CN2816484Y - 基于磁流变技术的抗冲减振装置 - Google Patents

基于磁流变技术的抗冲减振装置 Download PDF

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杨志国
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Abstract

一种基于磁流变技术的抗冲减振装置，其主要结构包括边柱、悬浮结构、钢丝绳减振器、磁流变阻尼器、磁流变阻尼器罩、力传感器、球铰链、橡胶垫、加速度传感器和速度传感器。其中待减振的主机固定在悬浮结构两侧的突出平台上；磁流变阻尼器的上、下两端分别借助球铰链与磁流变阻尼器罩的内顶壁和船体相连；力传感器置于上球铰链和磁流变阻尼器之间，加速度传感器置于船体上，速度传感器置于悬浮结构两侧的突出平台上。本实用新型借助包括计算机在内的控制系统可对磁流变阻尼器的阻尼进行智能调节，可在任意频段内获得较低的振幅和力传递率，克服了传统无源减振装置对于固有频率附近的激励力不起减振作用、不抗击冲击力的缺点。

Description

基于磁流变技术的抗冲减振装置
技术领域
一种基于磁流变技术的抗冲减振装置，可有效地减小船舶或其它动力运载工具主机(如柴油机)的振动并抵抗冲击力，属动力机械的附属装置。
背景技术
目前，国内外在减小船舶主机振动时使用的主要器件或装置有橡胶减震器(如美国生产的Portsmouth、EES、Mare Island减振器，法国Kleber-Colombes公司生产的减振器等)、气动减振器(如俄罗斯研制的АПРК-500-IIA型减振器、美国Barry公司的Stable-level系列气动减振器、英国Yarrow公司研制的气动液压自动调整减振器等)、钢丝绳减振器(俄罗斯、美国等欧美国家、我国704研究所、海军工程大学等研究部门已研制出了相关的产品)等。单独或联合使用它们组成的减震装置属无源(被动)减振的范畴，其优点是结构简单，安装使用方便，在设计范围内具有良好的减振效果；缺点是对于处在系统固有频率附近的激振力起不到减振作用，也无法应付意外冲击力。
磁流变阻尼器是将磁流变体灌装在作动筒中所形成的一种减振装置。其中的磁流变体在强磁场的作用下可以在短时间(毫秒级)内从一种可自由流动的线粘性牛顿体状态转变成具有一定剪切屈服强度的宾汉姆体(Bingham)，而且这种变化是连续、可逆、迅速、易于控制的。据此，磁流变阻尼器可作为一种有源(主动)减振器件安装在待减振设备的支承结构中。
由于磁流变减振技术是一门新兴的技术，尽管其器件已经商品化，但如何更好地发挥其效能，特别是如何把有源减振技术和无源减振技术有机地结合起来，组成一种新型的抗冲击、减振装置，仍具有很高的实用价值。
发明内容
本实用新型的目的是公开一种由磁流变减振器和传统橡胶、钢丝绳减振器组成的综合抗冲减振装置，可借助包括计算机在内的控制系统可对磁流变阻尼器的阻尼进行智能调节，进而实时改变主机和本实用新型所组成的振动系统的动态特性，除在任意频段内都可以获得较低的振幅和力传递率外，还可抗击冲击力，进而克服了传统无源减振装置对于固有频率附近的激励力不起减振作用和不抗冲击的缺点。
一种基于磁流变技术的抗冲减振装置，其主要结构包括边柱、悬浮结构、钢丝绳减振器、磁流变阻尼器、磁流变阻尼器罩、力传感器、球铰链、橡胶垫、加速度传感器和速度传感器。其中，悬浮结构为具有凹形断面的钢结构；待减振的主机借助地脚螺栓固定在悬浮结构两侧的突出平台上；悬浮结构的下表面和船体之间用螺栓紧固4个对称布置的钢丝绳减振器；10个边柱分4组(主机轴线两侧各3个，前后各2个)分别利用侧面的橡胶垫夹紧悬浮结构的四个立面，并用地脚螺栓与船体固连；4个磁流变阻尼器罩固定在悬浮结构的四角；4个磁流变阻尼器的上端(作动筒顶部)分别借助球铰链与磁流变阻尼器罩的内顶壁相连，而其下端(活塞杆端部)也借助球铰链与船体相连；4个力传感器分别置于上球铰链和磁流变阻尼器之间，2个加速度传感器置于船体上，4个速度传感器置于悬浮结构两侧的突出平台上。
使用本实用新型时需将加速度传感器、力传感器、速度传感器分别与电荷放大器、动态应变仪、电压放大器相连，在将获得的3路模拟信号经A/D转换器分别转换成数字信号后输入控制计算机；与之顺次相连的设备还有D/A转换器、直流电源、磁流变阻尼器。其中的加速度信号用于判断由主机和本实用新型所组成的振动系统上是否作用有冲击载荷；如果有，则根据加速度的大小和造成二次碰撞的可能性计算出抗击此冲击力所需的磁流变阻尼器的阻尼力并产生控制信号，经数模(D/A)转换后控制直流电源的输出电流，并加在磁流变阻尼器的输入端，用于改变作用于磁流变体上的磁场强度，进而改变磁流变阻尼器的阻尼；如果没有冲击载荷作用，本实用新型进入减振状态，控制计算机将根据加速度值确定激振力频率，并结合速度传感器的测量值共同确定磁流变阻尼器的阻尼力，在产生相应的控制信号后，经数模转换器和直流电源实施之；力传感器则用于测定磁流变阻尼器实际产生的阻尼力，该测量值进入计算机后将与上述的理论值比较，决定上述工作是否继续进行并发出信号。
附图说明
图1基于磁流变技术的抗冲减振装置A-A剖面结构示意图
图2基于磁流变技术的抗冲减振装置俯视示意图
图3基于磁流变技术的抗冲减振装置的控制系统组成框图
优选实施方式
下面给出本实用新型的优选实施方式，并结合附图加以说明。
如图1、2所示，基于磁流变技术的抗冲减振装置的主要结构包括边柱1、悬浮结构2、钢丝绳减振器3、磁流变阻尼器4、磁流变阻尼器罩5、力传感器6、球铰链7、橡胶垫8、加速度传感器9和速度传感器10。其中，悬浮结构2为具有凹形断面的钢结构；待减振的主机01借助地脚螺栓固定在悬浮结构2两侧的突出平台上；悬浮结构2的下表面和船体00之间用螺栓紧固4个对称布置的钢丝绳减振器3；10个边柱1分4组(主机轴线两侧各3个，前后各2个)分别利用侧面的橡胶垫8夹紧悬浮结构2的四个立面，并用地脚螺栓与船体00固连；4个磁流变阻尼器罩5固定在悬浮结构2四角的上表面；4个磁流变阻尼器4的上端(作动筒顶部)分别借助球铰链7与磁流变阻尼器罩5的内顶壁相连，而其下端(活塞杆端部)也借助球铰链7与船体00相连；4个力传感器6分别置于上球铰链7和磁流变阻尼器4之间，2个加速度传感器9置于船体00上，4个速度传感器10置于悬浮结构2两侧的突出平台上。
本实用新型中使用的磁流变阻尼器4是哈尔滨泰达尔科技有限公司生产的Tider-MR系列磁流变阻尼器；所使用的钢丝绳减振器3是上海七○四研究所生产的GS系列钢丝绳减振器。
如图3所示，使用本实用新型时需将加速度传感器9(型号如奇石乐M4772)、力传感器6(型号如LTR-1)、速度传感器10(型号如CD-210)分别与电荷放大器02(型号如2109)、动态应变仪04(型号如CS-1E)、电压放大器03(型号如SRS560型)相连，在将获得的3路模拟信号经A/D转换器06分别转换成数字信号后输入控制计算机08；与之顺次相连的设备还有D/A转换器07、直流电源05(型号如4NIC-HL56)和磁流变阻尼器4。其中的加速度信号用于判断由主机01和本实用新型所组成的振动系统上是否作用有冲击载荷；如果有，控制计算机08则根据加速度的大小和造成二次碰撞的可能性计算出抗击此冲击力所需的磁流变阻尼器的阻尼力并产生控制信号，经D/A转换器07控制直流电源05的输出电流，并加在磁流变阻尼器4的输入端，用于改变作用于磁流变体上的磁场强度，进而改变磁流变阻尼器4的阻尼；如果没有冲击载荷作用，本实用新型进入减振状态，控制计算机08将根据加速度值确定激振力频率，并结合速度传感器10的测量值共同确定磁流变阻尼器4的阻尼力，在产生相应的控制信号后，经D/A转换器07和直流电源05实施之；力传感器6则用于测得磁流变阻尼器4实际产生的阻尼力，该测量值进入控制计算机08后将与上述的理论值比较，决定上述工作是否继续进行并发出信号。
本实用新型借助包括计算机08在内的控制系统可对磁流变阻尼器4的阻尼进行智能调节，进而实时改变主机01和本实用新型所组成的振动系统的动态特性，除在任意频段内都可以获得较低的振幅和力传递率外，还可抗击冲击力，进而克服了传统无源减振装置对于固有频率附近的激励力不起减振作用和不抗冲击的缺点。

Claims (1)

1.一种基于磁流变技术的抗冲减振装置，其特征在于它包括边柱(1)、悬浮结构(2)、钢丝绳减振器(3)、磁流变阻尼器(4)、磁流变阻尼器罩(5)、力传感器(6)、球铰链(7)、橡胶垫(8)、加速度传感器(9)和速度传感器(10)；其中，悬浮结构(2)为具有凹形断面的钢结构；待减振的主机(01)借助地脚螺栓固定在悬浮结构(2)两侧的突出平台上；悬浮结构(2)的下表面和船体(00)之间用螺栓紧固4个对称布置的钢丝绳减振器(3)；10个边柱(1)分4组分别利用侧面的橡胶垫(8)夹紧悬浮结构(2)的四个立面，并用地脚螺栓与船体(00)固连；4个磁流变阻尼器罩(5)固定在悬浮结构(2)四角的上表面；4个磁流变阻尼器(4)的上端分别借助球铰链(7)与磁流变阻尼器罩(5)的内顶壁相连，而其下端也借助球铰链(7)与船体(00)相连；4个力传感器(6)分别置于上球铰链(7)和磁流变阻尼器(4)之间，2个加速度传感器(9)置于船体(00)上，4个速度传感器(10)置于悬浮结构(2)两侧的突出平台上。
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C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Institute for Engineering Technology Design, College of Shipbuilding Engineering

Assignor: Harbin Engineering Univ.

Contract fulfillment period: 2008.8.20 to 2013.8.20

Contract record no.: 2008230000047

Denomination of utility model: Impaction-resisting shock-absorption device based on magnetic current variation technology

Granted publication date: 20060913

License type: Exclusive license

Record date: 20081010

LIC Patent licence contract for exploitation submitted for record

Free format text: EXCLUSIVE LICENSE; TIME LIMIT OF IMPLEMENTING CONTACT: 2008.8.20 TO 2013.8.20; CHANGE OF CONTRACT

Name of requester: HARBIN CHUANDA ENGINEERING DESIGN RESEARCH INSTITU

Effective date: 20081010

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Granted publication date: 20060913

Termination date: 20090918