CN114087308A - 一种电磁式非光滑吸振器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电磁式非光滑吸振器，包括：第一电磁铁、第二电磁铁、质量块、套筒、电磁铁供电模块、导轨、连接杆、拉伸弹簧以及外框，所述第一电磁铁安装于所述套筒之中，质量块的上底面以及下底面分别通过连接杆与一块第二电磁铁相连；质量块的左侧、外框左侧内壁间安装有拉伸弹簧，质量块的右侧、外框右侧内壁间安装有拉伸弹簧；导轨顶部与外框顶部内壁相连，导轨底部与外框底部内壁相连；与质量块上底面相连的第二电磁铁相连与安装于外框顶部的第一电磁铁极性相吸；与质量块下底面相连的第二电磁铁相连与安装于外框底部的第一电磁铁极性相吸。通过本发明可以缓解现有技术中存在的非线性吸振器由于外激励过大而导致的失效的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及吸振器的技术领域，尤其是涉及一种电磁式非光滑吸振器。
背景技术
具有强非线性特性的传统光滑吸振器使主振子连接吸振器的系统动力学特性发生了很大的改变；当外部激励幅值较大时，吸振器可能出现高分支响应造成突发性失效，反过来对主结构产生破坏性的影响；电磁式非光滑吸振器引入了电磁吸力单元和接近开关-固态继电器控制单元，以期能够大幅拓宽吸振器的有效使用范围；电磁吸力具有非线性的力学特性，因此仅凭借电磁吸力单元虽然可以降低传统非线性吸振器的非线性刚度，在外激励过大时起到抑制系统高分支响应的作用，但同时也会影响吸振器外激励较小时的减振效果；引入接近开关-固态继电器控制单元，仅在吸振器质量块移动范围较大时启用电磁吸力装置，在移动范围较小时关闭电磁吸力，以此实现非光滑特性；保证较小激励时减振性能不受影响的前提下，最大限度地抑制较大激励条件下的高分支响应。
综上所述，在现有技术中存在非线性吸振器由于外激励过大而导致的失效问题，因此可以利用电磁吸力单元和接近开关-固态继电器控制单元大幅拓宽非线性吸振器的有效使用范围。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电磁式非光滑吸振器，以缓解了现有技术中存在的非线性吸振器由于外激励过大而导致的失效技术问题。
本发明提供了一种电磁式非光滑吸振器，包括：第一电磁铁、第二电磁铁、质量块、套筒、电磁铁供电模块、导轨、连接杆、拉伸弹簧以及外框；
所述套筒、所述第一电磁铁的数量均为两个，其中一个所述套筒以及一个所述第一电磁铁均安装于所述外框的顶部，且安装于所述外框顶部的第一电磁铁嵌套于所述安装于所述外框顶部的套筒之中；
另一个所述套筒以及所述另一个所述第一电磁铁均安装于所述外框的底部，且安装于所述外框底部的第一电磁铁嵌套于所述外框底部的套筒之中；
所述第二电磁铁的数量为两个，所述质量块的上底面以及下底面分别通过所述连接杆与一块所述第二电磁铁相连；
所述质量块的左侧、外框左侧内壁间安装有所述拉伸弹簧，所述质量块的右侧、外框右侧内壁间安装有所述拉伸弹簧；
所述导轨顶部与所述外框顶部内壁相连，所述导轨底部与所述外框底部内壁相连；
所述导轨依次穿过所述第一电磁铁、所述第二电磁铁、所述质量块、所述第二电磁铁、所述第一电磁铁；
所述电磁铁供电模块用于向所述第一电磁铁、所述第二电磁铁供电；
所述与质量块上底面相连的所述第二电磁铁相连与安装于所述外框顶部的第一电磁铁极性相吸；
所述与质量块下底面相连的所述第二电磁铁相连与安装于所述外框底部的第一电磁铁极性相吸。
优选的，还包括外壳，所述外壳与所述外框可拆卸连接，所述外壳与所述外框通过螺纹连接。
优选的，所述质量块的左右两侧、所述外框的左侧内壁、所述外框的右侧内壁均安装有挂耳，所述挂耳用于所述质量块与所述外框的连接。
优选的，还包括支撑架，所述支撑架的顶端与所述外框顶部可拆卸连接，所述支撑架的底端与所述外框底部可拆卸连接。
优选的，所述支撑架的顶端与底端设有螺纹孔，所述支撑架的顶端与底端的螺纹孔用于所述支撑架与所述外框的连接。
优选的，所述电磁铁供电模块包括控制电源、接近开关、直流电源以及固态继电器；
所述接近开关的数量为两个，一个所述接近开关安装于所述外框中心轴的上部，另一个所述接近开关安装于所述外框中心轴的下部；
两个所述接近开关的一端与均通过所述控制电源与所述固态继电器的一个静触点相连；
两个所述接近开关的另一端与所述固态继电器的另一个静触点相连；
所述固态继电器的两个动触点之间串有两个所述第一电磁铁以及两个所述第二电磁铁以及所述直流电源。
优选的，包括：所述第二电磁铁、所述质量块均设有中心通孔，以使所述第二电磁铁以及所述质量块穿过所述导轨。
优选的，所述套筒的材质具备易磁化的特性；
所述外框的材质为塑料。
优选的，所述支撑架的材质为塑料。
优选的，所述电磁铁供电模块包括控制电源、接近开关、固态继电器以及直流电源；
所述接近开关的数量为两个，一个所述接近开关安装于所述外框中心轴的上部，另一个所述接近开关安装于所述外框中心轴的下部；
两个所述接近开关的一端与均通过所述控制电源与所述固态继电器的一个静触点相连；
两个所述接近开关的另一端与所述固态继电器的另一个静触点相连；
所述第一电磁铁、所述第二电磁铁的阻值相等；
两个所述第一电磁铁相连以构成所述第一电磁铁组，两个所述第二电磁铁相连以构成所述第二电磁铁组；
所述第一电磁铁组的一端通过所述直流电源与所述固态继电器的一个动触点相连，所述第一电磁铁组的另一端与所述固态继电器的另一个动触点相连；
所述第一电磁铁组的一端与所述第二电磁铁的一端相连，所述第一电磁铁组的另一端与所述第二电磁铁的另一端相连。
本发明实施例带来了以下有益效果：本发明提供了一种电磁式非光滑吸振器，包括：第一电磁铁、第二电磁铁、质量块、套筒、电磁铁供电模块、导轨、连接杆、拉伸弹簧以及外框；套筒、第一电磁铁的数量均为两个，其中一个套筒以及一个第一电磁铁均安装于外框的顶部，且安装于外框顶部的第一电磁铁嵌套于安装于外框顶部的套筒之中；另一个套筒以及另一个第一电磁铁均安装于外框的底部，且安装于外框底部的第一电磁铁嵌套于外框底部的套筒之中；第二电磁铁的数量为两个，质量块的上底面以及下底面分别通过连接杆与一块第二电磁铁相连；质量块的左侧、外框左侧内壁间安装有拉伸弹簧，质量块的右侧、外框右侧内壁间安装有拉伸弹簧；导轨顶部与外框顶部内壁相连，导轨底部与外框底部内壁相连；导轨依次穿过第一电磁铁、第二电磁铁、质量块、第二电磁铁、第一电磁铁；电磁铁供电模块用于向第一电磁铁、第二电磁铁供电；与质量块上底面相连的第二电磁铁相连与安装于外框顶部的第一电磁铁极性相吸；与质量块下底面相连的第二电磁铁相连与安装于外框底部的第一电磁铁极性相吸。通过本发明提供的吸振器可以缓解现有技术中存在的非线性吸振器由于外激励过大而导致的失效的技术问题。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种电磁式非光滑吸振器三维图；
图2为本发明实施例提供的一种电磁式非光滑吸振器主视图；
图3为本发明实施例提供的一种电磁式非光滑吸振器侧视图；
图4为本发明实施例提供的一种电磁式非光滑吸振器套筒与第一电磁铁装配三视图；
图5为本发明实施例提供的一种电磁式非光滑吸振器电磁铁供电模块电路图。
图标：1—外框，2—支撑架，3—接近开关，4—质量块，5—拉伸弹簧，6—导轨，7—第二电磁铁，8—套筒，9—外壳，10—第一电磁铁。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前，具有强非线性特性的传统光滑吸振器使主振子连接吸振器的系统动力学特性发生了很大的改变；当外部激励幅值较大时，吸振器可能出现高分支响应造成突发性失效，反过来对主结构产生破坏性的影响；电磁式非光滑吸振器引入了电磁吸力单元和接近开关-固态继电器控制单元，以期能够大幅拓宽吸振器的有效使用范围；电磁吸力具有非线性的力学特性，因此仅凭借电磁吸力单元虽然可以降低传统非线性吸振器的非线性刚度，在外激励过大时起到抑制系统高分支响应的作用，但同时也会影响吸振器外激励较小时的减振效果，基于此，本发明实施例提供的一种电磁式非光滑吸振器，可以缓解现有技术中存在的非线性吸振器由于外激励过大而导致的失效的技术问题。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种电磁式非光滑吸振器进行详细介绍。
实施例一：
结合图1至图4，本发明实施例一提供了一种电磁式非光滑吸振器，包括：第一电磁铁10、第二电磁铁7、质量块4、套筒8、电磁铁供电模块、导轨6、连接杆、拉伸弹簧5以及外框1；
所述套筒8、所述第一电磁铁10的数量均为两个，其中一个所述套筒8以及一个所述第一电磁铁10均安装于所述外框1的顶部，且安装于所述外框1顶部的第一电磁铁10嵌套于所述安装于所述外框1顶部的套筒8之中；
另一个所述套筒8以及所述另一个所述第一电磁铁10均安装于所述外框1的底部，且安装于所述外框1底部的第一电磁铁10嵌套于所述外框1底部的套筒8之中；
进一步的，所述第一电磁铁10可与所述外框1的顶部内壁和底部内壁采用固定连接或可拆卸连接，当所述第一电磁铁10与所述外框1的顶部内壁和底部内壁采用可拆卸连接时，所述第一电磁铁10以及所述外框1均需开设螺纹孔；
同理，所述套筒8可与所述外框1的顶部内壁和底部内壁采用固定连接或可拆卸连接，当所述套筒8与所述外框1的顶部内壁和底部内壁采用可拆卸连接时，所述套筒8以及所述外框1均需开设螺纹孔；
所述第二电磁铁7的数量为两个，所述质量块4的上底面以及下底面分别通过所述连接杆与一块所述第二电磁铁7相连；
进一步的，所述连接杆与所述第二电磁铁7采用螺纹连接，由此所述连接杆与所述第二电磁铁7之间存在一定距离，所述第二电磁铁7设有螺纹孔，可选择的，所述连接杆的数量为4根，均匀分布在所述导轨6的四周，所述连接杆的一端与所述质量块4相连，所述连接杆的另一端与所述第二电磁铁7相连；
所述质量块4的左侧、外框1左侧内壁间安装有所述拉伸弹簧5，所述质量块4的右侧、外框1右侧内壁间安装有所述拉伸弹簧5；
所述导轨6顶部与所述外框1顶部内壁相连，所述导轨6底部与所述外框1底部内壁相连；
所述导轨6依次穿过所述第一电磁铁10、所述第二电磁铁7、所述质量块4、所述第二电磁铁7、所述第一电磁铁10；
所述电磁铁供电模块用于向所述第一电磁铁10、所述第二电磁铁7供电；
所述与质量块4上底面相连的所述第二电磁铁7相连与安装于所述外框1顶部的第一电磁铁10极性相吸；
所述与质量块4下底面相连的所述第二电磁铁7相连与安装于所述外框1底部的第一电磁铁10极性相吸。
在本发明提供的实施例中，所述两块第一电磁铁10的极性为相斥或相吸，两块第二电磁铁7的极性为相斥或相吸；
优选的，还包括外壳9，所述外壳9与所述外框1可拆卸连接。
优选的，所述外壳9与所述外框1通过螺纹连接。
进一步的，为了实现所述质量块4与所述外框1的连接，所述质量块4的左右两侧、所述外框1的左侧内壁、所述外框1的右侧内壁均安装有挂耳，
优选的，还包括支撑架2，所述支撑架2的顶端与所述外框1顶部可拆卸连接，所述支撑架2的底端与所述外框1底部可拆卸连接。
在本发明的实施例中，所述外框1的顶部与底部均设有螺纹孔，通过外框1的顶部与底部的螺纹孔、所述支撑架2的螺纹孔均用于所述支撑架2与所述外框1的可拆卸连接，即螺纹连接；
优选的，所述电磁铁供电模块包括控制电源、接近开关3、固态继电器以及直流电源；
所述接近开关3的数量为两个，一个所述接近开关3安装于所述外框1中心轴的上部，另一个所述接近开关3安装于所述外框1中心轴的下部；
两个所述接近开关3的一端与均通过所述控制电源与所述固态继电器的一个静触点相连；
两个所述接近开关3的另一端与所述固态继电器的另一个静触点相连；
所述固态继电器的两个动触点之间串有两个所述第一电磁铁10以及两个所述第二电磁铁7以及所述直流电源。
结合图5，需要说明的是，当接近开关3感应到所述电磁铁或所述质量块4时，所述接近开关3闭合，通过所述控制电压、所述接近开关3构成回路，常开的所述固态继电器的动触点吸合，所述第一电磁铁10以及所述第二电磁铁7得电；
进一步的，在本发明提供的实施例中，要求通过所述第一电磁铁10以及通过所述第二电磁铁7的电流相等，可选择的，当所述第一电磁铁10与所述第二电磁铁7的阻值相等时，两个所述第一电磁铁10和/或所述第二电磁铁7为一组并联与所述固态继电器的动触点中；
具体的，所述电磁铁供电模块包括控制电源、接近开关3、固态继电器以及直流电源；
所述接近开关3的数量为两个，一个所述接近开关3安装于所述外框1中心轴的上部，另一个所述接近开关安装于所述外框1中心轴的下部；
两个所述接近开关的一端与均通过所述控制电源与所述固态继电器的一个静触点相连；
两个所述接近开关的另一端与所述固态继电器的另一个静触点相连；
所述第一电磁铁10、所述第二电磁铁7的阻值相等；
两个所述第一电磁铁7相连以构成所述第一电磁铁组，两个所述第二电磁铁10相连以构成所述第二电磁铁组；
所述第一电磁铁组的一端通过所述直流电源与所述固态继电器的一个动触点相连，所述第一电磁铁组的另一端与所述固态继电器的另一个动触点相连；
所述第一电磁铁组的一端与所述第二电磁铁的一端相连，所述第一电磁铁组的另一端与所述第二电磁铁的另一端相连。
优选的，包括：所述第二电磁铁7、所述质量块4均设有中心通孔，以使所述第二电磁铁7以及所述质量块4穿过所述导轨6。
优选的，所述套筒8的材质具备易磁化的特性，可选的，包括铁、钴、镍等；
所述外框1的材质为塑料，进一步的，所述外框1的材质为任意高强度透明材质；
优选的，所述支撑架2的材质为塑料，进一步的，所述支撑架2的材质为任意高强度非金属材质；
实施例二：
本发明实施例二对前述实施例一的工作原理进行了进一步阐述，当被减振结构的振动能量传递至吸振器，质量块4沿导轨6进行摩擦滑动，并与质量块4和导轨6构成的摩擦副产生摩擦耗散能量；两个拉伸弹簧5可产生纯立方非线性刚度，纯立方非线性刚度使吸振器具有宽频带吸振能力；当质量块4的振幅较小时，所述接近开关3无法感应到质量块4的运动，此时所述第一电磁铁10以及所述第二电磁铁7处于断电状态，质量块4没有受到电磁吸力；当质量块4的振幅渐渐增大，接近开关3感应到所述质量块4的运动，所述第一电磁铁10、所述第二电磁铁7同时通电并产生电磁吸力，电磁吸力可以一定程度降低质量,在两个拉伸弹簧5作用下产生纯立方非线性回复力，降低该系统的敏感度。由此可见，随着外激励的增大，质量块4的振幅会逐渐增大，当外激励较小时，仅有质量块4和拉伸弹簧5构成的吸振单元起到减振的效果，外激励增大到一定程度，质量块4的振幅会进入所述接近开关3的检测区域，接近开关3触发电磁吸力装置，降低质量块4在两个拉伸弹簧5作用下产生纯立方非线性回复力，有效消除在外激励较大时的高分支响应。
在一些实施例中，本发明可以根据具体应用环境的需要调整支撑架上螺纹孔的位置，从而调节所述接近开关的检测位置；同时可以通过调节电磁铁电路的电流大小灵活调整降低非线性回复力的程度，以适应更多的应用环境。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种电磁式非光滑吸振器，其特征在于，包括：第一电磁铁、第二电磁铁、质量块、套筒、电磁铁供电模块、导轨、连接杆、拉伸弹簧以及外框；
所述套筒、所述第一电磁铁的数量均为两个，其中一个所述套筒以及一个所述第一电磁铁均安装于所述外框的顶部，且安装于所述外框顶部的第一电磁铁嵌套于所述安装于所述外框顶部的套筒之中；
另一个所述套筒以及所述另一个所述第一电磁铁均安装于所述外框的底部，且安装于所述外框底部的第一电磁铁嵌套于所述外框底部的套筒之中；
所述第二电磁铁的数量为两个，所述质量块的上底面以及下底面分别通过所述连接杆与一块所述第二电磁铁相连；
所述质量块的左侧、外框左侧内壁间安装有所述拉伸弹簧，所述质量块的右侧、外框右侧内壁间安装有所述拉伸弹簧；
所述导轨顶部与所述外框顶部内壁相连，所述导轨底部与所述外框底部内壁相连；
所述导轨依次穿过所述第一电磁铁、所述第二电磁铁、所述质量块、所述第二电磁铁、所述第一电磁铁；
所述电磁铁供电模块用于向所述第一电磁铁、所述第二电磁铁供电；
所述与质量块上底面相连的所述第二电磁铁相连与安装于所述外框顶部的第一电磁铁极性相吸；
所述与质量块下底面相连的所述第二电磁铁相连与安装于所述外框底部的第一电磁铁极性相吸。
2.根据权利要求1所述的一种电磁式非光滑吸振器，其特征在于，还包括外壳，所述外壳与所述外框可拆卸连接，所述外壳与所述外框通过螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的一种电磁式非光滑吸振器，其特征在于，所述质量块的左右两侧、所述外框的左侧内壁、所述外框的右侧内壁均安装有挂耳，所述挂耳用于所述质量块与所述外框的连接。
4.根据权利要求1所述的一种电磁式非光滑吸振器，其特征在于，还包括支撑架，所述支撑架的顶端与所述外框顶部可拆卸连接，所述支撑架的底端与所述外框底部可拆卸连接。
5.根据权利要求4所述的一种电磁式非光滑吸振器，其特征在于，所述支撑架的顶端与底端设有螺纹孔，所述支撑架的顶端与底端的螺纹孔用于所述支撑架与所述外框的连接。
6.根据权利要求1所述的一种电磁式非光滑吸振器，其特征在于，所述电磁铁供电模块包括控制电源、接近开关、直流电源以及固态继电器；
所述接近开关的数量为两个，一个所述接近开关安装于所述外框中心轴的上部，另一个所述接近开关安装于所述外框中心轴的下部；
两个所述接近开关的一端与均通过所述控制电源与所述固态继电器的一个静触点相连；
两个所述接近开关的另一端与所述固态继电器的另一个静触点相连；
所述固态继电器的两个动触点之间串有两个所述第一电磁铁以及两个所述第二电磁铁以及所述直流电源。
7.根据权利要求1所述的一种电磁式非光滑吸振器，其特征在于，包括：所述第二电磁铁、所述质量块均设有中心通孔，以使所述第二电磁铁以及所述质量块穿过所述导轨。
8.根据权利要求1所述的一种电磁式非光滑吸振器，其特征在于，所述套筒的材质具备易磁化的特性；
所述外框的材质为塑料。
9.根据权利要求4所述的一种电磁式非光滑吸振器，其特征在于，所述支撑架的材质为塑料。
10.根据权利要求1所述的一种电磁式非光滑吸振器，其特征在于，所述电磁铁供电模块包括控制电源、接近开关、固态继电器以及直流电源；
所述接近开关的数量为两个，一个所述接近开关安装于所述外框中心轴的上部，另一个所述接近开关安装于所述外框中心轴的下部；
两个所述接近开关的一端与均通过所述控制电源与所述固态继电器的一个静触点相连；
两个所述接近开关的另一端与所述固态继电器的另一个静触点相连；
所述第一电磁铁、所述第二电磁铁的阻值相等；
两个所述第一电磁铁相连以构成所述第一电磁铁组，两个所述第二电磁铁相连以构成所述第二电磁铁组；
所述第一电磁铁组的一端通过所述直流电源与所述固态继电器的一个动触点相连，所述第一电磁铁组的另一端与所述固态继电器的另一个动触点相连；
所述第一电磁铁组的一端与所述第二电磁铁的一端相连，所述第一电磁铁组的另一端与所述第二电磁铁的另一端相连。
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