CN104989776B - 一种电磁式主被动复合隔振器 - Google Patents

一种电磁式主被动复合隔振器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电磁式主被动复合隔振器，振动噪声控制技术领域；包括：被动隔振器和主动执行器组件；所述主动执行器组件为无接触式的电磁执行器，通电时能够产生输出力，输出力传递到被动隔振器组件与原有冲击的激励力相反，实现对振动的衰减；所述被动隔振器根据被控对象选用不同的隔振器；被动隔振器固定在主动执行器组件上，与主动执行器组件组成串联连接的形式；该复合隔振器由被动隔振器和主动执行元件的外壳共同实现设备静载荷的支撑，以及实现隔振器的被动隔振性能。

Description

一种电磁式主被动复合隔振器
技术领域
本发明属于振动噪声控制技术领域，具体涉及一种电磁式主被动复合隔振器。
背景技术
船舶动力机械的有害振动一直是一个倍受关注的问题，有害振动不仅会产生空气噪声污染，更有甚者会破坏结构。对于军用舰船而言，其动力机械的振动则有更特殊的危害，它会产生艇体辐射噪声，影响舰船的隐蔽性，同时增加被音响水雷等水中兵器摧毁的可能性。因此人们一直在努力进行动力机械振动噪声的治理和控制。
传统的被动隔振技术是一项很有效的振动控制手段，其原理是在动力机械和基础之间加入弹性减振元件，使二者产生阻抗的失衡，从而减小振动向基础的传递。常见的几种隔振方式有单层隔振、双层隔振和浮筏隔振，现在开始出现桁架结构的舱筏。被动隔振系统本身有其无法克服的矛盾性要求。为了提高隔振效率，减振器的弹簧要有足够低的刚度，但是为了保证一定的承载能力和稳定性，又需要较大的静态刚度；减振器的阻尼能够降低共振频率处的振动响应，但在高频段却会增加能量传递从而降低隔振效率。很重要的一点是隔振系统的设计一旦完成，如果外扰频率发生变化，则无法保证隔振效果。这些是被动隔振系统的痼疾，为了解决此类问题，可以采用主动隔振技术。主动隔振技术的原理是根据被控系统的振动信息在系统中引入主动控制力，使其产生的振动响应与需要控制的振动响应等幅反相，以减少振动向基础的传递。因此主动隔振技术不仅能有效地衰减低频振动，还能适应外扰频率的变化。
目前，通常将主动控制中的主动执行器与被动减振器组合形成主被动复合隔振器，混合形式有串联和并联两种形式，串联式在高度方向需留有足够的空间，并联式对抗冲击性能设计要求较高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种电磁式主被动复合隔振器，该复合隔振器由被动隔振器和主动执行元件的外壳共同实现设备静载荷的支撑，以及实现隔振器的被动隔振性能。
本发明是通过下述技术方案实现的：
一种电磁式主被动复合隔振器，包括：被动隔振器和主动执行器组件；
所述主动执行器组件为无接触式的电磁执行器，通电时能够产生输出力，输出力传递到被动隔振器组件与原有冲击的激励力相反，实现对振动的衰减；
所述被动隔振器根据被控对象选用不同的隔振器；被动隔振器固定在主动执行器组件上，与主动执行器组件组成串联连接的形式。
进一步的，所述主动执行器组件包括：执行器外壳、上安装面板、下安装面板、执行器动子、导向杆、E型铁芯、线圈、衔铁、直线轴承、弹簧A及弹簧B；
所述执行器外壳为两端开放的壳体；
所述执行器动子上设有凹槽；
上安装面板和下安装面板分别固定在执行器外壳的两个开放端，并将执行器外壳封闭；两个以上导向杆并列位于执行器外壳内部，导向杆垂直固定在上安装面板上；两个以上直线轴承固定在执行器动子上；执行器动子通过直线轴承套装在导向杆上，并与导向杆活动连接；执行器动子沿导向杆的移动分别通过弹簧A和弹簧B进行限位；衔铁固定在执行器动子的凹槽中；E型铁芯固定在上安装面板上，E型铁芯的底端位于执行器动子的凹槽内，并与衔铁保持间隙；线圈绕装在E型铁芯上，E型铁芯和线圈通过环氧树脂组成一个整体。
进一步的，弹簧A和弹簧B均套装在导向杆上；弹簧A的一端抵触在执行器动子的端面，另一端通过垫圈抵触在导向杆末端的螺母上，弹簧B的一端抵触在执行器动子上的直线轴承的端面，另一端抵触在上安装面板上。
进一步的，E型铁芯与上安装面板的接触处固定有调整垫片。
进一步的，E型铁芯与衔铁的间隙为1mm～3mm。
进一步的，所述导向杆和直线轴承的个数均为四个。
进一步的，所述执行器外壳的表面设有散热孔。
工作原理：参见附图，当线圈通入交流电后，E型铁芯对衔铁产生交变的电磁力，该电磁力驱动执行器动子运动，执行器动子产生的惯性力通过弹簧A或弹簧B传递到上安装面板上，即作用在被动隔振器的安装底面，抵消被动隔振器上方传递下来的振动；在受到冲击和大幅度摇摆时，由于执行器动子安装在四根导向杆上，且之间安装有能承受较大载荷的直线轴承，可以保证复合隔振器的正常工作。
有益效果：(1)本发明的主动执行器与被动式隔振器串联连接，优化主动执行器组件的结构，减小所需的高度空间，同时兼具良好的抗摇摆和抗冲击性能，使得该型主被动复合隔振器具有很强的工程适用性。
(2)本发明的主动执行器组件为无接触式的电磁执行器，优化了结构，所需高度空间小，由于执行器动子与导向杆之间有能承受较大载荷的直线轴承，在受到冲击和大幅度摇摆时，具有良好的抗摇摆和抗冲击性能，工程应用性很强。
(3)本发明的可以与多种被动隔振器进行组合，且安装方式简单可靠，灵活多变，拆装方便，通用程度高。
(4)本发明的被动隔振器和主动执行器组件的大小可根据被控对象进行确定，形成系列化的主被动复合隔振器。
附图说明
附图1为本发明的轴测图；
附图2为本发明主动执行器组件的俯视图；
附图3为本发明主动执行器组件的左视图；
附图4为图2的A-A的剖视图；
附图5为图2的B-B的剖视图；
附图6为本发明的工作原理图；
其中：1-执行器外壳，2-上安装面板，3-下安装面板，4-执行器动子，5-导向杆，6-固定支撑，7-垫圈，8-调整垫片，9-E型铁芯，10-线圈，11-衔铁，12-直线轴承，13-弹簧A，14-弹簧B，17-直线轴承固定螺栓，18-弹簧锁紧螺母。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种电磁式主被动复合隔振器，参见附图1，包括：被动隔振器和主动执行器组件；
参见附图2～5，所述主动执行器组件包括：执行器外壳1、上安装面板2、下安装面板3、执行器动子4、导向杆5、固定支撑6、调整垫片8、E型铁芯9、线圈10、衔铁11、直线轴承12、弹簧13A及弹簧B14；
所述执行器外壳1为两端开放的壳体，壳体的表面设有散热孔；
所述执行器动子4上设有凹槽；
所述导向杆5需进行淬火，以满足直线轴承12运动时的硬度要求，同时应满足表面粗糙度的要求；
上安装面板2和下安装面板3分别通过螺栓固定在执行器外壳1的两个开放端，并将执行器外壳1封闭；四个导向杆5并列位于执行器外壳1内部，导向杆5的一端垂直固定在上安装面板2上，另一端固定有弹簧锁紧螺母18；四个直线轴承12通过直线轴承固定螺栓17固定在执行器动子4上；执行器动子4通过直线轴承12套装在导向杆5上，并与导向杆5活动连接；执行器动子4沿导向杆5的移动分别通过弹簧A13和弹簧B14进行限位，其中，弹簧A13和弹簧B14套装在导向杆5上，弹簧13A的一端抵触在执行器动子4的端面，另一端通过垫圈7抵触在弹簧锁紧螺母18的端面，弹簧B14的一端抵触在执行器动子4上的直线轴承12的端面，另一端抵触在上安装面板2上；衔铁11通过固定支撑6及螺钉固定在执行器动子4的凹槽中；E型铁芯9通过固定支撑6及螺栓固定在上安装面板2上，E型铁芯9的底端位于执行器动子4的凹槽内，并与衔铁11保持间隙；E型铁芯9与上安装面板2的接触处固定有调整垫片8，用来调整E型铁芯9与衔铁11的间隙，所述间隙约为2mm；线圈10绕装在E型铁芯9上，E型铁芯9和线圈10通过环氧树脂组成一个整体；
所述被动隔振器根据被控对象选用不同的隔振器；被动隔振器通过螺栓固定在主动执行器组件的上安装面板2上表面，与主动执行器组件组成串联连接的形式。
工作原理：参见附图6，当线圈10通入交流电后，E型铁芯9对衔铁11产生交变的电磁力，该电磁力驱动执行器动子4运动，执行器动子4产生的惯性力通过弹簧13A或弹簧B14传递到上安装面板2上，即作用在被动隔振器的安装底面，抵消被动隔振器上方传递下来的振动；在受到冲击和大幅度摇摆时，由于执行器动子4安装在四根导向杆5上，且之间安装有能承受较大载荷的直线轴承12，可以保证复合隔振器的正常工作。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电磁式主被动复合隔振器，其特征在于，包括：被动隔振器和主动执行器组件；
所述主动执行器组件为无接触式的电磁执行器，通电时能够产生输出力，输出力传递到被动隔振器组件与原有冲击的激励力相反，实现对振动的衰减；
所述被动隔振器根据被控对象选用不同的隔振器；被动隔振器固定在主动执行器组件上，与主动执行器组件组成串联连接的形式,
所述主动执行器组件包括：执行器外壳(1)、上安装面板(2)、下安装面板(3)、执行器动子(4)、导向杆(5)、E型铁芯(9)、线圈(10)、衔铁(11)、直线轴承(12)、弹簧A(13)及弹簧B(14)；
所述执行器外壳(1)为两端开放的壳体；
所述执行器动子(4)上设有凹槽；
上安装面板(2)和下安装面板(3)分别固定在执行器外壳(1)的两个开放端，并将执行器外壳(1)封闭；两个以上导向杆(5)并列位于执行器外壳(1)内部，导向杆(5)垂直固定在上安装面板(2)上；两个以上直线轴承(12)固定在执行器动子(4)上；执行器动子(4)通过直线轴承(12)套装在导向杆(5)上，并与导向杆(5)活动连接；执行器动子(4)沿导向杆(5)的移动分别通过弹簧A(13)和弹簧B(14)进行限位；衔铁(11)固定在执行器动子(4)的凹槽中；E型铁芯(9)固定在上安装面板(2)上，E型铁芯(9)的底端位于执行器动子(4)的凹槽内，并与衔铁(11)保持间隙；线圈(10)绕装在E型铁芯(9)上，E型铁芯(9)和线圈(10)通过环氧树脂组成一个整体。
2.如权利要求1所述的一种电磁式主被动复合隔振器，其特征在于，弹簧(13)A和弹簧B(14)均套装在导向杆(5)上；弹簧A(13)的一端抵触在执行器动子(4)的端面，另一端通过垫圈抵触在导向杆(5)末端的螺母上，弹簧B(14)的一端抵触在执行器动子(4)上的直线轴承(12)的端面，另一端抵触在上安装面板(2)上。
3.如权利要求1所述的一种电磁式主被动复合隔振器，其特征在于，E型铁芯(9)与上安装面板(2)的接触处固定有调整垫片(8)。
4.如权利要求1所述的一种电磁式主被动复合隔振器，其特征在于，E型铁芯(9)与衔铁(11)的间隙为1mm～3mm。
5.如权利要求1所述的一种电磁式主被动复合隔振器，其特征在于，所述导向杆(5)和直线轴承(12)的个数均为四个。
6.如权利要求1所述的一种电磁式主被动复合隔振器，其特征在于，所述执行器外壳(1) 的表面设有散热孔。
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