CN107013618A - 刚度可调谐的动力吸振装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及振动控制领域的减振装置，尤其涉及一种刚度可调谐的动力吸振装置，包括基座、一端与所述基座连接的弹性元件、与所述弹性元件的另一端连接的转接件、与所述转接件连接的吸能质量块、驱动所述弹性元件沿其轴向伸缩的调谐器、设置在所述基座上的第一振动传感器，所述调谐器包括与所述弹性元件连接的形变材料、驱动所述形变材料沿其轴向伸缩的驱动机构，所述弹性元件的材料包括金属材料、碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、弹性橡胶材料，该装置的弹性元件可通过形变材料调节其伸缩程度，达到调节弹性元件刚度的目的，可调节范围广、实时性强，形变材料的可控变形范围处于微米量级，可控精度高。
Description
技术领域
本发明涉及振动控制领域的减振装置，尤其涉及一种刚度可调谐的动力吸振装置。
背景技术
动力吸振器能够吸收主体结构振动能量，阻断振动在主体结构中传播，在船舶、机械、航空航天等领域均有广泛应用。早期的动力吸振器大多为被动吸振形式，这类吸振器结构简单，易于实现。对于振动频率单一的主体结构应用被动吸振器具有较好的吸振效果，但是被动吸振器一旦设计成型则不易更改，其参数不可调节，作用频带窄，不利于宽频结构的振动抑制应用场合。
主动吸振器通过对主体结构施加反向作用力，理想情况下可以使主体结构在较宽频带范围内实现主体结构振动抑制。但主动吸振器通常设计结构复杂，需要持续消耗能量，且稳定性难以保证，所以这类吸振器在实际工程中少有应用。
半主动吸振器具有自主调节参数的功能，使自身固有频率与主体结构振动频率一致，能够适应宽频结构振动抑制的需求，并且所需的能量远远小于主动吸振器，在实际应用中具有更为广阔的应用前景。一般半主动吸振器通过改变刚度或质量来获得与主体结构一致的固有频率，例如机械式刚度调节吸振器、基于结构特性的刚度分段线性自适应动力吸振器、可变内压的空气弹簧吸振器和充液式变质量动力吸振器等，但这些吸振器具有调节范围窄，调整精度低等缺点，限制了其使用范围。
有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种刚度可调谐的动力吸振装置，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种刚度可调谐的动力吸振装置，该装置弹性元件的刚度可通过形变材料进行调节，可调节范围广、实时性强，形变材料的可控变形范围处于微米量级，可控精度高。
本发明提出的一种刚度可调谐的动力吸振装置，包括基座、一端与所述基座连接的弹性元件、与所述弹性元件的另一端连接的转接件、与所述转接件连接的吸能质量块、驱动所述弹性元件沿其轴向伸缩的调谐器、设置在所述基座上的第一振动传感器，所述调谐器包括与所述弹性元件连接的形变材料、驱动所述形变材料沿其轴向伸缩的驱动机构，所述弹性元件的材料包括金属材料、碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、弹性橡胶材料。
进一步的，所述基座上设有安装槽，所述形变材料容置于所述安装槽内，所述形变材料的一端连接有力传递杆，所述力传递杆与所述转接件连接。
进一步的，所述安装槽上设有预紧端盖，所述预紧端盖对所述形变材料施加预紧力。
进一步的，所述形变材料铺设于所述弹性元件的表面。
进一步的，所述形变材料为压电材料，所述驱动机构包括与所述第一振动传感器连接的处理器、与所述处理器连接的电源、与所述电源连接的电压输出端口，所述电压输出端口与所述压电材料连接。
进一步的，所述形变材料为磁致伸缩材料，所述驱动机构包括套设在所述磁致伸缩材料外的电磁线圈、与所述第一振动传感器连接的处理器、与所述处理器连接的电源，所述电源与所述电磁线圈连接。
进一步的，所述形变材料为形状记忆合金材料，所述驱动机构包括与所述第一振动传感器连接的处理器、与所述处理器连接的电源，所述电源与所述形状记忆合金材料连接。
进一步的，所述吸能质量块上设有第二振动传感器，所述第二振动传感器与所述处理器连接。
进一步的，所述弹性元件呈长条状。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：根据第一振动传感器检测到受控主体的振动频率，驱动机构驱动形变材料沿其轴向伸缩，同时，形变材料驱动弹性元件沿其轴向伸缩，达到调节弹性元件刚度的目的，该装置的调节范围广、实时性强，形变材料的可控变形范围处于微米量级，可控精度高。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明另一视角的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参见图1和图2，本发明一较佳实施例所述的一种刚度可调谐的动力吸振装置，包括基座1、一端与基座1连接的弹性元件2、与弹性元件2的另一端连接的转接件3、与转接件3连接的吸能质量块4、驱动弹性元件2沿其轴向伸缩的调谐器、设置在基座1上的第一振动传感器5。弹性元件2呈长条状，例如板状或梁状，弹性元件2的材料包括金属材料、碳纤维、玻璃纤维、以及上述相关复合材料、弹性橡胶等。
调谐器包括形变材料6、驱动形变材料6沿其轴向伸缩的驱动机构，形变材料6与弹性元件2连接。在本实施例中，基座1上设有圆筒状的安装槽7，形变材料6容置于安装槽7内，安装槽7对形变材料6起到限位和支撑的作用，形变材料6的一端设有预紧端盖8，预紧端盖8通过螺栓与安装槽7固定连接，预紧端盖8对形变材料6施加预紧力，形变材料6的另一端连接有力传递杆9，力传递杆9与转接件3连接。当形变材料6伸缩时，驱动力传递杆9伸缩，力传递杆9通过转接件3驱动弹性元件2伸缩，从而达到调节弹性元件2刚度的目的。在其他实施方式中，还可以将形变材料6铺设于弹性元件2的表面，当形变材料6伸缩时，直接带动弹性元件2伸缩，该调节方式更加直接。
形变材料6为智能电性可变形材料，包括压电材料、磁致伸缩材料、形状记忆合金材料等。当采用压电材料时，例如压电陶瓷，驱动机构包括与第一振动传感器5连接的处理器、与处理器连接的电源、与电源连接的电压输出端口。处理器根据第一振动传感器5检测到的受控主体的振动频率，控制电压输出端口向压电陶瓷输送一定量的电压，以控制其伸缩的程度，从而达到控制弹性元件2伸缩的目的。
当形变材料6采用磁致伸缩材料时，驱动机构包括套设在磁致伸缩材料外的电磁线圈、与第一振动传感器5连接的处理器、与处理器连接的电源，处理器根据第一振动传感器5检测到的受控主体的振动频率，控制电源向电磁线圈输送一定量的电流，以控制磁致伸缩材料的伸缩程度，从而达到控制弹性元件2伸缩的目的。
当形变材料6采用形状记忆合金材料时，驱动机构包括与第一振动传感器5连接的处理器、与处理器连接的电源，电源与形状记忆合金材料连接。通过对形状记忆合金通电使其发热，产生伸缩形变，从而达到控制弹性元件2伸缩的目的。
另外，还可以在吸能质量块4上设置第二振动传感器，检测吸振装置的振动频率，将信息发送给处理器，处理器通过比较受控主体与吸振装置的振动信息，来实时地调节弹性元件2的刚度，实现对吸振装置的振动频率的调节。
综上所述，本发明根据第一振动传感器5检测到受控主体的振动频率，驱动机构驱动形变材料6沿其轴向伸缩，同时，形变材料6驱动弹性元件2沿其轴向伸缩，达到调节弹性元件2刚度的目的，该装置的调节范围广、实时性强，形变材料6的可控变形范围处于微米量级，可控精度高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种刚度可调谐的动力吸振装置，其特征在于：包括基座、一端与所述基座连接的弹性元件、与所述弹性元件的另一端连接的转接件、与所述转接件连接的吸能质量块、驱动所述弹性元件沿其轴向伸缩的调谐器、设置在所述基座上的第一振动传感器，所述调谐器包括与所述弹性元件连接的形变材料、驱动所述形变材料沿其轴向伸缩的驱动机构，所述弹性元件的材料包括金属材料、碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、弹性橡胶材料。
2.根据权利要求1所述的刚度可调谐的动力吸振装置，其特征在于：所述基座上设有安装槽，所述形变材料容置于所述安装槽内，所述形变材料的一端连接有力传递杆，所述力传递杆与所述转接件连接。
3.根据权利要求2所述的刚度可调谐的动力吸振装置，其特征在于：所述安装槽上设有预紧端盖，所述预紧端盖对所述形变材料施加预紧力。
4.根据权利要求1所述的刚度可调谐的动力吸振装置，其特征在于：所述形变材料铺设于所述弹性元件的表面。
5.根据权利要求1所述的刚度可调谐的动力吸振装置，其特征在于：所述形变材料为压电材料，所述驱动机构包括与所述第一振动传感器连接的处理器、与所述处理器连接的电源、与所述电源连接的电压输出端口，所述电压输出端口与所述压电材料连接。
6.根据权利要求1所述的刚度可调谐的动力吸振装置，其特征在于：所述形变材料为磁致伸缩材料，所述驱动机构包括套设在所述磁致伸缩材料外的电磁线圈、与所述第一振动传感器连接的处理器、与所述处理器连接的电源，所述电源与所述电磁线圈连接。
7.根据权利要求1所述的刚度可调谐的动力吸振装置，其特征在于：所述形变材料为形状记忆合金材料，所述驱动机构包括与所述第一振动传感器连接的处理器、与所述处理器连接的电源，所述电源与所述形状记忆合金材料连接。
8.根据权利要求1所述的刚度可调谐的动力吸振装置，其特征在于：所述吸能质量块上设有第二振动传感器，所述第二振动传感器与所述处理器连接。
9.根据权利要求1所述的刚度可调谐的动力吸振装置，其特征在于：所述弹性元件呈长条状。
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