CN109578510A - 一种智能无阻尼动力减振系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能无阻尼动力减振系统，包括控制系统和动力减振器，所述减振器包括底板、下质量块、上质量块以及步进电机；所述步进电机安装于上质量块的上侧，其电机轴穿过上质量块后与一套筒相连；在下质量块上设有一丝杆，其上端与套筒相连；在步进电机的相对两侧分别竖直设有一导向杆；在下质量块的下侧设有上连接件，在底板上侧设有下连接件，所述上连接件与下连接件通过一弹性钢板相连；所述控制系统与步进电机相连。本发明结构简单，控制方便，通过控制系统进行控制能够实现无阻尼动力减振器固有频率ω0自动跟踪工作频率ω，从而实现有效减振的目的，并且整个减振系统成本更加低廉。

Description

一种智能无阻尼动力减振系统
技术领域
本发明涉及减振技术领域，尤其涉及一种智能无阻尼动力减振系统。
背景技术
机械设备运转中，由于转动部件不平衡等作用，都会不同程度地产生振动。特别对于大中型设备如：风机、发动机、电机等，在运转时引起的强烈振动和噪声，易影响产品质量，甚至造成机器或建筑物破坏的安全事故。因此,在机器的使用过程中,需要对机器设备进行减振和隔振处理。
现有的减振和隔振方法很多，动力减振器就是其中的一种；其分为无阻尼动力减振器、有阻尼动力减振器两类，还分单自由度、多自由度等几种。其中，单自由度的无阻尼动力减振器，结构最简单，成本最低；其减振的基本原理要求：设计的减振器固有频率ω0=对象工作时的振动频率ω。虽然这个理论90年前已经提出，有关的的研究也不少，但实际上自今没有实现产品化，在工业中很少使用。
近年来智能控制开始盛行，不少人进行了智能动力减振器的研究，但由于成本高，至今用于生产的极少。为此，我们希望提出一种成本低的智能化无阻尼动力减振器方案，通过智能化（主动减振）控制，以方便实现无阻尼动力减振器固有频率ω0自动跟踪工作频率ω；从而实现有效减振的目的。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决现有减振器及减振系统结构复杂，并且无法进行智能化调节，适用性差，并且成本高的问题，提供一种智能无阻尼动力减振系统，结构简单，控制方便，通过控制系统进行控制能够实现无阻尼动力减振器固有频率ω0自动跟踪工作频率ω，从而实现有效减振的目的，并且整个减振系统成本更加低廉。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：一种智能无阻尼动力减振系统，包括控制系统和动力减振器，其特征在于：所述减振器包括底板、下质量块、上质量块以及步进电机；所述上质量块和下质量块上下重叠分布；所述步进电机安装于上质量块的上侧，其电机轴从上至下穿过上质量块后与一套筒相连；在下质量块上，对应对应套筒的位置，竖直设有一丝杆，该丝杆与下质量块螺纹配合相连，其上端与套筒相连，所述电机轴通过套筒能够带动丝杆同步转动；其中，在下质量块上，对应丝杆设有贯穿下质量块上下两侧的螺孔；在步进电机的相对两侧分别竖直设有一导向杆，所述导向杆与上质量块滑动配合相连，其下端穿过上质量块后与下质量块固定连接；
在下质量块的下侧设有上连接件，该上连接件的断面呈倒L型，其水平段通过连接螺栓与下质量块固定连接；在底板上侧设有下连接件，该下连接件的断面呈L型，其水平段通过连接螺栓与底板固定连接；所述上连接件与下连接件通过一弹性钢板相连，其中，该弹性钢板的上端通过连接螺栓与上连接件的竖直段相连，下端通过连接螺栓与下连接件的竖直段相连；
所述控制系统与步进电机相连。
进一步地，在导向杆上还套设有直线轴承，所述上质量通过该直线轴承与导向杆相连。
进一步地，所述步进电机的电机轴与套筒通过径向贯穿电机轴和套筒的定位销相连，所述丝杆与套筒通过径向贯穿丝杆和套筒的定位销相连。
进一步地，所述下连接件的长度方向与底板的长度方向一致，并靠近底板的一端，且位于底板宽度方向的中间位置。
进一步地，所述上质量块和下质量块均为柱状结构，所述上连接件的长度方向与下质量块的径向一致。
进一步地，所述步进电机通过连接螺栓与上质量块相连。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、结构简单，加工方便，整体成本非常低廉，并且采用步进电机调节整个减振器的重心位置，从而能够适应不同设备的减振需求，使减振系统的适应范围更广。
2、通过控制系统控制步进电机转动，从而进行上质量块与下质量块之间相对位置的调节控制（使上质量块靠近或远离下质量块），这样能够有效地调节整个减振器的固有频率，能够实现无阻尼动力减振器固有频率ω0自动跟踪工作频率ω，从而实现有效减振的目的。
附图说明
图1为本发明中减振器的结构示意图。
图2为本发明的侧视图。
图3为本发明的俯视图。
图4为图3沿A—A向的剖视图。
图5为图3沿B—B向的剖视图。
图中：1—底板，2—下质量块，3—上质量块，4—步进电机，5—套筒，6—丝杆，7—导向杆，8—上连接件，9—下连接件，10—弹性钢板。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
实施例：参见图1至图5，一种智能无阻尼动力减振系统，包括控制系统和动力减振器，所述减振器包括底板1、下质量块2、上质量块3以及步进电机4。所述上质量块3和下质量块2上下重叠分布；具体实施时，所述上质量块3和下质量块2均为柱状结构，从而能够保证上质量块3和下质量块2整体的中心始终在其轴心线上，不会发生偏移等，从而能够简单且可控地改变整个减振器的固有频率。所述步进电机4安装于上质量块3的上侧，通过4颗连接螺栓与上质量块3相连，从而使步进电机4的安装稳定性更好。该步进电机4的电机轴从上至下穿过上质量块3后与一套筒5相连；在装配过程中，所述步进电机4的电机轴与套筒5通过径向贯穿电机轴和套筒5的定位销相连，从而能使套筒5与电机轴同步转动。在下质量块2上，对应对应套筒5的位置，竖直设有一丝杆6，该丝杆6与下质量块2螺纹配合相连，其上端与套筒5相连；其中，在下质量块2上，对应丝杆6设有贯穿下质量块2上下两侧的螺孔；所述丝杆6与该螺孔配合相连。装配过程中，所述丝杆6与套筒5通过径向贯穿丝杆6和套筒5的定位销相连；从而使电机轴通过套筒5能够带动丝杆6同步转动。在步进电机4的相对两侧分别竖直设有一导向杆7，所述导向杆7与上质量块3滑动配合相连，其下端穿过上质量块3后与下质量块2固定连接；具体实施时，在导向杆7上还套设有直线轴承，所述上质量通过该直线轴承与导向杆7相连；这样，能够减少上质量块3与导向杆7之间的摩擦，从而使上质量块3移动更加顺畅，移动效率更高。
在下质量块2的下侧设有上连接件8，该上连接件8的断面呈倒L型，其水平段通过连接螺栓与下质量块2固定连接；其中，该上连接件8的长度方向与下质量块2的径向一致；这样，能够保证连接的稳定性，同时保证减振其的振动频率不会上质量块3的偏心而造成影响。在底板1上侧设有下连接件9，该下连接件9的断面呈L型，其水平段通过连接螺栓与底板1固定连接；该下连接件9的长度方向与底板1的长度方向一致，并靠近底板1的一端，且位于底板1宽度方向的中间位置。在底板1上还设有数个安装孔，用于安装到待减振设备上。
所述上连接件8与下连接件9通过一弹性钢板10相连，其中，该弹性钢板10的上端通过连接螺栓与上连接件8的竖直段相连，下端通过连接螺栓与下连接件9的竖直段相连。
所述控制系统与步进电机4相连。具体地，所述控制系统包括单片机、振动传感器、调理电路以及电机驱动器；所述振动传感器用于测量待减振设备的振动频率，并经调理电路处理转换后发送给单片机；所述单片机根据振动传感器测量的数据进行解算，并重复控制步进电机4转动，直至待减振设备的振动频率符合要求，即待减振设备的振幅在运行范围内。所述单片机的具体解算过程如下：
1）根据调理电路发送的数据解算得到待测量待减振设备的振幅，然后根据公式得到相邻两次检测的振幅差，其中：e为待减振设备的振幅，i=0，1,2,3…；
2）判断是否成立，其中，为待测量待减振设备允许的振幅范围；若成立，则通过电机控制器控制步进电机4停止转动；
3）若不成立，则判断是否大于0，若是，则通过电机控制器控制步进电机4正转一次；反正，则通过电机控制器控制步进电机4反转一次；
4）重复步骤1）-4），直至成立；实现减振器的对待减振设备减振。
本方案通过控制系统控制步进电机4转动，从而进行上质量块3与下质量块2之间相对位置的调节控制（使上质量块3靠近或远离下质量块2），这样能够有效地调节整个减振器的固有频率，能够实现无阻尼动力减振器固有频率ω0自动跟踪工作频率ω，从而实现有效减振的目的。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种智能无阻尼动力减振系统，包括控制系统和动力减振器，其特征在于：所述减振器包括底板、下质量块、上质量块以及步进电机；所述上质量块和下质量块上下重叠分布；所述步进电机安装于上质量块的上侧，其电机轴从上至下穿过上质量块后与一套筒相连；在下质量块上，对应对应套筒的位置，竖直设有一丝杆，该丝杆与下质量块螺纹配合相连，其上端与套筒相连，所述电机轴通过套筒能够带动丝杆同步转动；其中，在下质量块上，对应丝杆设有贯穿下质量块上下两侧的螺孔；在步进电机的相对两侧分别竖直设有一导向杆，所述导向杆与上质量块滑动配合相连，其下端穿过上质量块后与下质量块固定连接；
在下质量块的下侧设有上连接件，该上连接件的断面呈倒L型，其水平段通过连接螺栓与下质量块固定连接；在底板上侧设有下连接件，该下连接件的断面呈L型，其水平段通过连接螺栓与底板固定连接；所述上连接件与下连接件通过一弹性钢板相连，其中，该弹性钢板的上端通过连接螺栓与上连接件的竖直段相连，下端通过连接螺栓与下连接件的竖直段相连；
所述控制系统与步进电机相连。
2.根据权利要求1所述的一种智能无阻尼动力减振系统，其特征在于：在导向杆上还套设有直线轴承，所述上质量通过该直线轴承与导向杆相连。
3.根据权利要求1所述的一种智能无阻尼动力减振系统，其特征在于：所述步进电机的电机轴与套筒通过径向贯穿电机轴和套筒的定位销相连，所述丝杆与套筒通过径向贯穿丝杆和套筒的定位销相连。
4.根据权利要求1所述的一种智能无阻尼动力减振系统，其特征在于：所述下连接件的长度方向与底板的长度方向一致，并靠近底板的一端，且位于底板宽度方向的中间位置。
5.根据权利要求1所述的一种智能无阻尼动力减振系统，其特征在于：所述上质量块和下质量块均为柱状结构，所述上连接件的长度方向与下质量块的径向一致。
6.根据权利要求1所述的一种智能无阻尼动力减振系统，其特征在于：所述步进电机通过连接螺栓与上质量块相连。
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