CN113531041B - 堆叠型压电陶瓷减振环 - Google Patents
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Abstract
一种堆叠型压电陶瓷减振环，包括力放大机构、堆叠型压电陶瓷和用来固定力放大机构的固定圆环，以提供振动反馈，力放大机构整体为矩形框架结构，长边采用对称内凹梁设计，该设计可以放大振动力，内凹梁中央凸起顶块，方便振动的传递，力放大机构短边内部对称凸起固定卡槽，这是为了能够固定环形堆叠型压电陶瓷并将放大的力传递到堆叠型压电陶瓷上，堆叠型压电陶瓷为环形结构，连接分流阻尼电路将振动机械能转化为电能达到减振的效果。本发明提供一种堆叠型压电陶瓷减振环，将机械能转化成电能实现了减振的效果，与此同时还可以收集机械能，避免了设备由于机械振动引起的损坏。
Description
技术领域
本发明涉及振动控制领域，具体涉及一种堆叠型压电陶瓷减振环。
背景技术
转子系统由于转子偏心质量等因素，在运转时会产生振动，在跨越临界转速时这种振动尤为明显。其中一部分振动会通过轴和轴承传递到支承上，从而引发整个装置结构的振动。过度振动会导致各种问题。低频的振动会造成结构疲劳损伤，干扰仪器设备的正常使用。高频的振动会产生噪声，从而影响使用者的身心健康。所以抑制轴承和支承之间的振动，开展结构的减振降噪研究，在工程实践中有着重要的研究价值。
发明内容
本发明提供了一种堆叠型压电陶瓷减振环，具体适用于转子系统轴的减振。具体方案如下：
一种堆叠型压电陶瓷减振环，包括力放大机构、堆叠型压电陶瓷和用来固定力放大机构的固定圆环。环状堆叠型压电陶瓷安装在力放大机构短边之间，力放大机构内外装有固定圆环。
作为优选，所述堆叠型压电陶瓷减振环中有 6 组力放大机构和堆叠型压电陶瓷的组合，沿着周向对称分布。这样可以对垂直于轴向的平面内各个方向都能起到减振的效果。
作为优选，所述力放大机构整体为矩形框架结构，由二分之一力放大机构半矩形框架结构焊接而成，方便堆叠型压电陶瓷的安装，长边采用对称内凹梁设计，该设计可以放大振动力，内凹梁中央凸起顶块，方便振动的传递，力放大机构短边内部对称凸起固定卡槽，这是为了能够固定环形堆叠型压电陶瓷并将放大的力传递到堆叠型压电陶瓷上。
作为优选，所述堆叠型压电陶瓷为环形结构，堆叠方式为并联，并在后端链接分流阻尼电路。
作为优选，所述固定圆环分为内固定圆环和外固定圆环，作用是固定力放大机构和力的传导，连接方式为焊接或螺纹链接。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
（1）利用压电堆叠的正压电效应，可以将振动的机械能转化为电能，并通过外接的分流电路消耗，从而产生一个阻尼作用。
（2）所述减振环可以显著降低系统的力传递率峰值，说明减振环可以有效降低由轴承传递到支承的振动，起到很好的减振作用。
（3）相比传统橡胶材料的阻尼效果，利用压电分流阻尼技术的减振环不但减振效果更为明显，而且安装减振环后比安装橡胶圈后系统的频移产生的影响更小。
（4）减振环结构简单，可采用线切割、铸造等传统加工工艺加工，安装方便，压电堆叠有多种型号可供选择，使其非常适合批量生产，具有广泛的发展前景和实用价值。
附图说明
图1为整体结构示意图
图2为二分之一力放大机构示意图
图3为减振环剖视图
其中1-二分之一力放大机构，2-堆叠型压电陶瓷，3-内固定圆环，4-外固定圆环，101-内凹梁，102-顶块，103-固定卡槽，104-焊接点。
具体实施方式
本发明提供了一种堆叠型压电陶瓷减振环，具体适用于转子系统轴的减振具体方案如下：
一种堆叠型压电陶瓷减振环，包括力放大机构1、堆叠型压电陶瓷2和用来固定力放大机构的内固定圆环3和外固定圆环4。环状堆叠型压电陶瓷安装在力放大机构短边之间，力放大机构内外装有固定圆环。
参考图1和图2，所述堆叠型压电陶瓷减振环中有 6 组力放大机构和堆叠型压电陶瓷组合，每组力放大机构由两个二分之一力放大机构1沿着焊接点104焊接而成，方便堆叠型压电陶瓷的安装，焊接完整的力放大机构沿着堆叠型压电陶瓷周向对称分布。这样可以对垂直于轴向的平面内各个方向都能起到减振的效果。二分之一力放大机构1为半矩形框架结构，长边采用对称内凹梁101，该设计可以放大振动力，内凹梁中央凸起顶块102，方便振动的传递，力放大机构短边内部对称凸起固定卡槽103，这是为了能够固定环形堆叠型压电陶瓷并将放大的力传递到堆叠型压电陶瓷上。
根据牛顿定律，当振动激励作用于力放大机构1上的顶块102时，由于内凹梁101的几何关系，经由固定卡槽103传递到堆叠型压电陶瓷上，力的放大倍数为内凹梁与短边结构角的正切数倍，进而堆叠型压电陶瓷经过正压电效应将振动的机械能转化为电能，并通过外接的分流电路消耗，从而产生一个阻尼作用。
参考图3，所述堆叠型压电陶瓷为环形结构，堆叠方式为并联，并在后端链接分流阻尼电路。所述固定圆环分为内固定圆环3和外固定圆环4，作用是固定力放大机构和力的传导，连接方式为焊接或螺纹链接。
采用本发明提供的堆叠型压电陶瓷减振环，实现了系统的力传递率峰值显著降低，起到很好的减振作用。相比传统橡胶材料的阻尼效果，利用压电分流阻尼技术的减振环不但减振效果更为明显，而且安装减振环后比安装橡胶圈后系统的频移产生的影响更小。减振环结构简单，可采用线切割、铸造等传统加工工艺加工，安装方便，压电堆叠有多种型号可供选择，使其非常适合批量生产，具有广泛的发展前景和实用价值。
Claims (4)
1.一种堆叠型压电陶瓷减振环，其特征在于，包括力放大机构、堆叠型压电陶瓷和用来固定所述力放大机构的固定圆环，环状堆叠型压电陶瓷安装在力放大机构短边之间，力放大机构内外装有固定圆环，所述力放大机构整体为矩形框架结构，由两个二分之一力放大机构半矩形框架结构焊接而成，方便堆叠型压电陶瓷的安装，所述二分之一力放大机构的长边采用对称内凹梁设计，该设计可以放大振动力，所述内凹梁中央凸起顶块，方便振动的传递，力放大机构短边内部对称凸起固定卡槽，这是为了能够固定环形堆叠型压电陶瓷并将放大的力传递到堆叠型压电陶瓷上。
2.如权利要求1所述的堆叠型压电陶瓷减振环，其特征在于，还包括有 6 组力放大机构，所述力放大机构和所述堆叠型压电陶瓷组合，沿着所述堆叠型压电陶瓷周向对称分布，这样可以对垂直于轴向的平面内各个方向都能起到减振的效果。
3.如权利要求2所述的堆叠型压电陶瓷减振环，其特征在于，所述堆叠型压电陶瓷为环形结构，堆叠方式为并联，并在后端链接分流阻尼电路。
4.如权利要求1所述的堆叠型压电陶瓷减振环，其特征在于，所述固定圆环分为内固定圆环和外固定圆环，作用是固定力放大机构和力的传导，连接方式为焊接或螺纹链接。
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