CN113027988B - 一种主被动复合电磁隔振装置及其设计方法 - Google Patents

一种主被动复合电磁隔振装置及其设计方法 Download PDF

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Abstract

一种主被动复合电磁隔振装置及其设计方法，包括以定子骨架、电磁线圈、衔铁组成的电磁作动器为主动隔振装置，以T型凹支柱、环状橡胶垫、圆柱型凹支柱、钢弹簧、工字型质量块构成动力吸振单元和橡胶隔振器并联为被动隔振装置，通过上端盖、四孔圆盘、下端盖、弧型质量块将主动隔振装置与被动隔振装置串并联成为多级隔振系统，并将筒状壳体的内壁与橡胶隔振器外壁固定连接。本发明具有隔振频带宽、承载能力强、隔振精准可控、工程适用性强的优点，在动力装置隔振领域有着很大的应用前景。

Description

一种主被动复合电磁隔振装置及其设计方法
技术领域
本发明属于振动控制技术领域，具体涉及一种主被动复合电磁隔振装置及其设计方法。
背景技术
机械振动产生的动载荷与噪声会严重影响装备的加工精度、工作效率、运行稳定和服役寿命，为有效降低复杂振动对装备运行性能的影响，振动隔离(简称隔振)技术成为控制有害机械振动的重要技术手段。
隔振技术根据原理和实现方式的不同，可分为被动隔振、主动隔振和主被动隔振三种形式。其中，被动隔振技术采用弹性元件、阻尼元件和惯性元件来抑制或消除有害振动，具有隔振频段宽、无耗能、结构简单、易于实现等优点，但受结构尺寸限制，仅能实现对高频振动的有效抑制，无法满足低频隔振的需求；主动隔振技术通过将次级振源引入被控系统，来实现抑制或消除振动的目的，具有自适应强、灵活性高、隔振精准等特点，但纯主动隔振设计结构复杂、能耗巨大、且仅对低频振动有效。主被动隔振技术将作动器与被动隔振装置协同优化，使隔振装置同时发挥主、被动隔振各自优势，实现对有害振动的抑制或消除，因此成为一种较理想的隔振控制方式。
主被动复合电磁隔振装置是以电磁作动器为核心设计的隔振装置，借助电磁作动器对低频振动优良的隔振性能和被动隔振装置对高频振动的高效阻隔，可较好的实现宽频隔振的目的；同时以电磁作动器与被动隔振装置为双基频隔振单元，能同时实现对不同频率机械振动的有效阻隔，使隔振装置整体性能得到显著提升；此外隔振装置优化结构设计，使各隔振单元结构形成互补，隔振装置的负载力、集成度、系统能耗、瞬态响应和抗干扰等能力获得进一步提升，并在主动隔振装置失效时，被动隔振装置仍能将固有频率的幅值控制在较低水平，隔振装置工程应用可靠性获得增强。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种结构简单、能量损耗低、适用性高的主被动复合电磁隔振装置，实现对装备高、低频振动的高效阻隔。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种主被动复合电磁隔振装置，包括有筒状壳体，筒状壳体设有上端盖和下端盖；筒状壳体内设有以定子骨架、电磁线圈、衔铁组成电磁作动器，电磁作动器为主动隔振装置；以T型凹支柱、环状橡胶垫、圆柱型凹支柱、钢弹簧、工字型质量块构成动力吸振单元，动力吸振单元与橡胶隔振器并联为被动隔振装置；通过上端盖、四孔圆盘、下端盖、弧型质量块将主动隔振装置与被动隔振装置串并联成为多级隔振系统，并将筒状壳体的内壁与橡胶隔振器外壁固定连接。
所述的电磁作动器，定子骨架置于四孔圆盘中心主轴线处，定子骨架外层缠绕有绝缘材料包裹的电磁线圈；定子骨架下端面靠近衔铁中心，衔铁位于定子骨架下端面与弧形质量块形成的环形间隙中心。
所述的动力吸振单元由T型凹支柱与圆柱型凹支柱通过环状橡胶垫串联，T型凹支柱、圆柱型凹支柱与环状橡胶垫的凹空间内设有隔振单元，隔振单元由钢弹簧与工字型质量块串联组成。
所述的多级隔振系统中上端盖与下端盖为四凹槽圆盘，动力吸振单元中的T型凹支柱内嵌于圆盘凹槽中，弧型质量块位于上下两圆柱型凹支柱之间，四孔圆盘衔接于T型凹支柱上，衔铁位于定子骨架下端面与弧形质量块形成的环形间隙中心，橡胶隔振器设置在上端盖与下端盖之间。
所述的上端盖、四孔圆盘、T型凹支柱、筒状壳体、圆柱型凹支柱、下端盖、弧型质量块、工字型质量块采用不导磁的铝合金材料；定子骨架采用硅钢片垒叠制成；电磁线圈采用80匝1mm的铜导线；环状橡胶垫、橡胶隔振器采用天然橡胶；钢弹簧采用碳素弹簧钢；衔铁采用软磁材料的纯铁。
所述的上端盖、下端盖、四孔圆盘的凹槽与孔都为圆形，均匀分布在间隔为90°的主轴线上；定子骨架上端面开有圆孔，通过螺钉固定在四孔圆盘中心主轴线处，定子骨架下端面为平整圆形。
一种主被动复合电磁隔振装置的设计方法，包括以下步骤：
步骤1，隔振装置外形结构设计，主被动复合电磁隔振装置包含主动和被动隔振多个环节，外形设计应参考隔振器使用环境，根据隔振器安装位置的轴向尺寸与径向尺寸分别380mm和300mm；设计隔振器轴向尺寸与径向尺寸分别为400mm和300mm，，隔振装置的执行单元以电磁作动器为核心，其结构设计在满足体积与质量的同时，电磁作动器输出电磁力与输入电流之间满足较好线性关系和保持600N输出力；
步骤2，电磁作动器的设计，具体是：电磁作动器材料采用80匝1mm的铜导线缠绕于导磁材料制备的定子骨架4杆体外层，有效避免漏磁、磁滞损耗和涡流损耗对隔振器输出力的影响，增强作动器气隙中的磁感应强度，保证作动器输出力达到最大；电磁作动器在忽略漏磁、磁滞损耗和涡流损耗等因素，当电磁线圈通电时，衔铁受到的磁场力为：
Figure BDA0002997240340000041
式中：Fv表示外部振动激励，F1与F2分别表示衔铁所受上、下电磁力，μ0表示真空磁导率，A表示定子骨架下端面极面积，N表示线圈匝数，i1与i2分别表示电磁线圈1、2的励磁电流，c0表示平衡点处气隙，x表示位移；
步骤3，电磁作动器的布局设计，具体为：电磁作动器结构采用双向对称设计，将衔铁9置于两下端面与弧形质量块12形成的环形间隙中心，合理配置作动器内气隙高度，使作动器输入与输出满足较好线性关系，保障隔振装置控制精准度和实时性；
步骤4，复合隔振装置的被动隔振设计，主动隔振装置/被动隔震电磁隔振装置以动力吸振单元和橡胶隔振器7为被动执行单元，结构优化设计采用并联形式应用于复合隔振装置，使隔振装置有较低的固有频率和较大的静态压缩量，具有较大的负载力且隔振性能优良；因钢弹簧13阻尼过小，对于共振振幅的控制效果较差，易发生共振激增现象，优化设计将T型凹支柱3、环状橡胶垫6、圆柱型凹支柱10、钢弹簧13、工字型质量块14以串并联的方式形成动力吸振单元，增强隔振装置阻尼，使系统在共振时产生反作用力来减少负载振动。
本发明的有益效果是：
本发明的主被动复合电磁隔振装置以电磁作动器为主动隔振装置，通过调节线圈励磁电流的大小和方向来控制磁场力的输出，即主动控制电磁作动器产生电磁力来调节隔振装置刚度变化，从而改变其固有频率，实现对不同工况下低频振动的精准阻隔；以动力吸振单元与橡胶隔振器并联构成被动隔振装置，实现对高频振动的有效阻隔。将二者协同优化不仅能达到宽频隔振的目的，而且可以同时实现对不同频率振动的双基频隔振，使隔振装置整体隔振性能达到最优。
本发明的主被动复合电磁隔振装置在兼顾主动隔振精准灵活和被动隔振可靠稳定优点的同时，隔振装置负载力、集成度、系统能耗、瞬态响应和抗干扰等能力进一步提升，并在主动隔振装置失效时，被动隔振装置仍能将固有频率的幅值控制在较低水平，增强隔振装置工程应用的可靠性。
附图说明
图1为主被动复合电磁隔振装置的结构示意图。
图2为主被动复合电磁隔振装置的剖视图。
图3为主动隔振装置的结构示意图。
图4为被动隔振装置的结构示意图。
图中：1.上端盖，2.四孔圆盘，3.T型凹支柱，4.定子骨架，5.电磁线圈，6.环状橡胶垫，7.橡胶隔振器，8.筒状壳体，9.衔铁，10.圆柱型凹支柱，11.下端盖，12.弧型质量块，13.钢弹簧，14.工字型质量块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
实施例1
参见图1-4，一种主被动复合电磁隔振装置，包括有筒状壳体8，筒状壳体8设有上端盖1和下端盖11；筒状壳体8内设有以定子骨架4、电磁线圈5、衔铁9组成电磁作动器，电磁作动器为主动隔振装置；以T型凹支柱3、环状橡胶垫6、圆柱型凹支柱10、钢弹簧13、工字型质量块14构成动力吸振单元，动力吸振单元与橡胶隔振器7并联为被动隔振装置；通过上端盖1、四孔圆盘2、下端盖11、弧型质量块12将主动隔振装置与被动隔振装置串并联成为多级隔振系统，并将筒状壳体8的内壁与橡胶隔振器7外壁固定连接。
所述的电磁作动器，定子骨架4置于四孔圆盘2中心主轴线处，定子骨架4外层缠绕有绝缘材料包裹的电磁线圈5；定子骨架4下端面靠近衔铁9中心，衔铁9位于定子骨架4下端面与弧形质量块12形成的环形间隙中心。所述的动力吸振单元由T型凹支柱3与圆柱型凹支柱10通过环状橡胶垫6串联，T型凹支柱3、圆柱型凹支柱10与环状橡胶垫6的凹空间内设有隔振单元，隔振单元由钢弹簧13与工字型质量块14串联组成。
所述的多级隔振系统中上端盖1与下端盖11为四凹槽圆盘，动力吸振单元中的T型凹支柱3内嵌于圆盘凹槽中，弧型质量块12位于上下两圆柱型凹支柱10之间，四孔圆盘2衔接于T型凹支柱3上，衔铁9位于定子骨架4下端面与弧形质量块形成的环形间隙中心，橡胶隔振器设置在上端盖与下端盖之间。
所述的上端盖1、四孔圆盘2、T型凹支柱3、筒状壳体8、圆柱型凹支柱10、下端盖11、弧型质量块12、工字型质量块14采用不导磁的铝合金材料；定子骨架4采用硅钢片垒叠制成；电磁线圈5采用80匝1mm的铜导线；环状橡胶垫6、橡胶隔振器7采用天然橡胶；钢弹簧13采用碳素弹簧钢；衔铁9采用软磁材料的纯铁。
所述的上端盖1、下端盖11、四孔圆盘2的凹槽与孔都为圆形，均匀分布在间隔为90°的主轴线上；定子骨架4上端面开有圆孔，通过螺钉固定在四孔圆盘2中心主轴线处，定子骨架4下端面为平整圆形。
本发明的主被动复合电磁隔振装置结构如图1至图2所示，包括上端盖、四孔圆盘、T型凹支柱、钢弹簧、工字型质量块、圆柱型凹支柱、弧型质量块、电磁线圈、定子骨架、衔铁、环状橡胶垫、橡胶隔振器、下端盖和筒状壳体；以定子骨架4、电磁线圈5、衔铁9组成的电磁作动器为主动隔振装置，以T型凹支柱3、环状橡胶垫6、圆柱型凹支柱10、钢弹簧13、工字型质量块14构成动力吸振单元和橡胶隔振器7并联为被动隔振装置，通过上端盖1、四孔圆盘2、下端盖11、弧型质量块12将主动隔振装置与被动隔振装置串并联成为多级隔振系统，并将筒状壳体8的内壁与橡胶隔振器7外壁嵌套连接。
所述主动隔振装置的结构如图3所示，装置整体结构采用上下对称设计，工字型定子骨架4的上端面与四孔圆盘2相连接，并位于四孔圆盘2的中心主轴线处，绝缘材料包裹的电磁线圈5缠绕在定子骨架4的杆部，定子骨架4下端面靠近衔铁9中心，衔铁9置于两下端面与弧形质量块12形成的环形间隙中心。
所述被动隔振装置的结构如图4所示，装置的动力吸振单元采用四组上下对称设计，T型凹支柱3、环状橡胶垫6、圆柱型凹支柱10相串联，内部中空处置有钢弹簧13、工字型质量块14、钢弹簧13串联组成的单元结构，上下动力吸振单元通过弧型质量块12相连接；装置的橡胶隔振器7设置在上端盖1与下端盖11中间。
所述多级隔振系统中，主动隔振装置与被动隔振装置整体为并联结构，上端盖1与下端盖11为四凹槽圆盘，动力吸振单元中的T型凹支柱3分别内嵌于圆盘凹槽中，弧型质量块12位于上下两圆柱型凹支柱10中间，四孔圆盘2衔接于T型凹支柱3上，电磁作动器的上下结构通过定子骨架4的上端面固定在四孔圆盘2中心，衔铁9位于定子骨架4下端面与弧形质量块13形成的环形间隙处，橡胶隔振器7设置在上端盖1与下端盖11中。
所述上端盖1、下端盖11、四孔圆盘2的凹槽与孔都为圆形，均匀分布在间隔为90°的二维轴线上。
所述定子骨架4上端面开有圆孔，通过螺钉固定在四孔圆盘2中心主轴线处，定子骨架4下端面为平整圆形。
所述筒状壳体8套于橡胶隔振器7外壁，使筒状壳体8能保护隔振装置内部隔振单元不受外界环境因素影响，发生损坏和失效。
所述主被动复合电磁隔振装置中，上端盖1、四孔圆盘2、T型凹支柱3、筒状壳体8、圆柱型凹支柱10、下端盖11、弧型质量块12、工字型质量块14采用不导磁的铝合金材料；定子骨架4采用硅钢片垒叠制成；电磁线圈5采用80匝1mm的铜导线；环状橡胶垫6、橡胶隔振器7采用天然橡胶；钢弹簧13采用碳素弹簧钢；衔铁9采用软磁材料的纯铁。
本发明的基本原理是：主动隔振装置中的衔铁9置于定子骨架4两下端面的正中间平衡位置，通过弧形质量块12将其固定，当通入电流时，电磁线圈5产生的磁场使定子骨架4下端面受电磁力影响，向衔铁9靠近，即通过控制电磁线圈5电流的大小和方向，产生不同大小和方向的电磁力来调节隔振装置刚度，以阻隔低频振动。被动隔振装置中的动力吸振单元通过将T型凹支柱3、环状橡胶垫6、圆柱型凹支柱10、钢弹簧13、工字型质量块14以串并联的方式在隔振系统中形成附加共振子系统，使子系统在共振时产生反作用力来减少负载振动，同时动力吸振单元与橡胶隔振器7并联作用，有效拓宽隔振装置吸振频带，阻隔高频振动。多级隔振系统的整体结构设计可以将振动逐层降解，即突遇能量较大的振动冲击时，隔振装置因自身结构设计，能将激励力逐层分散在隔振装置各单元间，使其吸收并耗散冲击能量。
本发明所涉及隔振装置具体实施情况：
首先，将本发明的主被动复合电磁器固定在地基与设备之间，动力吸振单元和橡胶隔振器7共同支撑起负载设备，当设备产生机械振动时，多级隔振系统将激励力逐层分散在隔振装置各单元间，使其吸收并耗散冲击能量。其中，以电磁作动器作主动隔振装置的隔振单元，通过调节电磁线圈电流的大小和方向，使衔铁9产生电磁力作用于隔振装置中，隔振装置刚度发生变化，隔振装置固有频率发生改变，从而精准阻隔不同工况下的低频振动。以动力吸振单元和橡胶隔振器7作被动隔振装置的隔振单元，有效拓宽隔振装置的吸振频带，实现对高频振动的有效阻隔。同时，嵌套在橡胶隔振器外层的筒状壳体8可以很好的保护隔振装置内部单元不受外界环境因素影响，造成隔振精度下降和隔振装置失效，显著增强了隔振装置工程应用的可靠性和持久性。
一种主被动复合电磁隔振装置的设计方法，包括以下步骤：
步骤1，隔振装置外形结构设计，主被动复合电磁隔振装置包含主动和被动隔振多个环节，外形设计应参考隔振器使用环境，根据隔振器安装位置的轴向尺寸与径向尺寸分别380mm和300mm；设计隔振器轴向尺寸与径向尺寸分别为400mm和300mm，，隔振装置的执行单元以电磁作动器为核心，其结构设计在满足体积与质量的同时，电磁作动器输出电磁力与输入电流之间满足较好线性关系和保持600N输出力；
步骤2，电磁作动器的设计，具体是：电磁作动器材料采用80匝1mm的铜导线缠绕于导磁材料制备的定子骨架4杆体外层，有效避免漏磁、磁滞损耗和涡流损耗对隔振器输出力的影响，增强作动器气隙中的磁感应强度，保证作动器输出力达到最大；电磁作动器在忽略漏磁、磁滞损耗和涡流损耗等因素，当电磁线圈通电时，衔铁受到的磁场力为：
Figure BDA0002997240340000101
式中：Fv表示外部振动激励，F1与F2分别表示衔铁所受上、下电磁力，μ0表示真空磁导率，A表示定子骨架下端面极面积，N表示线圈匝数，i1与i2分别表示电磁线圈1、2的励磁电流，c0表示平衡点处气隙，x表示位移；
步骤3，电磁作动器的布局设计，具体为：电磁作动器结构采用双向对称设计，将衔铁9置于两下端面与弧形质量块12形成的环形间隙中心，合理配置作动器内气隙高度，使作动器输入与输出满足较好线性关系，保障隔振装置控制精准度和实时性；
步骤4，复合隔振装置的被动隔振设计，主动隔振装置/被动隔震电磁隔振装置以动力吸振单元和橡胶隔振器7为被动执行单元，结构优化设计采用并联形式应用于复合隔振装置，使隔振装置有较低的固有频率和较大的静态压缩量，具有较大的负载力且隔振性能优良；因钢弹簧13阻尼过小，对于共振振幅的控制效果较差，易发生共振激增现象，优化设计将T型凹支柱3、环状橡胶垫6、圆柱型凹支柱10、钢弹簧13、工字型质量块14以串并联的方式形成动力吸振单元，增强隔振装置阻尼，使系统在共振时产生反作用力来减少负载振动；
本发明的主被动复合电磁隔振装置采用多级隔振系统的结构设计，将主动隔振装置与被动隔振装置相并联，使隔振装置整体结构更加紧凑稳定，同时各单元结构形成互补，弥补了主动隔振装置能耗过大、结构复杂和被动隔振装置结构尺寸方面的不足，实现了宽频隔振和双基频隔振的设计应用，且在主动隔振装置失效时，被动隔振装置仍能将固有频率的幅值控制在较低水平，增强隔振装置工程应用的可靠性。
综上所述，本发明的主被动复合电磁隔振装置具有隔振频带宽、承载能力强、隔振精准可控、工程适用性强等优点，可为动力装置的振动控制提供很好的解决方法。

Claims (7)

1.一种主被动复合电磁隔振装置，其特征在于，包括有筒状壳体(8)，筒状壳体(8)设有上端盖(1)和下端盖(11)；筒状壳体(8)内设有以定子骨架(4)、电磁线圈(5)、衔铁(9)组成电磁作动器，电磁作动器为主动隔振装置；以T型凹支柱(3)、环状橡胶垫(6)、圆柱型凹支柱(10)、钢弹簧(13)、工字型质量块(14)构成动力吸振单元，动力吸振单元与橡胶隔振器(7)并联为被动隔振装置；通过上端盖(1)、四孔圆盘(2)、下端盖(11)、弧型质量块(12)将主动隔振装置与被动隔振装置串并联成为多级隔振系统，并将筒状壳体(8)的内壁与橡胶隔振器(7)外壁固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种主被动复合电磁隔振装置，其特征在于，所述的电磁作动器，定子骨架(4)置于四孔圆盘(2)中心主轴线处，定子骨架(4)外层缠绕有绝缘材料包裹的电磁线圈(5)；定子骨架(4)下端面靠近衔铁(9)中心，衔铁(9)位于定子骨架(4)下端面与弧形质量块(12)形成的环形间隙中心。
3.根据权利要求1所述的一种主被动复合电磁隔振装置，其特征在于，所述的动力吸振单元由T型凹支柱(3)与圆柱型凹支柱(10)通过环状橡胶垫(6)串联，T型凹支柱(3)、圆柱型凹支柱(10)与环状橡胶垫(6)的凹空间内均设有隔振单元，隔振单元由钢弹簧(13)与工字型质量块(14)串联组成。
4.根据权利要求1所述的一种主被动复合电磁隔振装置，其特征在于，所述的多级隔振系统中上端盖(1)与下端盖(11)为四凹槽圆盘，动力吸振单元中的T型凹支柱(3)内嵌于圆盘凹槽中，弧型质量块(12)位于上下两圆柱型凹支柱(10)之间，四孔圆盘(2)衔接于T型凹支柱(3)上，衔铁(9)位于定子骨架(4)下端面与弧形质量块(12) 形成的环形间隙中心，橡胶隔振器设置在上端盖与下端盖之间。
5.根据权利要求1所述的一种主被动复合电磁隔振装置，其特征在于，所述的上端盖(1)、四孔圆盘(2)、T型凹支柱(3)、筒状壳体(8)、圆柱型凹支柱(10)、下端盖(11)、弧型质量块(12)、工字型质量块(14)采用不导磁的铝合金材料；定子骨架(4)采用硅钢片垒叠制成；电磁线圈(5)采用80匝1mm的铜导线；环状橡胶垫(6)、橡胶隔振器(7)采用天然橡胶；钢弹簧(13)采用碳素弹簧钢；衔铁(9)采用软磁材料的纯铁。
6.根据权利要求1所述的一种主被动复合电磁隔振装置，其特征在于，所述的上端盖(1)、下端盖(11)、四孔圆盘(2)的凹槽与孔都为圆形，均匀分布在间隔为90°的主轴线上；定子骨架(4)上端面开有圆孔，通过螺钉固定在四孔圆盘(2)中心主轴线处，定子骨架(4)下端面为平整圆形。
7.一种主被动复合电磁隔振装置的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，隔振装置外形结构设计，主被动复合电磁隔振装置包含主动和被动隔振多个环节，外形设计应参考隔振器使用环境，根据隔振器安装位置的轴向尺寸与径向尺寸分别380mm和300mm；设计隔振器轴向尺寸与径向尺寸分别为400mm和300mm，隔振装置的执行单元以电磁作动器为核心，其结构设计在满足体积与质量的同时，电磁作动器输出电磁力与输入电流之间满足较好线性关系和保持600N输出力；
步骤2，电磁作动器的设计，具体是：电磁作动器材料采用80匝1mm的铜导线缠绕于导磁材料制备的定子骨架( 4) 杆体外层，有效避免漏磁、磁滞损耗和涡流损耗对隔振器输出力的影响，增强作动器气隙中的磁感应强度，保证作动器输出力达到最大；电磁作动器在忽略漏磁、磁滞损耗和涡流损耗等因素，当电磁线圈通电时，衔铁受到的磁场力为：
Figure FDA0002997240330000031
式中：Fv表示外部振动激励，F1与F2分别表示衔铁所受上、下电磁力，μ0表示真空磁导率，A表示定子骨架下端面极面积，N表示线圈匝数，i1与i2分别表示电磁线圈1、2的励磁电流，c0表示平衡点处气隙，x表示位移；
步骤3，电磁作动器的布局设计，具体为：电磁作动器结构采用双向对称设计，将衔铁(9) 置于两下端面与弧形质量块( 12) 形成的环形间隙中心，合理配置作动器内气隙高度，使作动器输入与输出满足较好线性关系，保障隔振装置控制精准度和实时性；
步骤4，复合隔振装置的被动隔振设计，主动隔振装置/被动隔震电磁隔振装置以动力吸振单元和橡胶隔振器( 7) 为被动执行单元，结构优化设计采用并联形式应用于复合隔振装置，使隔振装置有较低的固有频率和较大的静态压缩量，具有较大的负载力且隔振性能优良；因钢弹簧( 13) 阻尼过小，对于共振振幅的控制效果较差，易发生共振激增现象，优化设计将T型凹支柱( 3) 、环状橡胶垫( 6) 、圆柱型凹支柱( 10) 、钢弹簧( 13) 、工字型质量块( 14) 以串并联的方式形成动力吸振单元，增强隔振装置阻尼，使系统在共振时产生反作用力来减少负载振动。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016084558A1 (ja) * 2014-11-26 2016-06-02 住友理工株式会社 防振用電磁式アクチュエータと、それを用いた能動型流体封入式防振装置および能動型制振装置
CN110219921A (zh) * 2019-07-09 2019-09-10 海南大学 一种半主动、准零刚度可调节式隔振器
CN209909046U (zh) * 2019-03-12 2020-01-07 上海交通大学 电磁吸隔振系统
CN110939683A (zh) * 2019-12-05 2020-03-31 哈尔滨工业大学 大载荷低功耗磁悬浮隔振平台
CN112303176A (zh) * 2020-10-30 2021-02-02 哈尔滨工业大学 主动电磁负刚度隔微振装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10274280A (ja) * 1997-03-28 1998-10-13 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 振動減衰装置
CN103062290B (zh) * 2012-12-19 2015-06-17 哈尔滨工业大学 共面气浮正交解耦与滚动关节轴承角度解耦的电磁阻尼隔振器
CN103697099A (zh) * 2013-12-24 2014-04-02 武汉理工大学 一种差动式磁悬浮隔振器
CN104989776B (zh) * 2015-07-08 2017-06-13 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 一种电磁式主被动复合隔振器
CN111305631B (zh) * 2020-02-14 2021-11-16 同济大学 一种惯容和橡胶支座组合的三维隔振装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016084558A1 (ja) * 2014-11-26 2016-06-02 住友理工株式会社 防振用電磁式アクチュエータと、それを用いた能動型流体封入式防振装置および能動型制振装置
CN209909046U (zh) * 2019-03-12 2020-01-07 上海交通大学 电磁吸隔振系统
CN110219921A (zh) * 2019-07-09 2019-09-10 海南大学 一种半主动、准零刚度可调节式隔振器
CN110939683A (zh) * 2019-12-05 2020-03-31 哈尔滨工业大学 大载荷低功耗磁悬浮隔振平台
CN112303176A (zh) * 2020-10-30 2021-02-02 哈尔滨工业大学 主动电磁负刚度隔微振装置

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