CN209621914U - 一种压电式变刚度变阻尼动力吸振器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种压电式变刚度变阻尼动力吸振器，包括上承台和下承台，上承台和下承台之间设置有质量惯性块和若干吸振单元，下承台与待减振设备固定连接；每个吸振单元包括：两个分别设置在上承台和下承台上的第一压电元件、两端分别连接两个第一压电元件且中部贯穿质量惯性块的摩擦杆、若干两端分别连接质量惯性块和第一压电元件的竖向弹性件、设置在摩擦杆与质量惯性块的连接面上的第二压电元件。本实用新型的优点是：能够根据设备的振动特性设计吸振器的刚度和阻尼系数，能够通过对电压的控制实现对刚度和阻尼的调整，能够有效运用在振动属性多变的建筑和机械设备中，能够实现对振动的半主动控制，能够取得良好的减振效果。

Description

一种压电式变刚度变阻尼动力吸振器

技术领域

本实用新型属于设备减振技术领域，具体涉及一种压电式变刚度变阻尼动力吸振器。

背景技术

随着机械设备的发展，高精度机械设备需要对设备内部的振动进行有效管控。现有技术中对于控制结构单项振动，采用安装振动方向与结构振动方向一致的单向振动动力吸振器进行处理。但现有的动力吸振器的效用范围是需要预先确定，其运行参数一经设计不可改变，固有频率不可调节，有效减振的频带较窄。此外在动力吸振器中使用的阻尼器为液压活塞油缸，结构复杂而且存在机械磨耗，严重影响了装置的耐久性及使用寿命。

发明内容

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种压电式变刚度变阻尼动力吸振器，通过设置吸振单元及其中的第一压电元件和第二压电元件，能够实现人为控制动力吸振器的刚度和阻尼系数。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：

一种压电式变刚度变阻尼动力吸振器，包括上承台和下承台，所述上承台和所述下承台之间设置有质量惯性块和若干吸振单元，所述下承台与待减振设备固定连接；每个所述吸振单元包括：两个分别设置在所述上承台和所述下承台上的第一压电元件、两端分别连接两个所述第一压电元件且中部贯穿所述质量惯性块的摩擦杆、若干两端分别连接所述质量惯性块和所述第一压电元件的竖向弹性件、设置在所述摩擦杆与所述质量惯性块的连接面上的第二压电元件。

所述第一压电元件包括分别位于顶面和底面的两块第一极板、设置在两块所述第一极板之间的压电材料板、第一整流电路，所述第一整流电路分别连接每个所述第一极板，所述第一整流电路与外接电源连接。

所述第二压电元件包括设置在内环的第二极板、设置在外环的第三极板、设置在所述第二极板与所述第三极板之间的压电材料环、第二整流电路，所述第二整流电路分别连接所述第二极板和第三极板，所述第二整流电路与外接电源连接。

所述第二压电元件与所述摩擦杆的连接面上设置有摩擦片。

所述竖向弹性件包括第一承台、第二承台以及若干弧形弹簧片，所述第一承台和所述第二承台上均包括连接面板和若干转轴，所述弧形弹簧片的端部与所述转轴连接，所述第一承台的所述连接面板与所述第一压电元件连接，所述第二承台的所述连接面板与所述质量惯性块连接。

所述连接面板的两侧设置有凸起部，所述转轴的两端连接所述凸起部。

所述弧形弹簧片的端部设置有轴承，所述弧形弹簧片通过所述轴承与所述转轴连接。

每个所述竖向弹性件包括两个所述弧形弹簧片，所述第一承台和所述第二承台上均设置有两个平行的转轴。

所述上承台和所述下承台上设置有若干上下对称的凹槽，所述吸振单元的顶部和底部设置在所述凹槽中。

所述压电式变刚度变阻尼动力吸振器包括两个所述吸振单元。

本实用新型的优点是：能够根据设备的振动特性设计吸振器的刚度和阻尼系数，能够通过对电压的控制实现对刚度和阻尼的调整，能够有效运用在振动属性多变的建筑和机械设备中，能够实现对振动的半主动控制，能够取得良好的减振效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例中压电式变刚度变阻尼动力吸振器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中弧形弹簧片的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中上承台的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中上承台的剖面结构示意图；

图5为本实用新型实施例中质量惯性块的剖面结构示意图；

图6为本实用新型实施例中第一压电元件的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本实用新型的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-6，图中各标记分别为：上承台1、下承台2、质量惯性块3、第一压电元件4、摩擦杆5、第二压电元件6、摩擦片7、第一承台8、第二承台9、弧形弹簧片10、中承板11、轴承12、转轴13、连接面板14、凸起部15、第一极板16、压电材料板17、第一整流电路18、外接电源19。

实施例：如图1-6所示，本实施例具体涉及一种压电式变刚度变阻尼动力吸振器，通过设置吸振单元及其中的第一压电元件4和第二压电元件6，能够实现人为控制动力吸振器的刚度和阻尼系数。

如图1所示，本实施例中的动力吸振器包括上承台1、下承台2、中承板11，上承台1和下承台2之间设置有质量惯性块3和两个吸振单元，下承台2与待减振设备固定连接，中承板11的顶部与上承台1固定连接，中承板11的底部抵在下承台2上。由上承台1、下承台2、中承板11搭建了动力吸振器整体框架，由下承台2接收待减振设备的振动，通过内部的质量惯性块3和吸振单元对振动进行吸收。

如图1-5所示，本实施例中，每个吸振单元包括：两个分别位于上承台1和下承台2的第一压电元件4、两端分别连接两个第一压电元件4且中部贯穿质量惯性块3的摩擦杆5、两端分别连接质量惯性块3和第一压电元件4的竖向弹性件、设置在摩擦杆5与质量惯性块3的连接面上的第二压电元件6。上承台1和下承台2上设置有若干上下对称的凹槽，吸振单元的顶部和底部设置在凹槽中。摩擦杆5、第二压电元件6以及质量惯性块3构成阻尼元件，其中，摩擦杆5和第二压电元件6之间的摩擦力提供阻尼力，通过对第二压电元件6的电压控制能够改变摩擦杆5与第二压电元件6的松紧状态，进而改变摩擦力，即实现了对阻尼力的控制。而第一压电元件4和竖向弹性构件成竖向的弹簧元件，其中，弹性构件的刚性是可变的，通过对第一压电元件4的电压控制能够使得第一压电元件4发生形变，进而对弹性构件的竖向的弯曲形变量产生影响，而弯曲形变量又使得弹性构件的刚度发生变化，即实现了对刚度的控制。

如图6所示，本实施例中，第一压电元件4包括两块第一极板16、压电材料板17、第一整流电路18，第一极板16分别位于第一压电元件4的顶面和底面，压电材料板17设置在两个第一极板16之间，第一整流电路18分别连接每个第一极板16，第一整流电路18与外接电源19连接。外接电源19的电压传导至第一整流电路18中，通过人为对第一整流电路18进行控制能够实现改变进入第一极板16的电压，不同的输入电压能够使得第一极板16之间的压电材料板17发生竖向的形变，从而使得第一压电元件4厚度发生变化，实现上述对刚度的有效控制。

如图5所示，本实施例中，第二压电元件6包括设置在内环的第二极板、设置在外环的第三极板、压电材料环、第二整流电路，压电材料环设置在第二极板和第三极板之间，第二整流电路分别连接第二极板和第三极板，第二整流电路与外接电源19连接。第二压电元件6与摩擦杆5的连接面上设置有摩擦片7。外接电源19的电压传导至第二整流电路中，通过人为对第二整流电路进行控制能够实现改变进入第二极板和第三极板的电压，不同的输入电压能够使得第二极板和第三极板之间的压电材料环沿径向产生变形，从而改变了摩擦杆5与第二压电元件6、质量惯性块3的松紧状态，也就改变了摩擦杆5与质量惯性之间的摩擦力，而摩擦片7能够进一步保证摩擦力的传导，上述结构实现了第二压电元件6控制阻尼力的效果。

本实施例中，上述的压电材料环和压电材料板17均为压电陶瓷。

如图2-4所示，本实施例中，每个竖向弹性件包括第一承台8、第二承台9以及两个对称设置的弧形弹簧片10，第一承台8和第二承台9上均包括连接面板14和两个平行的转轴13，连接面板14的两侧设置有凸起部15，转轴13的两端连接凸起部15，弧形弹簧片10的端部设置有轴承12，弧形弹簧片10通过轴承12与转轴13连接，弧形弹簧片10分别位于第一承台8和第二承台9两侧。第一承台8的连接面板14与第一压电元件4连接，第二承台9的连接面板14与质量惯性块3连接。第二承台9的中部设置有通孔以供摩擦杆5穿过，摩擦杆5两端直接抵在第一承台8的表面以代替与第一压电元件4的直接接触。

如图2-4所示，第一承台8和第二承台9作为弧形弹簧片10的支撑面，能够将第一压电元件4的形变有效传导至弧形弹簧片10中。两组相互对称设置的弧形弹簧片10能够避免弧形弹簧片10受力均匀，且提高了竖向弹性件结构上的稳定性。凸起部15、轴承12、转轴13的设置能够减少弧形弹簧片10端部所受的摩擦力，校正弧形弹簧片10形变后的受力方向，能够保证弧形弹簧片10的形变只受第一压电元件4的影响。

本实施例具有如下优点：能够根据设备的振动特性设计吸振器的刚度和阻尼系数，能够通过对电压的控制实现对刚度和阻尼的调整，能够有效运用在振动属性多变的建筑和机械设备中，能够实现对振动的半主动控制，能够取得良好的减振效果。

Claims (10)

1.一种压电式变刚度变阻尼动力吸振器，其特征在于，包括上承台和下承台，所述上承台和所述下承台之间设置有质量惯性块和若干吸振单元，所述下承台与待减振设备固定连接；每个所述吸振单元包括：两个分别设置在所述上承台和所述下承台上的第一压电元件、两端分别连接两个所述第一压电元件且中部贯穿所述质量惯性块的摩擦杆、若干两端分别连接所述质量惯性块和所述第一压电元件的竖向弹性件、设置在所述摩擦杆与所述质量惯性块的连接面上的第二压电元件。

2.根据权利要求1所述的一种压电式变刚度变阻尼动力吸振器，其特征在于，所述第一压电元件包括分别位于顶面和底面的两块第一极板、设置在两块所述第一极板之间的压电材料板、第一整流电路，所述第一整流电路分别连接每个所述第一极板，所述第一整流电路与外接电源连接。

3.根据权利要求1所述的一种压电式变刚度变阻尼动力吸振器，其特征在于，所述第二压电元件包括设置在内环的第二极板、设置在外环的第三极板、设置在所述第二极板与所述第三极板之间的压电材料环、第二整流电路，所述第二整流电路分别连接所述第二极板和第三极板，所述第二整流电路与外接电源连接。

4.根据权利要求1所述的一种压电式变刚度变阻尼动力吸振器，其特征在于，所述第二压电元件与所述摩擦杆的连接面上设置有摩擦片。

5.根据权利要求1所述的一种压电式变刚度变阻尼动力吸振器，其特征在于，所述竖向弹性件包括第一承台、第二承台以及若干弧形弹簧片，所述第一承台和所述第二承台上均包括连接面板和若干转轴，所述弧形弹簧片的端部与所述转轴连接，所述第一承台的所述连接面板与所述第一压电元件连接，所述第二承台的所述连接面板与所述质量惯性块连接。

6.根据权利要求5所述的一种压电式变刚度变阻尼动力吸振器，其特征在于，所述连接面板的两侧设置有凸起部，所述转轴的两端连接所述凸起部。

7.根据权利要求5所述的一种压电式变刚度变阻尼动力吸振器，其特征在于，所述弧形弹簧片的端部设置有轴承，所述弧形弹簧片通过所述轴承与所述转轴连接。

8.根据权利要求5所述的一种压电式变刚度变阻尼动力吸振器，其特征在于，每个所述竖向弹性件包括两个所述弧形弹簧片，所述第一承台和所述第二承台上均设置有两个平行的转轴。

9.根据权利要求1所述的一种压电式变刚度变阻尼动力吸振器，其特征在于，所述上承台和所述下承台上设置有若干上下对称的凹槽，所述吸振单元的顶部和底部设置在所述凹槽中。

10.根据权利要求1所述的一种压电式变刚度变阻尼动力吸振器，其特征在于，所述压电式变刚度变阻尼动力吸振器包括两个所述吸振单元。