CN107345551B - 一种自供电阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自供电阻尼器，属减振技术领域。底座上装有缸体，底座经一组压环将隔板压在缸体侧壁的凸台上，两相邻压环间压接有隔膜，隔膜两侧装有压电振子和顶环，压电振子自由端顶靠在顶环上；压电振子由基板和压电片粘接而成；接线柱两端分别经导线与压电振子和电路板相连，电路板经导线与阻尼阀相连；缸体内装有活塞，活塞与隔板间压接有弹簧，活塞与隔板及缸体共同形成上下压缩腔，上下压缩腔经管道与阻尼阀及蓄能器相连；压环与其相邻的隔膜及隔板构成缓冲腔一，压环与其相邻的两个隔膜构成缓冲腔二和缓冲腔三，压环与其相邻的隔膜及底座构成缓冲腔四；上压缩腔与缓冲腔一及缓冲腔三相互连通，下压缩腔与缓冲腔二及缓冲腔四相互连通。

Description

一种自供电阻尼器
技术领域
本发明属于振动控制技术领域，具体涉及一种自供电阻尼器。
背景技术
液压阻尼器在交通工具、机械设备等的振动控制领域已有广泛应用。早期的被动式液压阻尼器结构简单、成本低、技术较成熟，但因阻尼不可调，其减振效果及环境的适应性较差，不适于某些要求振动控制效果较好的场合，如汽车发动机及车架悬置、大型精密仪器设备减振等。因此，人们提出了主动式、半主动式可调液压阻尼器，即利用电机驱动液压泵提供动力、并由电磁换向/溢流/减压阀进行控制的主动式可调阻尼器。比之于被动式不可调液压阻尼器，主动式可调液压阻尼器的控制效果好、振动环境的适应能力强，已在汽车主动悬置等方面获得成功应用。针对现有的主动式液压阻尼调节技术需要持续的外部能量供应所引起的体积庞大、连接及控制较复杂、可靠性低等弊端，人们曾提出过多种形式的基于压电能量回收的阻尼器，但这些阻尼器中利用的都是压电振子的双向弯曲变形发电的，易因压电片所受拉应力过大而损毁，故可靠性仍有待提高。
发明内容
本发明提出一种自供电阻尼器，本发明采用的实施方案是：底座上经螺钉安装有缸体，底座的止口经一组压环将隔板压接在缸体侧壁的凸台上，两个相邻的压环之间压接有隔膜，隔膜两侧安装有压电振子和顶环，压电振子自由端顶靠在顶环上；压电振子由基板和压电片粘接而成，基板靠近隔膜安装；安装在压环上的接线柱的两端分别经导线与压电振子和电路板相连接，电路板经螺钉安装在缸体侧壁上，电路板经导线与阻尼阀相连；缸体内部安装有活塞，活塞杆上安装有重物，活塞与隔板之间压接有弹簧，活塞与隔板及缸体共同形成上压缩腔和下压缩腔，上压缩腔及下压缩腔经管道与阻尼阀及蓄能器相连接；压环与其相邻的隔膜及隔板构成缓冲腔一，压环与其相邻的两个隔膜构成缓冲腔二和缓冲腔三，压环与其相邻的隔膜及底座构成缓冲腔四；上压缩腔经管道与缓冲腔一及缓冲腔三相互连通，下压缩腔经管道与缓冲腔二及缓冲腔四相互连通。
本发明中，压电振子安装前为平直结构、安装后为弯曲结构且压电片承受压应力；压电振子为扇形或矩形结构，非工作时压电片上最大的压应力为其许用值的50％，此时矩形压电振子自由端变形量为
Figure BSA0000149574880000011
其中：B＝1-α+αβ，A＝α4(1-β)2-4α3(1-β)+6α2(1-β)-4α(1-β)+1，
Figure BSA0000149574880000021
α＝hm/H，β＝Em/Ep，hm为基板厚度，H为压电振子总厚度，Em和Ep分别为基板和压电片的杨氏模量，k31和
Figure BSA0000149574880000022
分别为压电陶瓷材料的机电耦合系数和许用压应力，L为压电振子的长度。
非工作状态下，隔膜不发生弯曲变形，隔膜两侧对称安装的压电振子的变形和受力状态分别相同；活塞向上运动时，上压缩腔容积减小、流体压力增加，下压缩腔容积增加、流体压力降低，上压缩腔内的流体流出并进入缓冲腔一、缓冲腔三及下压缩腔；同时，缓冲腔二及缓冲腔四内的流体被吸入下压缩腔。活塞向下运动时，上压缩腔容积增加、流体压力减小，下压缩腔容积减小、流体压力增加，上压缩腔从缓冲腔一、缓冲腔三中吸入流体；同时，下压缩腔中的流体被压入缓冲腔二、缓冲腔四及上压缩腔内。活塞上下往复运动并使各压缩腔和各缓冲腔的容积发生变化的过程中，还经隔膜及顶环迫使压电振子产生往复的单向弯曲变形，从而将机械能转换成电能，此为压电发电过程。压电振子所产生的电能经电路板上的电路处理后用于控制阻尼阀，即根据实际情况使阻尼阀的通流面积增加或减小，此为阻尼控制过程。本发明中，蓄能器的功能是存储或补偿活塞上下运动过程中上压缩腔和下压缩腔内流体容积变化量之差。
优势与特色：能量自给、不需要外界电源及传感器，故结构简单、体积小、集成化程度高；利用弹性膜片激励压电振子发电，压电片仅承受分布均匀且可控的压应力，可靠性高、发电量大。
附图说明
图1是本发明一个较佳实施例中阻尼器的结构剖面示意图；
图2是图1的I部视图；
图3是图1的A-A剖视图；
图4是图3的B-B剖视图。
具体实施方式：
底座a上经螺钉安装有缸体b，底座a的止口经一组压环c将隔板d压接在缸体侧壁b1的凸台上，两个相邻的压环c之间压接有隔膜e，隔膜e的两侧安装有压电振子f和顶环g，压电振子f的自由端顶靠在顶环g上；压电振子f由基板f1和压电片f2粘接而成，基板f1靠近隔膜e安装；安装在压环c上的接线柱m的两端分别经导线与压电振子f和电路板n相连接，电路板n经螺钉安装在缸体侧壁b1上，电路板n经导线与阻尼阀p相连；缸体b的内部安装有活塞h1，活塞杆h2上安装有重物k，活塞h1与隔板d之间压接有弹簧i，活塞h1与隔板d及缸体b共同形成上压缩腔C1和下压缩腔C2，上压缩腔C1及下压缩腔C2经管道与阻尼阀p及蓄能器q相连接；压环c与其相邻的隔膜e及隔板d构成缓冲腔一C3，压环c与其相邻的两个隔膜e构成缓冲腔二C4和缓冲腔三C5，压环c与其相邻的隔膜e及底座构成缓冲腔四C6；上压缩腔C1经管道与缓冲腔一C3及缓冲腔三C5相互连通，下压缩腔C2经管道与缓冲腔二C4及缓冲腔四C6相互连通。
本发明中，压电振子f安装前为平直结构、安装后为弯曲结构且压电片f2承受压应力；压电振子f为扇形或矩形结构，非工作时压电片f2上最大的压应力为其许用值的50％，此时矩形结构的压电振子f自由端的变形量为
Figure BSA0000149574880000031
其中：B＝1-α+αβ，A＝α4(1-β)2-4α3(1-β)+6α2(1-β)-4α(1-β)+1，
Figure BSA0000149574880000032
α＝hm/H，β＝Em/Ep，hm为基板f1厚度，H为压电振子f的总厚度，Em和Ep分别为基板f1和压电片f2的杨氏模量，k31和
Figure BSA0000149574880000033
分别为压电陶瓷材料的机电耦合系数和许用压应力，L为压电振子f的长度。
非工作状态下，隔膜e不发生弯曲变形，隔膜e两侧对称安装的压电振子f的变形和受力状态分别相同；活塞h1向上运动时，上压缩腔C1容积减小、流体压力增加，下压缩腔C2容积增加、流体压力降低，上压缩腔C1内的流体流出并进入缓冲腔一C3、缓冲腔三C5及下压缩腔C2；同时，缓冲腔二C4及缓冲腔四C6内的流体被吸入下压缩腔C2。活塞h1向下运动时，上压缩腔C1容积增加、流体压力减小，下压缩腔C2容积减小、流体压力增加，上压缩腔C1从缓冲腔一C3、缓冲腔三C5中吸入流体；同时，下压缩腔C2中的流体被压入缓冲腔二C4、缓冲腔四C6及上压缩腔C1内。活塞h1上下往复运动并使各压缩腔和各缓冲腔的容积发生变化的过程中，还经隔膜e及顶环g迫使压电振子f产生往复的单向弯曲变形，从而将机械能转换成电能，此为压电发电过程。压电振子f所产生的电能经电路板n上的电路处理后用于控制阻尼阀p，即根据实际情况使阻尼阀p的通流面积增加或减小，此为阻尼控制过程。本发明中，蓄能器q的功能是存储或补偿活塞h1上下运动过程中上压缩腔C1和下压缩腔C2内流体容积变化量之差。

Claims (1)

1.一种自供电阻尼器，其特征在于：底座上经螺钉安装有缸体，底座的止口经一组压环将隔板压接在缸体侧壁的凸台上，两个相邻的压环之间压接有隔膜，隔膜两侧安装有压电振子和顶环，压电振子自由端顶靠在顶环上；压电振子为扇形或矩形结构，压电振子由基板和压电片粘接而成，基板靠近隔膜安装；压电振子安装前为平直结构、安装后为弯曲结构且压电片承受压应力；安装在压环上的接线柱的两端分别经导线与压电振子和电路板相连接，电路板经螺钉安装在缸体侧壁上，电路板经导线与阻尼阀相连；缸体内部安装有活塞，活塞杆上安装有重物，活塞与隔板之间压接有弹簧，活塞与隔板及缸体共同形成上压缩腔和下压缩腔，上压缩腔及下压缩腔经管道与阻尼阀及蓄能器相连接；压环与其相邻的隔膜及隔板构成缓冲腔一，压环与其相邻的两个隔膜构成缓冲腔二和缓冲腔三，压环与其相邻的隔膜及底座构成缓冲腔四；上压缩腔经管道与缓冲腔一及缓冲腔三相互连通，下压缩腔经管道与缓冲腔二及缓冲腔四相互连通；活塞上下往复运动并使各压缩腔和各缓冲腔的容积发生变化的过程中，还经隔膜及顶环迫使压电振子产生往复的单向弯曲变形，从而将机械能转换成电能，压电振子所产生的电能经电路板上的电路处理后用于控制阻尼阀。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110700987B (zh) * 2019-09-20 2021-02-12 天津大学 一种基于介电弹性体的调谐液柱波能采集器
CN111322415B (zh) * 2020-02-28 2021-02-09 山东大学 一种能够自供电的控制阀系统及方法
CN113098322B (zh) * 2021-05-20 2022-09-16 桂林电子科技大学 一种复杂工况使用的压电俘能器

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102359533A (zh) * 2011-09-18 2012-02-22 浙江师范大学 压电叠堆式自供能可调液压阻尼器
CN102979851A (zh) * 2012-12-13 2013-03-20 浙江师范大学 基于曲面限位的晶片式压电液压减振器
CN103016604A (zh) * 2012-12-13 2013-04-03 浙江师范大学 压电晶片式自供能液压阻尼器
CN106838104A (zh) * 2015-12-07 2017-06-13 通用汽车环球科技运作有限责任公司 使用压电装置的可变阻尼系统
WO2017111090A1 (ja) * 2015-12-25 2017-06-29 Tdk株式会社 圧電薄膜、圧電薄膜素子、圧電アクチュエータ、圧電センサ、ヘッドアセンブリ、ヘッドスタックアセンブリ、ハードディスクドライブ、プリンタヘッド、及びインクジェットプリンタ装置
CN206329666U (zh) * 2016-10-26 2017-07-14 华东交通大学 压电式自供能磁流变阻尼器
CN106994829A (zh) * 2015-12-21 2017-08-01 精工爱普生株式会社 振动板结构以及压电元件应用设备

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10223216B4 (de) * 2002-05-24 2005-10-27 Siemens Ag Vorrichtung zur Stoßdämpfung mittels eines Piezoaktoren
JP5611565B2 (ja) * 2009-10-27 2014-10-22 スタンレー電気株式会社 圧電振動発電機及びこれを用いた発電装置
KR101677297B1 (ko) * 2010-12-21 2016-11-29 한국전자통신연구원 압전 마이크로 에너지 수확기 및 이의 제조 방법
CN103016599B (zh) * 2012-12-13 2014-10-15 浙江师范大学 集成式自供电液压阻尼器
CN205070846U (zh) * 2015-10-27 2016-03-02 东北林业大学 基于压电材料的液压式减震器能量回收装置
CN205244233U (zh) * 2015-12-17 2016-05-18 西安科技大学 自供能量式车辆磁流变阻尼装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102359533A (zh) * 2011-09-18 2012-02-22 浙江师范大学 压电叠堆式自供能可调液压阻尼器
CN102979851A (zh) * 2012-12-13 2013-03-20 浙江师范大学 基于曲面限位的晶片式压电液压减振器
CN103016604A (zh) * 2012-12-13 2013-04-03 浙江师范大学 压电晶片式自供能液压阻尼器
CN106838104A (zh) * 2015-12-07 2017-06-13 通用汽车环球科技运作有限责任公司 使用压电装置的可变阻尼系统
CN106994829A (zh) * 2015-12-21 2017-08-01 精工爱普生株式会社 振动板结构以及压电元件应用设备
WO2017111090A1 (ja) * 2015-12-25 2017-06-29 Tdk株式会社 圧電薄膜、圧電薄膜素子、圧電アクチュエータ、圧電センサ、ヘッドアセンブリ、ヘッドスタックアセンブリ、ハードディスクドライブ、プリンタヘッド、及びインクジェットプリンタ装置
CN206329666U (zh) * 2016-10-26 2017-07-14 华东交通大学 压电式自供能磁流变阻尼器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
压电-气动隔振器的能量回收特性;阚君武等;《振动.测试与诊断》;20131015;第33卷(第05期);83-87 *

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