CN104932554B - 一种可变负刚度的半主动控制型联轴器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变负刚度的半主动控制型联轴器，包括控制器、电源、从动盘、第一主动盘、第二主动盘、正刚度弹簧、液压系统、负刚度机构、导向杆、导向杆位移传感器和负刚度机构位移传感器，本发明可以使系统的刚度很小，降低更宽频带的扭转振动。在联轴器传递扭矩时，主动端和从动端会有相对扭转角位移，导向杆上的位移传感器把测的信号传递给控制器，控制器在对信号进行分析后，然后根据安装在负刚度安装筒上的位移传感器反馈的信号，确定对负刚度机构的位置调节，确保系统处于大的传递效率和较低的扭转振动状态，这种可变负刚度的半主动控制型联轴器能够解决传统扭转减振装置存在的传递大载荷与减振之间的矛盾，具有推广使用的价值。

Description

一种可变负刚度的半主动控制型联轴器

技术领域

本发明涉及一种轴系扭转振动减振的半主动控制装置，尤其涉及一种可变负刚度的半主动控制型联轴器。

背景技术

扭转振动是机械振动的主要形式之一。扭转振动容易引起旋转机械的机械故障，减低使用寿命。近年来，随着机械运动速度的提高，机械的扭转振动问题更加突出，减少扭转振动对机械零件的影响越来越受到人们的关注。

改善扭振问题的方法主要是通过移频原理，即通过振动特性设计，将结构固有扭振频率与扭转激励频率错开。利用这一原理，目前在旋转机械中普遍采用被动式弹性阻尼式扭转减振器，被动式减振器最大缺陷在于：现在旋转机械所承受的扭振的频率和幅值会在很宽的范围变化，系统特性相对固定的被动式减振装置无法满足这一特点要求。

主动控制式扭转减振装置，在理论上可以适时改变弹性元件和阻尼元件的特性参数来达到满意的减振效果，但主动式扭转减振装置最大的缺陷是需要消耗较多的能量。所以需要设计一种新型轴系扭转减振装置，既能实现宽频带减振，同时又不消耗太多的能量。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种可变负刚度的半主动控制型联轴器。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明包括控制器、电源、从动盘、第一主动盘、第二主动盘、正刚度弹簧、液压系统、负刚度机构、导向杆、导向杆位移传感器和负刚度机构位移传感器，所述从动盘安装于所述第一主动盘和所述第二主动盘之间，所述第一主动盘和所述第二主动盘之间通过所述紧固螺钉安装在所述从动盘上，所述第一主动盘和所述第二主动盘的圆周上各设置五个矩形槽，所述从动盘的内圈上设置有五个矩形槽，所述从动盘与第一主动盘和所述第二主动盘上的矩形槽构成所述正刚度弹簧的安装室，所述第一主动盘和所述第二主动盘的外侧设置有用于支撑所述正刚度弹簧的挡板，所述从动盘的外圆上设置有四个用于安装所述液压系统的矩形槽，所述第一主动盘和所述第二主动盘的四个象限点均设置有主动盘延长杆，所述主动盘延长杆与所述负刚度机构之间通过主弹簧杆与导向铰支连接，所述负刚度机构与所述液压系统连接，所述液压系统通过吊耳与所述从动盘之间固定连接，所述导向杆位移传感器设置于所述导向杆上，所述导向杆与所述紧固螺钉连接，所述负刚度机构位移传感器安装于所述负刚度机构上。

具体地，所述负刚度机构由弹簧、弹簧安装座、短销子、长销子和连杆组成，所述长销子连接于所述连杆与所述导向铰支之间，所述短销子连接于所述连杆与所述弹簧安装座之间，所述弹簧设置于所述弹簧安装座与螺堵之间，所述连杆与所述液压系统连接。

作为一种改进，所述第一主动盘和所述第二主动盘与所述从动盘之间的连接处设置有阻尼片。

本发明的有益效果在于：

本发明是一种可变负刚度的半主动控制型联轴器，与现有技术相比，本发明是基于较小的刚度可以降低系统的振动的原理设计的，正负刚度并联，可以使系统的刚度很小，降低更宽频带的扭转振动。在联轴器传递扭矩时，主动端和从动端会有相对扭转角位移，导向杆上的位移传感器把测的信号传递给控制器，控制器在对信号进行分析后，然后根据安装在负刚度安装筒上的位移传感器反馈的信号，确定对负刚度机构的位置调节，确保系统处于大的传递效率和较低的扭转振动状态，这种可变负刚度的半主动控制型联轴器能够解决传统扭转减振装置存在的传递大载荷与减振之间的矛盾，具有推广使用的价值。

附图说明

图1为本发明侧视图；

图2为图1的前视图；

图3为图1的后视图；

图4为本发明的斜视图；

图5为本发明的负刚度机构剖视图；

图中：1-从动盘、2-第一主动盘、3-第二主动盘、4-正刚度弹簧、5-主弹簧杆、6-紧固螺钉、7-导向杆、8-导向杆位移传感器、9-负刚度机构位移传感器、10-螺堵、11-负刚度机构、12-液压系统、13-挡板、14-主动盘延长杆、15-吊耳、16-电源、17-控制器、18-弹簧、19-弹簧安装座、20-导向铰支、21-短销子、22-连杆、23-长销子。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1至图4所示：本发明包括控制器17、电源16、从动盘1、第一主动盘2、第二主动盘3、正刚度弹簧4、液压系统12、负刚度机构11、导向杆7、导向杆位移传感器8和负刚度机构位移传感器9，从动盘1安装于第一主动盘2和第二主动盘3之间，第一主动盘2和第二主动盘3之间通过紧固螺钉6安装在从动盘1上，第一主动盘2和第二主动盘3的圆周上各设置五个矩形槽，从动盘1的内圈上设置有五个矩形槽，从动盘1与第一主动盘2和第二主动盘3上的矩形槽构成正刚度弹簧4的安装室，第一主动盘2和第二主动盘3的外侧设置有用于支撑正刚度弹簧4的挡板13，从动盘1的外圆上设置有四个用于安装液压系统12的矩形槽，第一主动盘2和第二主动盘3的四个象限点均设置有主动盘延长杆14，主动盘延长杆14与负刚度机构11之间通过主弹簧杆5与导向铰支20连接，负刚度机构11与液压系统12连接，液压系统12通过吊耳15与从动盘1之间固定连接，导向杆位移传感器8设置于导向杆7上，导向杆7与紧固螺钉6连接，所述负刚度机构位移传感器9安装于所述负刚度机构11上。控制器17采集导向杆位移传感器8和负刚度机构位移传感器9的测试信号，通过对采集信号的分析，对液压系统12输出相应的控制命令；电源16分别为控制器17和液压系统12供电。

如图5所示：负刚度机构11由弹簧18、弹簧安装座19、短销子21、长销子23和连杆22组成，长销子23连接于连杆22与导向铰支20之间，短销子21连接于连杆22与弹簧安装座19之间，弹簧18设置于弹簧安装座19与螺堵10之间，负刚度机构11的侧壁与液压系统12连接。

作为一种改进，第一主动盘2和第二主动盘3与从动盘1之间的连接处设置有阻尼片（图中未示出），当主从动盘相对转动时，产生阻尼力矩，衰减扭振振幅。

本发明的工作过程：

当第一主动盘2和第二主动盘3带动从动盘1开始转动时，由于两者之间扭转振动的影响，会使第一主动盘2、第二主动盘3和从动盘1之间有相对扭转角位移，此时导向杆位移传感器8测得的位移信号通过信号线发送到控制器17，控制器17将位移信号转化为角位移信号并进行分析，得出角位移的时域、频域和相位信息；安装在负刚度机构11上的负刚度机构位移传感器9将负刚度机构11的位移信息通过信号线发送到控制器，控制器17在分析第一主动盘2、第二主动盘3和从动盘1相对角位移信号之后，确定保证联轴器最大功率传递效率和最优的减振方案，进而计算出正负刚度并联机构的刚度大小，然后根据安装在负刚度机构11上的负刚度机构位移传感器9反馈的信号，控制负刚度机构11的运动，使正负刚度并联机构始终处在最理想的刚度位置。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种可变负刚度的半主动控制型联轴器，包括控制器和电源，其特征在于：还包括从动盘、第一主动盘、第二主动盘、正刚度弹簧、液压系统、负刚度机构、导向杆、导向杆位移传感器和负刚度机构位移传感器，所述从动盘安装于所述第一主动盘和所述第二主动盘之间，所述第一主动盘和所述第二主动盘之间通过紧固螺钉安装在所述从动盘上，所述第一主动盘和所述第二主动盘的圆周上各设置五个矩形槽，所述从动盘的内圈上设置有五个矩形槽，所述从动盘与第一主动盘和所述第二主动盘上的矩形槽构成所述正刚度弹簧的安装室，所述第一主动盘和所述第二主动盘的外侧设置有用于支撑所述正刚度弹簧的挡板，所述从动盘的外圆上设置有四个用于安装所述液压系统的矩形槽，所述第一主动盘和所述第二主动盘的四个象限点均设置有主动盘延长杆，所述主动盘延长杆与所述负刚度机构之间通过主弹簧杆与导向铰支连接，所述负刚度机构与所述液压系统连接，所述液压系统通过吊耳与所述从动盘之间固定连接，所述导向杆位移传感器设置于所述导向杆上，所述导向杆与所述紧固螺钉连接，所述负刚度机构位移传感器安装于所述负刚度机构上，所述负刚度机构由弹簧、弹簧安装座、短销子、长销子和连杆组成，所述长销子连接于所述连杆与所述导向铰支之间，所述短销子连接于所述连杆与所述弹簧安装座之间，所述弹簧设置于所述弹簧安装座与螺堵之间，所述连杆与所述液压系统连接，所述第一主动盘和所述第二主动盘与所述从动盘之间的连接处设置有阻尼片。