CN105465270B - 一种摩擦电磁复合阻尼智能隔振器系统及振动测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种摩擦电磁复合阻尼智能隔振器系统及振动测试方法,该系统包括:安装芯、摩擦阻尼壁、外壳、固定板、处理器、伺服电机、摩擦阻尼调节机构、电磁阻尼调节机构;外壳底部连接在振动源上;安装芯安装在外壳内部,安装芯顶部连接在被隔振对象上;摩擦阻尼壁安装在外壳内壁;本发明通过摩擦阻尼、电磁阻尼、支撑弹簧的刚度将振动隔离开来。摩擦电磁复合阻尼智能隔振器系统工作时,电磁阻尼盘上会产生涡电流处理器根据涡电流信号对伺服电机进行控制,从而对摩擦阻尼进行调节,使得被隔振对象的振动始终符合隔振要求,不仅可通过摩擦和电磁产生复合阻尼,还可利用电磁阻尼产生的涡电流对摩擦阻尼进行调节从而适应不同的振动状态。
Description
技术领域
本发明属于振动测试技术领域,具体涉及一种摩擦电磁复合阻尼智能隔振器系统及振动测试方法。
背景技术
高端机械装备,如大型压缩机、大型工程机械装备、燃气轮机、航空装备、高档数控机床、水面舰艇、深水潜艇等工作状态大都处于连续的运转过程中,而且这些装备的工作速度越来越高,结构越来越复杂,尺寸越来越大,精度越来越高,结构部件越来越精密、功能越来越齐全,对其工作的可靠性与安全性,对外界及自身振动抑制与隔振的需要也越来越迫切。
有时使用单一的阻尼方式已经不能满足隔振需要,并且在工况不断发生变化的情况下,若隔振器的阻尼不能够随振动情况的变化而调整,则可能造成阻尼过大或过小的情况,这都不利于有效地隔振。若隔振器具有多种阻尼方式且其阻尼能够自动调节,则可以解决上述问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供一种摩擦电磁复合阻尼智能隔振器系统及振动测试方法。
本发明的技术方案是:
一种摩擦电磁复合阻尼智能隔振器系统,包括:安装芯、摩擦阻尼壁、外壳、固定板、处理器、伺服电机、摩擦阻尼调节机构、电磁阻尼调节机构;
外壳底部连接在振动源上;安装芯安装在外壳内部,安装芯顶部连接在被隔振对象上;摩擦阻尼壁安装在外壳内壁;
处理器的输出端连接伺服电机的输入端,摩擦阻尼调节机构、伺服电机均安装在安装芯内部的中空结构;安装芯、伺服电机固结在固定板上方,电磁阻尼调节机构安装在外壳内且固结在固定板下方;伺服电机的输出轴驱动摩擦阻尼调节机构沿安装芯径向移动,摩擦阻尼调节机构与摩擦阻尼壁间的摩擦阻尼随着摩擦阻尼调节机构沿安装芯径向向外移动增大;电磁阻尼调节机构的电流输出端连接处理器的输入端。
所述摩擦阻尼调节机构包括摩擦阻尼片、主动锥齿轮、从动锥齿轮、轴承、孔用弹性挡圈、轴套、阻尼调节丝杠、阻尼调节丝母;
伺服电机与安装芯联结,主动锥齿轮与伺服电机的输出轴固结,从动锥齿轮与阻尼调节丝杠一端固结,主动锥齿轮与从动锥齿轮啮合,阻尼调节丝杠通过轴套、孔用弹性挡圈、轴承进行轴向固定,与安装在摩擦阻尼片中的阻尼调节丝母配合,驱动阻尼片沿安装芯的凹槽滑动;
所述电磁阻尼调节机构包括电磁阻尼盘、电磁铁、电磁铁安装板、滚珠丝杠、滚珠丝母、第二止推轴承、第一止推轴承、止推轴承固定板、闭合线圈;
滚珠丝杠与固定板螺纹连接,固定板与安装芯联结;滚珠丝杠另一端装配滚珠丝母,电磁阻尼盘固结在滚珠丝母下端,电磁阻尼盘上固结若干闭合线圈,电磁铁夹持在电磁阻尼盘上,电磁阻尼盘旋转时闭合线圈在产生感应电流,闭合线圈连接处理器;滚珠丝母的上下两端分别通过第一止推轴承、第二止推轴承与外壳内壁连接,止推轴承固定板连接在外壳内部,第二止推轴承安装在止推轴承固定板上;电磁铁与电磁铁安装板固定,电磁铁安装板与外壳固定,电磁铁的末端与外壳及止推轴承固定板螺纹联结。
所述安装芯与外壳之间安装支撑弹簧,支撑弹簧的一端伸至安装芯底部的弹簧安装槽内。
采用所述的摩擦电磁复合阻尼智能隔振器系统进行振动测试的方法,包括:
步骤1、振动测试初始状态时,摩擦阻尼片与摩擦阻尼壁不接触;
步骤2、振动源开始振动时,由于被隔振对象的惯性,安装芯与外壳发生相对位移,滚珠丝杠振动使滚珠丝母转动,固结在滚珠丝母上的电磁阻尼盘随之转动;
步骤3、电磁铁在通电状态下产生电磁场,电磁阻尼盘转动过程中闭合线圈切割磁感线产生涡电流,进而产生阻碍电磁阻尼盘转动的力矩,此时安装芯和外壳发生相对位移受到阻力,即产生电磁阻尼;
步骤4、处理器实时采集电磁阻尼盘产生的涡电流,根据涡电流调节摩擦阻尼:涡电流越大,则振动越大,需要增大摩擦阻尼以减小振动;涡电流越小,则振动越小,需要减小摩擦阻尼以保证被隔振对象的振动水平始终在要求的范围内;
摩擦阻尼调节方式是:处理器发出信号控制伺服电机转动,进而带动主动锥齿轮与从动锥齿轮运动,与从动锥齿轮固结的阻尼调节丝杠驱动阻尼片安装芯的凹槽滑动;摩擦阻尼片沿安装芯径向伸出或缩回,从而使摩擦阻尼片贴紧或松开摩擦阻尼壁,以增大或减小摩擦阻尼。
有益效果:
本发明的摩擦电磁复合阻尼智能隔振器系统适用于大型空气压缩机的单层隔振系统,但不仅限于该领域,可应用于单一阻尼方式无法满足的场合,可以广泛应用于激振源频率变化,隔振器的阻尼也需要随之变化的场合的隔振器。摩擦电磁复合阻尼智能隔振器系统通过摩擦阻尼片和摩擦阻尼壁产生摩擦阻尼、电磁阻尼盘和电磁铁产生电磁阻尼、支撑弹簧的刚度将振动隔离开来。摩擦电磁复合阻尼智能隔振器系统工作时,电磁阻尼盘上会产生涡电流处理器根据涡电流信号对伺服电机进行控制,从而对摩擦阻尼进行调节,使得被隔振对象的振动始终符合隔振要求。该摩擦电磁复合阻尼智能隔振器系统不仅可通过摩擦和电磁产生复合阻尼,还可利用电磁阻尼产生的涡电流对摩擦阻尼进行调节从而适应不同的振动状态。
附图说明
图1是本发明具体实施方式的摩擦电磁复合阻尼智能隔振器系统外形图;
图2是本发明具体实施方式的的摩擦电磁复合阻尼智能隔振器系统内部结构图;
图3是本发明具体实施方式的摩擦阻尼调节机构及电磁阻尼调节机构的结构示意图;
图4是本发明具体实施方式的安装芯结构示意图,(a)为安装芯正面结构示意图,(b)为安装芯翻转后结构示意图;
图5是本发明具体实施方式的电磁阻尼盘结构示意图;
图6是本发明具体实施方式的电磁铁结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。
如图2所示的摩擦电磁复合阻尼智能隔振器系统,包括:安装芯1、摩擦阻尼壁2、外壳3、固定板12、处理器22、伺服电机11、摩擦阻尼调节机构、电磁阻尼调节机构。
如图4(a)~(b)所示,安装芯1内部具有中空结构24,并开有用作摩擦阻尼片4滑动轨道的凹槽25,安装芯1底部开有电机安装孔26和弹簧安装槽30。
外壳3底部通过螺栓连接在振动源上;安装芯1安装在外壳3内部,安装芯1顶部通过螺栓连接在被隔振对象上;摩擦阻尼壁2安装在外壳3内壁。
外壳3内部具有支撑结构,摩擦阻尼调节机构位于该支撑结构上方,电磁阻尼调节机构位于该支撑结构下方。安装芯1与外壳3内部的支撑结构之间安装支撑弹簧10,支撑弹簧10的一端伸至安装芯1底部的弹簧安装槽30内,另一端伸至支撑结构处,支撑弹簧10在振动源振动过程引起安装芯和外壳发生相对位移时提供支撑作用。
处理器22的输出端连接伺服电机11的输入端,摩擦阻尼调节机构、伺服电机11均安装在安装芯1内部的中空结构24;安装芯1、伺服电机11固结在固定板12上方,电磁阻尼调节机构安装在外壳3内且固结在固定板12下方;伺服电机11的输出轴驱动摩擦阻尼调节机构沿安装芯1径向移动,摩擦阻尼调节机构与摩擦阻尼壁2间的摩擦阻尼随着摩擦阻尼调节机构沿安装芯1径向向外移动增大;电磁阻尼调节机构的电流输出端连接处理器22的输入端。
摩擦阻尼调节机构及电磁阻尼调节机构的结构如图3所示。
摩擦阻尼调节机构包括摩擦阻尼片4、主动锥齿轮23、从动锥齿轮29、轴承8、孔用弹性挡圈7、轴套9、阻尼调节丝杠5、阻尼调节丝母6。
伺服电机11与安装芯1通过电机安装孔26联结,主动锥齿轮23与伺服电机11的输出轴固结,从动锥齿轮29与阻尼调节丝杠5一端固结,主动锥齿轮23与从动锥齿轮29啮合,阻尼调节丝杠5通过轴套9、孔用弹性挡圈7、轴承8进行轴向固定,与安装在摩擦阻尼片4中的阻尼调节丝母6配合,驱动阻尼片4沿安装芯1的凹槽25滑动。
电磁阻尼调节机构包括电磁阻尼盘17、电磁铁19、电磁铁安装板18、滚珠丝杠21、滚珠丝母15、第二止推轴承14、第一止推轴承20、止推轴承固定板13、闭合线圈16。
滚珠丝杠21一端有螺纹,与固定板12上对应的螺纹孔螺纹连接,固定板12通过螺栓与安装芯1联结;滚珠丝杠21另一端装配滚珠丝母15。如图5所示,电磁阻尼盘17上固结若干闭合线圈16,电磁阻尼盘17固结在滚珠丝母15下端;如图6所示,电磁铁19的两个末端有螺纹孔27,另一端具有螺纹孔28,电磁铁19夹持在电磁阻尼盘17上,电磁阻尼盘17旋转时闭合线圈16在产生感应电流,闭合线圈16连接处理器22;滚珠丝母15的上下两端分别通过第一止推轴承20、第二止推轴承14与外壳3内壁连接,第二止推轴承14安装在止推轴承固定板13上,止推轴承固定板13通过螺栓连接在外壳3内部,从而使滚珠丝母15可以绕外壳3的轴线转动而不轴向移动;电磁铁19通过螺纹孔28与电磁铁安装板18固定,电磁铁安装板18通过螺栓与外壳3固定连接,通过螺纹孔27与外壳3及止推轴承固定板13上对应的孔联结,增加电磁铁19固定的刚度。
摩擦电磁复合阻尼智能隔振器系统通过摩擦阻尼片4和摩擦阻尼壁2产生摩擦阻尼、电磁阻尼盘17和电磁铁19产生电磁阻尼、支撑弹簧10的刚度将振动隔离开来。摩擦电磁复合阻尼智能隔振器系统工作时,电磁阻尼盘17上会产生涡电流,将涡电流信号采集到处理器22中,处理器22根据涡电流信号对伺服电机11进行控制,从而对摩擦阻尼进行调节,使得被隔振对象的振动始终符合隔振要求。该摩擦电磁复合阻尼智能隔振器系统不仅可通过摩擦和电磁产生复合阻尼,还可利用电磁阻尼产生的涡电流对摩擦阻尼进行调节从而适应不同的振动状态。
本实施方式的摩擦电磁复合阻尼智能隔振器系统外形如图1所示。
采用摩擦电磁复合阻尼智能隔振器系统进行振动测试的方法,包括:
步骤1、振动测试初始状态时,摩擦阻尼片与摩擦阻尼壁不接触;
步骤2、振动源开始振动时,由于被隔振对象的惯性,安装芯与外壳发生相对位移,滚珠丝杠振动使滚珠丝母转动,固结在滚珠丝母上的电磁阻尼盘随之转动;
步骤3、电磁铁在通电状态下产生电磁场,电磁阻尼盘转动过程中闭合线圈切割磁感线产生涡电流,进而受安培力作用产生阻碍电磁阻尼盘转动的力矩,此时安装芯和外壳发生相对位移受到阻力,即产生电磁阻尼;
步骤4、处理器实时采集电磁阻尼盘产生的涡电流,根据涡电流调节摩擦阻尼:涡电流越大,则振动越大,需要增大摩擦阻尼以减小振动;涡电流越小,则振动越小,需要减小摩擦阻尼以保证被隔振对象的振动水平始终在要求的范围内;
摩擦阻尼调节方式是:处理器发出信号控制伺服电机转动,进而带动主动锥齿轮与从动锥齿轮运动,与从动锥齿轮固结的阻尼调节丝杠驱动阻尼片安装芯的凹槽滑动;摩擦阻尼片沿安装芯径向伸出或缩回,从而使摩擦阻尼片贴紧或松开摩擦阻尼壁,以增大或减小摩擦阻尼。
Claims (3)
1.一种摩擦电磁复合阻尼智能隔振器系统,包括:安装芯(1)、摩擦阻尼壁(2)、外壳(3)、固定板(12)、处理器(22)、伺服电机(11)、摩擦阻尼调节机构、电磁阻尼调节机构;
外壳(3)底部连接在振动源上;安装芯(1)安装在外壳(3)内部,安装芯(1)顶部连接在被隔振对象上;摩擦阻尼壁(2)安装在外壳(3)内壁;
处理器(22)的输出端连接伺服电机(11)的输入端,摩擦阻尼调节机构、伺服电机(11)均安装在安装芯(1)内部的中空结构(24);安装芯(1)、伺服电机(11)固结在固定板(12)上方,电磁阻尼调节机构安装在外壳(3)内且固结在固定板(12)下方;伺服电机(11)的输出轴驱动摩擦阻尼调节机构沿安装芯(1)径向移动,摩擦阻尼调节机构与摩擦阻尼壁(2)间的摩擦阻尼随着摩擦阻尼调节机构沿安装芯(1)径向向外移动增大;电磁阻尼调节机构的电流输出端连接处理器(22)的输入端;
其特征在于,
所述摩擦阻尼调节机构包括摩擦阻尼片(4)、主动锥齿轮(23)、从动锥齿轮(29)、轴承(8)、孔用弹性挡圈(7)、轴套(9)、阻尼调节丝杠(5)、阻尼调节丝母(6);
伺服电机(11)与安装芯(1)联结,主动锥齿轮(23)与伺服电机(11)的输出轴固结,从动锥齿轮(29)与阻尼调节丝杠(5)一端固结,主动锥齿轮(23)与从动锥齿轮(29)啮合,阻尼调节丝杠(5)通过轴套(9)、孔用弹性挡圈(7)、轴承(8)进行轴向固定,与安装在摩擦阻尼片(4)中的阻尼调节丝母(6)配合,驱动摩擦阻尼片(4)沿安装芯(1)的凹槽(25)滑动;
所述电磁阻尼调节机构包括电磁阻尼盘(17)、电磁铁(19)、电磁铁安装板(18)、滚珠丝杠(21)、滚珠丝母(15)、第二止推轴承(14)、第一止推轴承(20)、止推轴承固定板(13)、闭合线圈(16);
滚珠丝杠(21)与固定板螺纹连接,固定板(12)与安装芯(1)联结;滚珠丝杠(21)另一端装配滚珠丝母(15),电磁阻尼盘(17)固结在滚珠丝母(15)下端,电磁阻尼盘(17)上固结若干闭合线圈(16),电磁铁(19)夹持在电磁阻尼盘(17)上,电磁阻尼盘(17)旋转时闭合线圈(16)在产生感应电流,闭合线圈(16)连接处理器(22);滚珠丝母(15)的上下两端分别通过第一止推轴承(20)、第二止推轴承(14)与外壳(3)内壁连接,止推轴承固定板(13)连接在外壳(3)内部,第二止推轴承(14)安装在止推轴承固定板(13)上;电磁铁(19)与电磁铁安装板(18)固定,电磁铁安装板(18)与外壳(3)固定,电磁铁(19)的末端与外壳(3)及止推轴承固定板(13)螺纹联结。
2.根据权利要求1所述的摩擦电磁复合阻尼智能隔振器系统,其特征在于,所述安装芯(1)与外壳(3)之间安装支撑弹簧(10),支撑弹簧(10)的一端伸至安装芯(1)底部的弹簧安装槽(30)内。
3.采用权利要求1所述的摩擦电磁复合阻尼智能隔振器系统进行振动测试的方法,其特征在于,包括:
步骤1、振动测试初始状态时,摩擦阻尼片与摩擦阻尼壁不接触;
步骤2、振动源开始振动时,由于被隔振对象的惯性,安装芯与外壳发生相对位移,滚珠丝杠振动使滚珠丝母转动,固结在滚珠丝母上的电磁阻尼盘随之转动;
步骤3、电磁铁在通电状态下产生电磁场,电磁阻尼盘转动过程中闭合线圈切割磁感线产生涡电流,进而产生阻碍电磁阻尼盘转动的力矩,此时安装芯和外壳发生相对位移受到阻力,即产生电磁阻尼;
步骤4、处理器实时采集电磁阻尼盘产生的涡电流,根据涡电流调节摩擦阻尼:涡电流越大,则振动越大,需要增大摩擦阻尼以减小振动;涡电流越小,则振动越小,需要减小摩擦阻尼以保证被隔振对象的振动水平始终在要求的范围内;
摩擦阻尼调节方式是:处理器发出信号控制伺服电机转动,进而带动主动锥齿轮与从动锥齿轮运动,与从动锥齿轮固结的阻尼调节丝杠驱动摩擦阻尼片沿安装芯的凹槽滑动;摩擦阻尼片沿安装芯径向伸出或缩回,从而使摩擦阻尼片贴紧或松开摩擦阻尼壁,以增大或减小摩擦阻尼。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170630 Termination date: 20211228 |
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