CN108662077B - 一种基于悬臂梁的压电主动减振装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于悬臂梁的压电主动减振装置，涉及悬臂梁技术领域，包括支撑模块，悬臂梁和控制模块；所述悬臂梁设置于所述支撑模块上，所述控制模块用于有效抑制所述悬臂梁的振动；所述支撑模块包括底座和支撑臂，所述支撑臂被设置于所述底座的上部；所述悬臂梁的第一端固定于所述支撑臂上；所述控制模块包括控制器，压电作动器和压电传感器，所述控制器设置于所述支撑臂上，所述压电作动器设置于所述悬臂梁的第二端上表面，所述压电传感器设置于所述悬臂梁的第二端下表面；所述压电作动器和所述压电传感器通过所述控制器与外界电源电性连接。本发明的减振装置，设计合理，实用性强，且可以有效抑制悬臂梁的振动。
Description
技术领域
本发明涉及悬臂梁技术领域，尤其涉及一种基于悬臂梁的压电主动减振装置。
背景技术
悬臂梁是指梁的一端为不产生轴向、垂直位移和转动的固定支座，另一端为自由端(可以产生平行于轴向和垂直于轴向的力)。在实际工程分析中，大部分实际工程受力部件都可以简化为悬臂梁，悬臂梁在实际应用中常常由于外界的扰动，导致悬臂梁的发生振动，在一些特殊情况下，不必要的振动会给我们带来很多麻烦，甚至灾难性后果；如何发明一种可以抑制或者消除悬臂梁振动的基于悬臂梁的压电主动减振装置，是目前本技术领域人员亟待解决的问题。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种基于悬臂梁的压电主动减振装置，设计合理，实用性强，且可以有效抑制悬臂梁的振动。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何提供一种设计合理，实用性强且可以有效的解决悬臂梁的震动问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于悬臂梁的压电主动减振装置，包括支撑模块，悬臂梁和控制模块；所述悬臂梁设置于所述支撑模块上，所述控制模块用于有效抑制所述悬臂梁的振动，所述支撑模块用于支撑整个所述减振装置；
所述支撑模块包括底座和支撑臂，所述支撑臂被设置于所述底座的上部；所述悬臂梁的第一端固定于所述支撑臂上；
所述控制模块包括控制器，压电作动器和压电传感器，所述控制器设置于所述支撑臂上，所述压电作动器设置于所述悬臂梁的第二端上表面，所述压电传感器设置于所述悬臂梁的第二端下表面；所述压电作动器和所述压电传感器通过所述控制器与外界电源电性连接。
进一步地，基于悬臂梁的压电主动减振装置还包括支撑减振模块，用于支撑所述悬臂梁和减缓所述悬臂梁的振动。
进一步地，所述支撑减振模块包括支撑柱，套筒和弹性组件；所述套筒套接于所述支撑柱的第一端，所述套筒与所述支撑柱的第一端端面形成空腔，所述空腔内设置有弹性组件；所述支撑柱的第二端固定于所述底座上。
进一步地，所述弹性组件的底部与所述支撑柱的第一端端面连接。
进一步地，所述弹性组件设置为三个弹簧。
进一步地，所述压电作动器内的压电片设置为PVDF压电聚合物。
进一步地，所述压电传感器内的压电片设置为PZT压电陶瓷片。
进一步地，所述支撑臂被设置为焊接连接于所述底座上。
进一步地，所述悬臂梁通过螺栓固定于所述支撑臂的侧壁上。
进一步地，所述控制器通过螺丝固定于所述支撑臂上。
在本发明的较佳实施方式中，一种基于悬臂梁的压电主动减振装置，包括支撑模块，悬臂梁和控制模块；所述悬臂梁设置于所述支撑模块上，所述控制模块用于有效抑制所述悬臂梁的振动，所述支撑模块用于支撑整个所述减振装置；所述支撑模块包括底座和支撑臂，所述支撑臂被设置于所述底座的上部；所述悬臂梁的第一端固定于所述支撑臂上；所述控制模块包括控制器，压电作动器和压电传感器，所述控制器设置于所述支撑臂上，所述压电作动器设置于所述悬臂梁的第二端上表面，所述压电传感器设置于所述悬臂梁的第二端下表面；所述压电作动器和所述压电传感器通过所述控制器与外界电源电性连接。基于悬臂梁的压电主动减振装置还包括支撑减振模块，用于支撑所述悬臂梁和减缓所述悬臂梁的振动。所述支撑减振模块包括支撑柱，套筒和弹性组件；所述套筒套接于所述支撑柱的第一端，所述套筒与所述支撑柱的第一端端面形成空腔，所述空腔内设置有弹性组件；所述支撑柱的第二端固定于所述底座上。所述弹性组件的底部与所述支撑柱的第一端端面连接。所述弹性组件设置为三个弹簧。所述压电作动器内的压电片设置为PVDF压电聚合物。所述压电传感器内的压电片设置为PZT压电陶瓷片。所述支撑臂被设置为焊接连接于所述底座上。所述悬臂梁通过螺栓固定于所述支撑臂的侧壁上。所述控制器通过螺丝固定于所述支撑臂上。
通过压电传感器对悬臂梁振动的检测，将向控制器发送指令，控制器在对压电传感器发送的指令进行采集、计算分析和处理后，控制器对压电作动器发出指令，使压电作动器对悬臂梁的振动进行抑制。
技术效果：
本发明的一种基于悬臂梁的压电主动减振装置，设计合理，实用性强，且可以有效抑制悬臂梁的振动；所述支撑减振模块，可以进一步抑制悬臂梁的振动。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一个较佳实施例的基于悬臂梁的压电主动减振装置的结构示意图；
图2是本发明的一个较佳实施例的支撑减振模块的结构示意图；
其中，1-底座，2-支撑臂，3-悬臂梁，4-控制器，5-压电作动器，6-压电传感器，7-支撑柱，8-套筒，9-弹性组件。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
如图1所示，本发明提供了一种基于悬臂梁的压电主动减振装置，包括底座1，支撑臂2焊接在底座1的顶部左侧位置，悬臂梁3通过螺栓固定安装在支撑柱2的右侧壁上部位置，控制器4嵌入安装在支撑臂2的外壁，并通过螺丝将控制器4固定在支撑臂2上，控制器4的具体型号为6AG1222-1BF22-2XBO，压电作动器5通过螺栓固定安装在悬臂梁3的顶部右端，压电作动器5的型号型号为PSt150/7/60VS12，压电传感器6通过螺栓固定安装在悬臂梁3的底部右端，压电作动器5和压电传感器6均通过控制器4与外界电源电性连接。
压电作动器5内的压电片为PVDF压电聚合物，压电传感器6内的压电片为PZT压电陶瓷片。
当悬臂梁3振动，对悬臂梁3主动减振时，悬臂梁3在振动瞬间将对压电传感器6产生一个向下的压力，此时压电传感器6内的PZT压电陶瓷片将产生形变，压电传感器6将形变产生的机械能转换为电能，产生信号，控制器4采集压电传感器6产生的信号，并对采集的信号进行计算分析和处理后，将向压电作动器5输入控制信号，此时压电作动器5将产生振动响应，对悬臂梁3施加反向振动，与悬臂梁3由于外界扰动激励产生的响应相抵消，消除悬臂梁3的振动。
如图2所示，支撑柱7焊接在底座1上，支撑柱7的顶部与弹性组件9焊接，并且弹性组件9的另一端与套筒8的内腔顶部焊接，将套筒8套在支撑柱7的外壁，弹性组件9由三个弹簧组成。
当压电传感器6、压电作动器5和控制器4组成的对悬臂梁3抑制振动的控制系统无法工作，而悬臂梁3在外界扰动产生振动响应时，悬臂梁3产生振动，将对套筒8施加一个向下的压力，套筒8将相对支撑柱7向下滑动，此时弹性组件9将受压产生形变，对套筒8施加一个向上的力，套筒8通过力的传递作用将弹性组件9施加的力传递给振动的悬臂梁3，使弹性组件9施加的力与外界扰动对悬臂梁3施加的力相互抵消，抑制悬臂梁3的振动。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种基于悬臂梁的压电主动减振装置，其特征在于，包括支撑模块、悬臂梁、控制模块、支撑减振模块；所述悬臂梁设置于所述支撑模块上，所述控制模块用于有效抑制所述悬臂梁的振动，所述支撑模块用于支撑整个所述减振装置；
所述支撑模块包括底座和支撑臂，所述支撑臂被设置于所述底座的上部；所述悬臂梁的第一端固定于所述支撑臂上；
所述控制模块包括控制器，压电作动器和压电传感器，所述控制器设置于所述支撑臂上，所述压电作动器设置于所述悬臂梁的第二端上表面，所述压电传感器设置于所述悬臂梁的第二端下表面；所述压电作动器和所述压电传感器通过所述控制器与外界电源电性连接；当所述悬臂梁振动时，所述压电传感器产生信号发送到所述控制器，所述控制器对信号进行计算分析和处理，向所述压电作动器输入控制信号，所述压电作动器产生振动响应，对所述悬臂梁施加反向振动，抑制所述悬臂梁的振动；
所述支撑减振模块用于支撑所述悬臂梁和减缓所述悬臂梁的振动；所述支撑减振模块包括支撑柱、套筒和弹性组件；所述套筒套接于所述支撑柱的第一端，所述套筒与所述支撑柱的第一端端面形成空腔，所述空腔内设置有弹性组件；所述支撑柱的第二端固定于所述底座上；当所述悬臂梁振动时，所述套筒相对所述支撑柱向下滑动，所述弹性组件受压产生形变，对所述套筒施加向上的力，所述套筒通过力的传递作用将所述弹性组件施加的力传递给所述悬臂梁，抑制悬臂梁3的振动。
2.如权利要求1所述的一种基于悬臂梁的压电主动减振装置，其特征在于，所述弹性组件的底部与所述支撑柱的第一端端面连接。
3.如权利要求1所述的一种基于悬臂梁的压电主动减振装置，其特征在于，所述弹性组件设置为三个弹簧。
4.如权利要求1所述的一种基于悬臂梁的压电主动减振装置，其特征在于，所述压电作动器内的压电片设置为PVDF压电聚合物。
5.如权利要求1所述的一种基于悬臂梁的压电主动减振装置，其特征在于，所述压电传感器内的压电片设置为PZT压电陶瓷片。
6.如权利要求1所述的一种基于悬臂梁的压电主动减振装置，其特征在于，所述支撑臂被设置为焊接连接于所述底座上。
7.如权利要求1所述的一种基于悬臂梁的压电主动减振装置，其特征在于，所述悬臂梁通过螺栓固定于所述支撑臂的侧壁上。
8.如权利要求1所述的一种基于悬臂梁的压电主动减振装置，其特征在于，所述控制器通过螺丝固定于所述支撑臂上。
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