CN102716851A - 一种惯性力、阻尼力及弹性力可控的电动式振动平台 - Google Patents

一种惯性力、阻尼力及弹性力可控的电动式振动平台 Download PDF

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一种惯性力、阻尼力及弹性力可控的电动式振动平台，在薄壁圆筒位于镀锌铁槽上部内框间的间隙中的外壁上从内到外依次缠绕惯性力线圈、阻尼力线圈、弹性力线圈以及激振线圈，四组线圈处于镀锌铁槽和圆柱型镀锌铁芯之间的磁场中；本发明电动式振动平台，根据涡流传感器测得的位移信号及其一阶微分得到的速度信号和二阶微分得到的加速度信号，通过对惯性力线圈、阻尼力线圈及弹性力线圈施加一定的电流，主动产生了三组分别和位移，速度，加速度成正比的安培力，从而实现了对弹性力，阻尼力，惯性力的控制，不需要和配重块，阻尼器，弹性支承体共同作用，可以独自实现具体的振动需要，结构紧凑，安装方便，操作简单，适用范围很广。

Description

一种惯性力、阻尼力及弹性力可控的电动式振动平台
技术领域
本发明涉及一种电动式振动平台，具体涉及一种惯性力、阻尼力及弹性力可控的电动式振动平台。
背景技术
振动平台作为一种具有直线往复推动形式工作特征的动力装置被广泛应用于科学研究和工业领域，其潜在的经济效应十分显著，振动平台的设计和研制已受到高度重视。但是，现有的振动平台存在如下问题：一，振动平台一般由激振器、配重块、阻尼器及弹性支撑体一起构成一个作动系统，共同完成工作，激振器、配重块、阻尼器和弹性支撑体共同作用需要足够的空间，且安装复杂；二，根据实验情况和项目背景，经常需要多种质量、阻尼和刚度条件，要准备不同参数的配重块，阻尼器和弹性支撑体，很不经济实用；三，实验和工作过程中，需要经常更换配重块，阻尼器和弹性支撑体，很不方便，效率低下。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目在于提供一种惯性力、阻尼力及弹性力可控的电动式振动平台，平台中不包含配重块、阻尼器、和弹性支承体但是可以实现惯性力、阻尼力及弹性力的变化和控制，结构紧凑，安装方便，操作简单，适用范围很广。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种惯性力、阻尼力及弹性力可控的电动式振动平台，在薄壁圆筒2位于镀锌铁槽8开口间的间隙中的外壁上从内到外依次缠绕惯性力线圈3、阻尼力线圈4、弹性力线圈5以及激振线圈6，四组线圈处于镀锌铁槽8和镀锌铁芯10之间的磁场中，四组线圈的引出线和贴附于四组线圈上部的薄壁圆筒2表面的和外部的控制及功率放大器部分连接的接线端子7相连接。
在所述薄壁圆筒2上端固定有连接台1，在连接台1下端固定有导向杆13，在导向杆13和镀锌铁芯10固定有弹簧15，导向杆13外面套有固定在镀锌铁芯10上的导向套14。
在所述镀锌铁槽8的上表面上安装有涡流传感器探头12。
所述薄壁圆筒2为塑料薄壁圆筒。
所述塑料薄壁圆筒为PVC薄壁圆筒。
和现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、由于在薄壁圆筒2和镀锌铁槽8开口间的间隙中的外壁上从内到外依次缠绕惯性力线圈3、阻尼力线圈4、弹性力线圈5以及激振线圈6，激振力控制信号经功率放大器后，在薄壁圆筒2上最外层缠绕的激振线圈6上施加一定的电流，通电的激振线圈6在磁场中受到安培力的作用，从而对置于连接台1上的振动平台作用的结构提供激振力，涡流传感器探头12测得结构在振动过程的位移，位移信号经过一定的处理后经过功率放大器在弹性力线圈5上输出一定的与位移成正比例关系的电流，线圈受到和位移成正比例关系的安培力作用，主动产生了和位移成正比例关系的力，实现了系统的弹性力可控，位移信号经过一阶微分后得到速度信号，经过功率放大器的放大速度信号输出到阻尼力线圈4上，阻尼力线圈4受到和速度成正比例关系的安培力，系统就可以产生和速度成正比例关系的阻尼力，位移信号二阶微分后，获得加速度信号，经过功率放大器输出到惯性力线圈3上，惯性力线圈3受到和加速度成正比例关系的安培力，即产生和加速度成正比的惯性力，本发明电动式振动平台，通过对三组在磁场中的线圈施加一定的电流，主动产生了三组分别和位移，速度，加速度成正比的安培力，从而实现了对弹性力，阻尼力，惯性力的控制，不需要和配重块，阻尼器，弹性支承体共同作用，可以独自实现具体的振动需要，结构紧凑，安装方便，操作简单，适用范围很广。
2、由于在连接台1下端固定有导向杆13，在导向杆13和镀锌铁芯10固定有弹簧15，导向杆13外面套有固定在镀锌铁芯10上的导向套14，导向杆13和导向套14限定本发明电动式振动平台的只能在竖直方向运动，弹簧15起到支撑作用，弹簧15刚度已知，提供初始刚度，弹簧15可以根据需要更换。
附图说明
图1为本发明电动式振动平台结构示意图。
图2为本发明电动式振动平台控制系统流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明一种惯性力、阻尼力及弹性力可控的电动式振动平台，包括镀锌铁槽8，固定于镀锌铁槽8底部中心的磁铁9，固定于磁铁9上部的圆柱型镀锌铁芯10，圆柱型镀锌铁芯10沿竖直方向的厚度和镀锌铁槽8开口处外框沿竖直方向的厚度相等，且圆柱型镀锌铁芯10的上平面和镀锌铁槽8开口处外框的上平面相平齐，圆柱型镀锌铁芯10和镀锌铁槽8开口间留有间隙，上端固定有连接台1的薄壁圆筒2插入到圆柱型镀锌铁芯10和镀锌铁槽8开口间的间隙中，在薄壁圆筒2位于镀锌铁槽8开口间的间隙中的外壁上从内到外依次缠绕惯性力线圈3、阻尼力线圈4、弹性力线圈5以及激振线圈6，使四组线圈处于镀锌铁槽8和圆柱型镀锌铁芯10之间的磁场中，上述四组线圈的引出线和贴附于四组线圈上部的薄壁圆筒2表面的和外部的控制及功率放大器部分连接的接线端子7相连接，镀锌铁槽8的上表面固定有探头支架11，探头支架11上安装有涡流传感器探头12。
优选的，在所述薄壁圆筒2上端固定有连接台1，在连接台1下端固定有导向杆13，在导向杆13和镀锌铁芯10固定有弹簧15，导向杆13外面套有固定在镀锌铁芯10上的导向套14。
所述薄壁圆筒2为塑料薄壁圆筒，优选为PVC薄壁圆筒，该材料具有合适的强度且在磁场振动中不会产生涡流，进而不会引入附加的电磁阻力。
如图2所示，本发明的工作原理为：激振力控制信号经功率放大器后，通过在塑料薄壁圆筒2上最外层缠绕的激振线圈6上施加一定的电流，通电的激振线圈6在磁场中受到安培力的作用，从而对置于连接台1上的振动平台作用的结构提供和激振力控制信号成正比的激振力，涡流传感器探头12测得结构在振动过程的位移，位移信号经过一定的处理后，经功率放大器在弹性力线圈5上输出与位移成正比例关系的电流，弹性力线圈5受到和位移成正比例关系的安培力作用，主动产生了和位移成正比例关系的力，实现了系统的弹性力可控，位移信号经过一阶微分后得到速度信号，经过功率放大器的放大输出到阻尼力线圈4上，阻尼力线圈4受到和速度成正比例关系的安培力，系统就可以产生出和速度成正比例关系的阻尼力，位移信号二阶微分后，获得加速度信号，经过功率放大器输出到惯性力线圈3上，惯性力线圈3受到和加速度成正比例关系的安培力，进而产生和加速度成正比的惯性力，通过对三组在磁场中的线圈施加一定的电流，主动产生了三组分别和位移，速度，加速度成正比的安培力，从而实现了对弹性力，阻尼力，惯性力的控制。

Claims (5)

1.一种惯性力、阻尼力及弹性力可控的电动式振动平台，其特征在于：在薄壁圆筒（2）位于镀锌铁槽（8）开口间的间隙中的外壁上从内到外依次缠绕惯性力线圈（3）、阻尼力线圈（4）、弹性力线圈（5）以及激振线圈（6），四组线圈处于镀锌铁槽（8）和镀锌铁芯（10）之间的磁场中，四组线圈的引出线和贴附于四组线圈上部的薄壁圆筒（2）表面的和外部的控制及功率放大器部分连接的接线端子（7）相连接。
2.根据权利要求1所述的电动式振动平台，其特征在于：在所述薄壁圆筒（2）上端固定有连接台（1），在连接台（1）下端固定有导向杆（13），在导向杆（13）和镀锌铁芯（10）固定有弹簧（15），导向杆（13）外面套有固定在镀锌铁芯（10）上的导向套（14）。
3.根据权利要求1或2所述的电动式振动平台，其特征在于：在所述镀锌铁槽（8）的上表面上安装有涡流传感器探头（12）。
4.根据权利要求1所述的电动式振动平台，其特征在于：所述薄壁圆筒（2）为塑料薄壁圆筒。
5.根据权利要求4所述的电动式振动平台，其特征在于：所述塑料薄壁圆筒为PVC薄壁圆筒。
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