CN106382438A - 一种能量自供给型多维半主动隔振平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能量自供给型多维半主动隔振平台，包括：上平台；下平台；连接在所述上平台和下平台之间的多个支链，每个支链都包括磁流变阻尼器；以及铰接在所述上平台和下平台之间的能量收集装置，所述能量收集装置包括：上筒，在所述上筒内固定设置有齿条；下筒，所述上筒可滑动地套设在所述下筒上部，在所述下筒上安装有与所述齿条配合的驱动组件、以及受所述驱动组件驱动而转动的传动轴，在所述下筒内还设置有发电装置，所述发电装置具有输入轴，所述传动轴通过电磁离合器与所述发电装置的输入轴接合或断开。这种能量自供给型多维半主动隔振平台能够有效隔振并将振动能量加以利用。

Description

一种能量自供给型多维半主动隔振平台

技术领域

本发明涉及隔振技术，更具体地说，涉及一种能量自供给型多维半主动隔振平台。

背景技术

基于并联机构的多维隔振技术近年来发展迅速，其原理是将上平台与下平台之间的并联机构的驱动器(如电机)替换为由各种隔振元器件组成的隔振子系统，以实现置于上平台的设备的多维隔振。

根据子系统的构成的不同，可以将多维隔振系统分为主动、被动和半主动隔振系统三种类型。主动隔振系统中，采用的隔振元器件可以主动输出力与振动能量相抗衡，这些隔振元器件是例如音圈电机、磁致伸缩驱动器等，因此在主动隔振中需要消耗大量的能量以达到驱动器输出力的目的。这种隔振系统的隔振效果好，但是一旦能量供给出现问题，隔振元器件将失去隔振效果。

被动隔振系统中，使用的是不具有主动输出能力的隔振元器件(如阻尼器、空气弹簧等)，隔振效果是通过压力变化、摩擦力等方式实现的，这种隔振系统不需要外部能源，但是隔振效果较差。

半主动隔振系统是介于主动和被动隔振系统之间的一种方式，通过较为特殊的元件(如磁流变阻尼器)实现振动隔离。磁流变阻尼器中的磁流变液可以根据输入电流的高低在液态和固态之间转换，且变化是可逆的，因此通过这种特性实现阻尼器摩擦力的变化。此种隔振效果介于主动和半主动隔振系统之间，但是其只需要很少的能源即能实现，因此近年来发展迅猛。但是如果在一些特殊的环境中不能提供外部能源的话，磁流变阻尼器即变成了普通的阻尼器，半主动隔振系统也变成了被动隔振系统。此外，通过阻尼器进行隔振的方式只是将振动能量转变成了阻尼器的热能，从而消失在环境中，并不能将振动能量加以利用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种能量自供给型多维半主动隔振平台，能够有效隔振并将振动能量加以利用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种能量自供给型多维半主动隔振平台，包括：

上平台；

下平台；

连接在所述上平台和下平台之间的多个支链，每个支链都包括磁流变阻尼器；以及

铰接在所述上平台和下平台之间的能量收集装置，所述能量收集装置包括：

上筒，在所述上筒内固定设置有齿条；

下筒，所述上筒可滑动地套设在所述下筒上部，在所述下筒上安装有

与所述齿条配合的驱动组件、以及受所述驱动组件驱动而转动的传动轴，

在所述下筒内还设置有发电装置，所述发电装置具有输入轴，所述传动轴

通过电磁离合器与所述发电装置的输入轴接合或断开。

根据本发明所述的能量自供给型多维半主动隔振平台，所述驱动组件包括：

与所述齿条啮合的齿轮；

蜗杆，所述齿轮固定在所述蜗杆上且两者同轴；

与所述蜗杆配合的蜗轮；以及

单向超越离合器，安装在所述传动轴上，且所述蜗轮固定在所述单向超越离合器的外部。

根据本发明所述的能量自供给型多维半主动隔振平台，所述齿条固定在上筒内，且沿着所述上筒的轴向延伸。

根据本发明所述的能量自供给型多维半主动隔振平台，在所述下筒的顶部，固定设置有安装板，在所述安装板上，固定有一对固定板，所述蜗杆可转动地安装在两个固定板之间。

根据本发明所述的能量自供给型多维半主动隔振平台，所述安装板上设置有孔，使得所述齿条贯穿所述安装板并随着所述上筒而相对于所述安装板运动。

根据本发明所述的能量自供给型多维半主动隔振平台，所述齿轮、蜗杆、蜗轮、单向超越离合器的数量分别是两组,其中两个蜗杆的旋向不同。

根据本发明所述的能量自供给型多维半主动隔振平台，所述能量自供给型多维半主动隔振平台还包括控制单元，所述控制单元在所述能量收集装置提供的阻力有利于减弱所述上平台的振动时，控制所述电磁离合器接通；所述控制装置在所述能量收集装置提供的阻力增强所述上平台的振动时，控制所述电磁离合器断开。

根据本发明所述的能量自供给型多维半主动隔振平台，所述发电装置与所述磁流变阻尼器电连接。

根据本发明所述的能量自供给型多维半主动隔振平台，所述每个支链还包括将所述磁流变阻尼器的上端与所述上平台连接的螺旋副、以及将所述磁流变阻尼器的下端与所述下平台连接的旋转副。

根据本发明所述的能量自供给型多维半主动隔振平台，所述螺旋副和对应的旋转副的轴线平行。

实施本发明的能量自供给型多维半主动隔振平台，具有以下有益效果：设置有能量收集装置，可收集振动能量，将其转化为电能，该电能可以作为磁流变阻尼器的输入能源，实现能量自供给型多维半主动隔振平台的能源自供给，提升了能量自供给型多维半主动隔振平台对不同工作环境的适应性。此外，由于能量收集装置中安装有电磁离合器，可以按需接通和断开发电装置的动力输入，保证能量收集装置不会影响到整个自供给型多维半主动隔振平台的隔振效果。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明中能量自供给型多维半主动隔振平台的结构示意图；

图2是本发明中能量收集装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是本发明中能量自供给型多维半主动隔振平台100的结构示意图；图2是本发明中能量收集装置104的结构示意图。如图1和图2所示，本发明的自供给型多维半主动隔振平台100包括：上平台101、下平台102、连接在上平台101和下平台102之间的多个支链103、以及连接在上平台101和下平台102之间的能量收集装置104。

其中每个支链103都包括磁流变阻尼器105、将磁流变阻尼器105的上端与上平台101连接的螺旋副106、以及将磁流变阻尼器105的下端与下平台102连接的旋转副107。螺旋副106和对应的旋转副107的轴线平行，使得上平台101能够在平行于上平台101的方向上、以及垂直于上平台101(如图所示的X、Y、Z)的方向上平移，而不能旋转。

具体而言，磁流变阻尼器105包括第一部分105a和第二部分105b，其中第一部分105a套设在第二部分105b外，且两者可以相对滑动。在第一部分105a和第二部分105b的内部之间容纳有磁流变液。当上平台101振动时，磁流变阻尼器105的第一部分105a相对于第二部分105b运动，从而产生阻尼力以减弱上平台101的振动。该阻尼力的大小与磁流变阻尼器105的输入电流相关：当输入电流为零时，磁流变液为液体，此时阻尼力最小；当输入电流最大时，磁流变液为固体，此时阻尼力最大。通过改变磁流变阻尼器105的输入电流，来改变阻尼力，从而实现对上平台的振动的控制。

在磁流变阻尼器105的第一部分105a和第二部分105b的外部之间套设有弹簧108。具体而言，在第一部分105a和第二部分105b上，分别设置有第一凸缘105c和第二凸缘105d，弹簧108的两端被第一凸缘105c和第二凸缘105d挡住而定位。当磁流变阻尼器105的第一部分105a和第二部分105b相互靠近时，弹簧108被压缩，从而产生阻力，以减弱上平台101的振动。

在上平台101的底部，设置有多对螺旋副连接部109。螺旋副106将磁流变阻尼器105的第一部分105a的上端与螺旋副连接部109相连。在下平台102的顶部，设置有多对旋转副连接部110。旋转副107将磁流变阻尼器105的第二部分105b的下端与旋转副连接部110相连。

多个支链103相互配合，从而实现上平台101在X、Y、Z方向上平移。

能量收集装置104包括下筒111、可滑动地套设在下筒111上部的上筒112。下筒111的底部通过底部万向铰113铰接在下平台102上，上筒112的顶部通过顶部万向绞114铰接在上平台101上。需要说明的是，上筒112可以套设在下筒111的外部，也可以套设在下筒111的内部。

在上筒112内，固定设置有齿条115，该齿条115沿着上筒112的轴向方向延伸。在下筒111的顶部，固定设置有安装板116，安装板116上设置有孔，使得齿条115贯穿安装板116并可随着上筒112相对于安装板116运动。

在安装板116上，安装有与齿条115配合的驱动组件。该驱动组件包括：与齿条115啮合的齿轮117、蜗杆118、以及与蜗杆118配合的蜗轮119，其中齿轮117固定在蜗杆118且两者同轴。该驱动组件还包括超越离合器120，蜗轮119固定在单向超越离合器120外，而单向超越离合器120安装在轴向的传动轴121上。

具体而言，在安装板116上，固定有一对固定板122。蜗杆118可转动地安装在两个固定板122之间。齿轮117固定在蜗杆118上且两者同轴。

传动轴121沿着轴向方向延伸，且可转动地安装在安装板116上。单向超越离合器120安装在传动轴121的上部，且蜗轮119固定在单向超越离合器120外部。当齿条115随着上筒112的振动而运动时，会带动齿轮117转动，并借此带动蜗杆118发生旋转，进而带动蜗轮119转动。

单向超越离合器120的作用是，当蜗轮119沿着预定的第一方向旋转时，通过单向超越离合器120带动传动轴121旋转；当蜗轮119沿着与第一方向相反的第二方向旋转时，单向超越离合器120并不会将驱动力传递到传动轴121。

以上所述的齿轮117、蜗杆118、蜗轮119、单向超越离合器120的数量可以分别是两组,其中两个蜗杆118的旋向不同,这样,不论齿条115是上移还是下移,都能够带动传动轴121朝同一方向转动。

在下筒111内，设置有发电装置123。发电装置123的输入轴通过电磁离合器124与传动轴121接合或分离。当发电装置123的输入轴与传动轴121接合时，传动轴121会带动发电装置123的输入轴旋转而发电，此时能量收集装置104处于工作状态。当发电装置123的输入轴与传动轴121分离时，能量收集装置104停止工作。发电装置123与磁流变阻尼器105电连接，其电能用作磁流变阻尼器105的输入电流。

本发明中的能量自供给型多维半主动隔振平台100还包括控制单元125。能量收集装置104工作时，各元件的啮合及运行会给上平台101的运动带来阻力，该控制单元125在能量收集装置104提供的阻力有利于减弱上平台101的振动时，控制电磁离合器124接通，传动轴121将动力传递到发电装置123；控制装置125在能量收集装置104提供的阻力会增强上平台101的振动时，控制电磁离合器124断开，此时传动轴121空转，发电装置123停止工作。

本发明中的能量自供给型多维半主动隔振平台100设置有能量收集装置104，可收集振动能量，将其转化为电能，该电能可以作为磁流变阻尼器105的输入能源，实现能量自供给型多维半主动隔振平台100的能源自供给，提升了能量自供给型多维半主动隔振平台100对不同工作环境的适应性。此外，由于能量收集装置104中安装有电磁离合器124，可以按需接通和断开发电装置123的动力输入，保证能量收集装置104不会影响到整个自供给型多维半主动隔振平台100的隔振效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种能量自供给型多维半主动隔振平台，其特征在于，包括：

上平台；

下平台；

连接在所述上平台和下平台之间的多个支链，每个支链都包括磁流变阻尼器；以及

铰接在所述上平台和下平台之间的能量收集装置，所述能量收集装置包括：

上筒，在所述上筒内固定设置有齿条；

下筒，所述上筒可滑动地套设在所述下筒上部，在所述下筒上安装有与所述齿条配合的驱动组件、以及受所述驱动组件驱动而转动的传动轴，在所述下筒内还设置有发电装置，所述发电装置具有输入轴，所述传动轴通过电磁离合器与所述发电装置的输入轴接合或断开。

2.根据权利要求1所述的能量自供给型多维半主动隔振平台，其特征在于，所述驱动组件包括：

与所述齿条啮合的齿轮；

蜗杆，所述齿轮固定在所述蜗杆上且两者同轴；

与所述蜗杆配合的蜗轮；以及

单向超越离合器，安装在所述传动轴上，且所述蜗轮固定在所述单向超越离合器的外部。

3.根据权利要求2所述的能量自供给型多维半主动隔振平台，其特征在于，所述齿条固定在上筒内，且沿着所述上筒的轴向延伸。

4.根据权利要求3所述的能量自供给型多维半主动隔振平台，其特征在于，在所述下筒的顶部，固定设置有安装板，在所述安装板上，固定有一对固定板，所述蜗杆可转动地安装在两个固定板之间。

5.根据权利要求4所述的能量自供给型多维半主动隔振平台，其特征在于，所述安装板上设置有孔，使得所述齿条贯穿所述安装板并随着所述上筒而相对于所述安装板运动。

6.根据权利要求3所述的能量自供给型多维半主动隔振平台，其特征在于，所述齿轮、蜗杆、蜗轮、单向超越离合器的数量分别是两组,其中两个蜗杆的旋向不同。

7.根据权利要求2所述的能量自供给型多维半主动隔振平台，其特征在于，所述能量自供给型多维半主动隔振平台还包括控制单元，所述控制单元在所述能量收集装置提供的阻力有利于减弱所述上平台的振动时，控制所述电磁离合器接通；所述控制装置在所述能量收集装置提供的阻力增强所述上平台的振动时，控制所述电磁离合器断开。

8.根据权利要求1所述的能量自供给型多维半主动隔振平台，其特征在于，所述发电装置与所述磁流变阻尼器电连接。

9.根据权利要求1所述的能量自供给型多维半主动隔振平台，其特征在于，所述每个支链还包括将所述磁流变阻尼器的上端与所述上平台连接的螺旋副、以及将所述磁流变阻尼器的下端与所述下平台连接的旋转副。

10.根据权利要求9所述的能量自供给型多维半主动隔振平台，其特征在于，所述螺旋副和对应的旋转副的轴线平行。