CN103406251B - 一种质量、阻尼和刚度可变的振动激励及控制平台 - Google Patents
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Abstract
一种质量、阻尼和刚度可变的振动激励及控制平台，在振动平台上部置有质量不同的配重块，在振动平台下表面两端固定薄铁条；在振动平台底座两端和薄铁条对应位置带有滑轨，电磁铁底座置于滑轨内，在电磁铁底座顶部固定有电磁铁，在滑轨间的振动平台底座上固定有镀锌铁槽，其内固定电磁铁，电磁铁顶部依次固定镀锌铁芯和涡流传感器探头，固定在振动平台下表面的薄壁圆筒的下部位于镀锌铁槽开口内侧壁和镀锌铁芯间隙中，在薄壁圆筒外壁上绕有阻尼线圈，其引出线和贴附于其上部的薄壁圆筒表面的和外部控制及功率放大器部分连接的接线端子相连；平台由不同配重块改变质量，不包含多种阻尼器及弹性支撑体便可实现刚度可变和阻尼可控。
Description
技术领域
本发明涉及一种振动激励及控制平台，具体涉及一种质量、阻尼和刚度可变的振动激励及控制平台。
背景技术
振动激励及控制平台被广泛应用于航空航天、机械加工、建筑、冶金等领域，用于消除不利振动或者提供特定的振动环境，振动激励及控制平台的设计与研制具有十分显著的经济及科研价值。但是，现有的振动激励及控制平台存在如下问题：一：被动振动控制平台阻尼和刚度不可调节，只能被动地消除不利振动，振动抑制效果较差，且无法提供特定的振动环境；二：主动或者主被动混合的振动激励及控制平台一般由激振器、配重块、阻尼器及弹性支撑体构成，由不同的阻尼器和弹性支撑体提供不同的阻尼和刚度条件，使用过程中经常要多次更换阻尼器及弹性支撑体，使用不便，效率较低。
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质量、阻尼和刚度可变的振动激励及控制平台，平台由不同配重块改变振动平台质量，但不包含多种阻尼器及弹性支撑体便可实现刚度可变和阻尼可控，具有结构紧凑，操作简单，适用范围广的优点。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种质量、阻尼和刚度可变的振动激励及控制平台，包括上下设置的振动平台5和振动平台底座21，在所述振动平台5上部的配重盒1内放置有质量不同的多个配重块，在振动平台5下表面两端固定有薄铁条6；在所述振动平台底座21两端和薄铁条6对应位置带有滑轨20，电磁铁底座8置于带有螺栓孔的滑轨20内并能在其中滑动，在电磁铁底座8顶部固定有电磁铁7，在滑轨20间的振动平台底座21上固定有镀锌铁槽18，镀锌铁槽18内底部中央固定有电磁铁17，电磁铁17顶部固定有镀锌铁芯16，镀锌铁芯16顶部的支柱12上安装有涡流传感器探头11，固定在振动平台5下表面的薄壁圆筒13的下部位于镀锌铁槽18开口内侧壁和镀锌铁芯16间的间隙中，在薄壁圆筒13外壁上缠绕有阻尼线圈15，阻尼线圈15的引出线和贴附于其上部的薄壁圆筒13表面的和外部控制及功率放大器部分连接的接线端子14相连接，在振动平台5和振动平台底座21的两端固定有挡板19用于限制振动平台横向位移。
在所述薄壁圆筒13两端的振动平台5下表面固定有限位柱9，在限位柱9下表面和镀锌铁槽18上表面间连接有弹簧10。
所述薄壁圆筒13为薄壁铁筒。
所述振动平台5为薄铝板。
所述配重块为质量不同的第一配重块2、第二配重块3和第四配重块4。
本发明和现有技术相比，具有如下优点：
1、在配重盒1内放有质量不同的配重块2、3、4，用于调节振动平台的质量，配重块的数量及质量可根据需要更换。
2、振动平台5的材料为铝，防止电磁铁7剩磁对振动平台5的影响；振动平台5的下表面固定有铁条6，电磁铁7通电时将铁条6吸附下来，二者固定在一起。
3、振动平台底座21的滑轨20上固定有可左右调节的电磁铁底座8，电磁铁底座的位置可根据需要左右调节以改变电磁铁7的位置，实现振动平台的刚度可变。
4、振动平台静止时，电磁铁17通电后，在阻尼线圈15上施加一定的电流，通电的阻尼线圈15在磁场中受到安培力的作用，从而对薄壁圆筒13上的振动平台5起激振作用，激振的初始激振力可通过阻尼线圈15的通电电流大小和电磁铁17的通电电流大小来调节；振动平台振动过程中，由于薄壁圆筒13为薄壁铁筒，在电磁铁17通电后形成的磁场中受磁力作用，可提供被动阻尼；振动平台振动过程中，涡流传感器探头11测得振动平台5的位移，位移信号经过微分处理后得到速度信号，经过功率放大器放大的速度信号输出到阻尼线圈15上，阻尼线圈15受到和速度成正比例关系的安培力，即阻尼力，此时通过调节电磁铁17的通电电流大小可以改变电磁铁17产生的磁场强度，从而改变阻尼力大小，实现振动平台的阻尼可控。
5、在振动平台5与镀锌铁槽16之间左右对称固定有限位柱9及弹簧10，限位柱9用于防止振动平台5振动幅值过大损坏涡流传感器探头11；弹簧10对振动平台5起支撑作用，提供初始刚度，刚度已知，可根据需要更换。
附图说明
图1为本发明振动激励及控制平台结构示意图。
图2为本发明振动激励及控制平台控制系统流程图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示，本发明一种质量、阻尼和刚度可变的振动激励及控制平台，包括上下设置的振动平台5和振动平台底座21，在所述振动平台5上部的配重盒1内放置有质量不同的多个配重块，本实例为三个配重块，分别为第一配重块2、第二配重块3和第四配重块4。在振动平台5下表面两端固定有薄铁条6；在所述振动平台底座21两端和薄铁条6对应位置带有滑轨20，电磁铁底座8置于滑轨20内并能在其中滑动且固定在滑轨特定位置上，在电磁铁底座8顶部固定有电磁铁7，在滑轨20间的振动平台底座21上固定有镀锌铁槽18，镀锌铁槽18内底部中央固定有电磁铁17，电磁铁17顶部固定有镀锌铁芯16，镀锌铁芯16顶部的支柱12上安装有涡流传感器探头11，固定在振动平台5下表面的薄壁圆筒13的下部位于镀锌铁槽18开口内侧壁和镀锌铁芯16间的间隙中，在薄壁圆筒13外壁上缠绕有阻尼线圈15，阻尼线圈15的引出线和贴附于其上部的薄壁圆筒13表面的和外部控制及功率放大器部分连接的接线端子14相连接。在所述薄壁圆筒13两端的振动平台5下表面固定有限位柱9，在限位柱9下表面和镀锌铁槽18上表面间连接有弹簧10，在振动平台5和振动平台底座21两端固定有挡板19用于限制振动平台横向位移。
作为本发明的优选实施方式，所述薄壁圆筒13为薄壁铁筒。
作为本发明的优选实施方式，所述振动平台5为薄铝板。
如图2所示，本发明的工作原理为：首先通过叠加不同的配重块2、3、4调整振动平台的质量，实现振动平台质量的可变；其次通过调整滑轨20上的电磁铁底座8的位置，改变振动平台的刚度，实现振动平台刚度的可变；然后激振信号经功率放大器后，通过给薄壁圆筒13外壁上缠绕的阻尼线圈15施加一定的电流，通电的阻尼线圈15在磁场中受到安培力的作用，从而对薄壁圆筒13上的振动平台5起激振作用；振动平台5振动过程中，若阻尼线圈15不提供电流，则振动平台5只受薄壁圆筒13的被动阻尼作用；振动平台5振动过程中，涡流传感器探头11测得振动平台5在振动过程的位移，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线圈15上，阻尼线圈15受到和速度成正比例关系的安培力，产生与速度成正比例关系的阻尼力，此时通过调节电磁铁17的通电电流大小可以改变电磁铁17产生的磁场强度，从而改变阻尼力大小，实现振动平台阻尼的可控。
Claims (5)
1.一种质量、阻尼和刚度可变的振动激励及控制平台，包括上下设置的振动平台（5）和振动平台底座（21），其特征在于：在所述振动平台（5）上部的配重盒（1）内放置有质量不同的多个配重块，在振动平台（5）下表面两端固定有薄铁条（6）；在所述振动平台底座（21）两端和薄铁条（6）对应位置带有滑轨（20），电磁铁底座（8）置于滑轨（20）内并能在其中滑动，在电磁铁底座（8）顶部固定有第一电磁铁（7），在滑轨（20）间的振动平台底座（21）上固定有镀锌铁槽（18），镀锌铁槽（18）内底部中央固定有第二电磁铁（17），电磁铁（17）顶部固定有镀锌铁芯（16），镀锌铁芯（16）顶部的支柱（12）上安装有涡流传感器探头（11），固定在振动平台（5）下表面的薄壁圆筒（13）的下部位于镀锌铁槽（18）开口内侧壁和镀锌铁芯（16）间的间隙中，在薄壁圆筒（13）外壁上缠绕有阻尼线圈（15），阻尼线圈（15）的引出线和贴附于阻尼线圈（15）上部的薄壁圆筒（13）表面的和外部控制及功率放大器部分连接的接线端子（14）相连接，在振动平台（5）和振动平台底座（21）的两端固定有挡板（19）用于限制振动平台横向位移。
2.根据权利要求1所述的一种质量、阻尼和刚度可变的振动激励及控制平台，其特征在于：在所述薄壁圆筒（13）两端的振动平台（5）下表面固定有限位柱（9），在限位柱（9）下表面和镀锌铁槽（18）上表面间连接有弹簧（10）。
3.根据权利要求1或2所述的一种质量、阻尼和刚度可变的振动激励及控制平台，其特征在于：所述薄壁圆筒（13）为薄壁铁筒。
4.根据权利要求1或2所述的一种质量、阻尼和刚度可变的振动激励及控制平台，其特征在于：所述振动平台（5）为薄铝板。
5.根据权利要求1或2所述的一种质量、阻尼和刚度可变的振动激励及控制平台，其特征在于：所述配重块为质量不同的第一配重块（2）、第二配重块（3）和第四配重块（4）。
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