅调节机构输出力的大小与振源产生的力大小相等，该调节手动、机动调节均可。这时再通过相位调节机构使输出控制力的相位与振源振动的相位差为180°。这时消振器引起的的振动与振源引起的振动频率相等、幅值相等、相位差为180°，两者可以全部或绝大部分相互抵消，以达到消振目的。
附图说明
图1为主动消振器示意图；
图2为力幅调节机构俯视图；
图3为力幅调节机构左视图；
图4a为相位调节机构结构示意图，图4b是图4a的左视图；
图5为相位调节机构结构简化示意图。
具体实施方式
图1所示为主动消振器示意图，图中通过19、20两个联轴器将相位调节机构17安装在消振装置中的力幅调节机构16和消振器工作驱动电机18中间。
图2、图3给出了力幅调节机构内部结构。力幅调节机构主要由1-直齿圆柱齿轮副、2-从动轴、3-调心球轴承、4-丝杠、5-主动轴、6-拨板、7-拨筒、8-滑杆、9-拨叉、10-滑块、11-链板、12-箱体、13-拨叉移动导轨、14-螺母和15-位移显示杆组件组成。力幅调节机构利用三相异步电动机作为动力源或手动调节，驱动2个反向旋转的对称滑块10，产生垂直离心力来降低由振源振动引起的垂直方向结构振动的机械装置。其工作原理为：动力经联轴器输入主动轴5，主动轴5通过直齿圆柱齿轮副1将动力传输到从动轴，带动从动轴2转动，主、从动轴带动对称滑杆8做同步、反向转动，进而实现对称滑块10的同步、反向旋转，水平方向上的分力互相抵消，竖直方向上的分力叠加，这样力幅调节机构就在竖直方向上输出一个简谐变化的消振力，实现了控制力的输出。控制力的频率由控制器通过算法追踪实现。控制力相位的改变是通过相位调节机构来实现的，而控制力输出力幅的调节是由丝杠4实现。图3为力幅调节机构左视图。
当需要机构输出的消振力变小时，丝杠4正转，通过丝杠4与螺母14的螺旋传动来实现拔叉9的缓慢移动，此时拨叉带动镶嵌其中的拨板6向齿轮副一侧移动，拨板6带动拨筒7移动，拨筒7拉动链板11，链板11带动滑块10向滑杆8内侧移动，从而实现滑块的移动。如上过程使对称滑块10的旋转离心半径从大变小，从而实现机构输出力幅变小的目的。当需要机构输出的消振力变大时，丝杠4反转，通过丝杆与螺母的螺旋传动连接来实现拔叉的反向移动，进而实现对称滑块离心半径的变大，从而使机构输出的消振力幅值变大。
图4所示即为本发明的相位调节机构：该机构主要有由21-底座、22-芯轴、23-壳体、24-轴承安装座、25-角接触球轴承、26-衬套、27-铜套、28-小锥齿轮、29-大锥齿轮、30-指针、31-压盖、32-标牌、33-轴组成以及34-锁紧螺栓。
当需要调节相位时，通过调节壳体23的转速，由芯轴22来带动小锥齿轮旋转，以增加或减少左端大齿轮的输出转速，从而达到调节相位的目的。当相位调节完毕时使用锁紧螺栓34将相位调节机构锁紧。这时通过轴33将转速传递给右端的大锥齿轮29，大锥齿轮29又将转速传递给它两端的小锥齿轮28，小锥齿轮28继续将转速传递给左端的大锥齿轮29，大锥齿轮29再通过左端的轴将转速传递给振动箱体组合件，从而达到传递相位的目的。
通过以上过程可获得与振源振动频率相等、相位差为180°且力幅与振源相等的控制力。将这个控制力作用于被控物体上便可以达到消振目的。
Claims (1)
1.一种基于相位调节机构的主动消振器，包括力幅调节机构和相位调节机构两部分，其特征是：力幅调节机构通过联轴器和相位调节机构一端连接，相位调节机构的另一端通过联轴器和驱动电机连接；力幅调节机构主要由箱体、直齿圆柱齿轮副、主动轴、从动轴、丝杠、拨板、拨筒、滑杆、滑块、链板组成；平行的主从动转轴安装在箱体上，相互啮合的直齿圆柱齿轮固定在主动轴和从动轴的一端，主动轴和从动轴的另一端连接有结构相同的滑块连杆机构，其中拨筒套在轴上能自由转动及滑动，滑杆固定在转轴上随轴同步转动，滑块套在滑杆上沿滑杆蹿动，链板将拨筒和滑块铰接在一起，拨板将主动轴和从动轴上的拨筒连接；所述相位调节机构主要有由底座、芯轴、壳体、轴承安装座、小锥齿轮、大锥齿轮、轴和压盖组成，两小锥齿轮通过芯轴安装在壳体内部，大锥齿轮和小锥齿轮啮合，大锥齿轮和小锥齿轮通过轴、轴承、轴承安装座固定在壳体上。
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