專利名稱：磁流變液阻尼式動(dòng)力吸振器及安裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)和機(jī)械設(shè)備上的減振裝置及安裝方法，特別是一種磁流變液阻尼式動(dòng)力吸振器及安裝方法。
背景技術(shù)：
按照傳統(tǒng)的減振設(shè)計(jì)思想，普通減振系統(tǒng)的阻尼不宜過大。如果單是從諧振控制觀點(diǎn)出發(fā)，希望增加系統(tǒng)的阻尼值，達(dá)到減小諧振傳遞率，以限制諧振幅值。但是若從單純的減振角度來(lái)說(shuō)，阻尼值的增加會(huì)降低減振效果。通常的設(shè)計(jì)方法中，一種是使系統(tǒng)的諧振頻率盡量避開激勵(lì)頻率，以獲得良好的減振設(shè)計(jì)效果；另一種是當(dāng)激勵(lì)頻率較寬，系統(tǒng)的諧振頻率不能避開激勵(lì)頻率或者很難避開時(shí)，只能適當(dāng)增加系統(tǒng)的阻尼值，使減振系統(tǒng)既具有比較好的減振效果，又兼顧到諧振控制，對(duì)諧振放大使之具有一定的控制能力。很顯然這種作法無(wú)論是對(duì)諧振控制還是高頻振動(dòng)隔離，都不能達(dá)到最佳設(shè)計(jì)效果。為適應(yīng)隨機(jī)振動(dòng)的最佳控制要求，減振的頻帶寬、低頻性能好，使控制力頻率和阻尼等參數(shù)均可調(diào)節(jié)，以能實(shí)現(xiàn)“最佳調(diào)諧”的主動(dòng)式阻尼動(dòng)力減振器就成為當(dāng)務(wù)之急。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種磁流變液阻尼式動(dòng)力吸振器及安裝方法，它能適應(yīng)隨機(jī)振動(dòng)的最佳控制要求，使控制力頻率和阻尼等參數(shù)均可調(diào)節(jié)，是一種能實(shí)現(xiàn)“最佳調(diào)諧”的主動(dòng)式阻尼動(dòng)力減振裝置及安裝方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案一種磁流變液阻尼式動(dòng)力吸振器，其特征在于它是由含有直線導(dǎo)軌的直線電動(dòng)機(jī)、支承架、磁流變液阻尼器和金屬?gòu)椈蓸?gòu)成，所說(shuō)的支承架為一包括底板與側(cè)壁呈“凹”型的支架，直線電動(dòng)機(jī)的直線導(dǎo)軌水平安裝在支承架兩端的側(cè)壁上，2n個(gè)磁流變液阻尼器分別安裝在支承架一側(cè)壁與直線電動(dòng)機(jī)及直線電動(dòng)機(jī)與另一支承架一側(cè)壁之間，n為1-4，2n只金屬?gòu)椈梢喾謩e安裝在支承架一側(cè)壁與直線電動(dòng)機(jī)及直線電動(dòng)機(jī)與另一支承架一側(cè)壁之間且與直線電動(dòng)機(jī)的直線導(dǎo)軌平行，n亦為1-4。
上述所說(shuō)的磁流變液阻尼器可以采用電磁式阻尼器替代。
上述所說(shuō)的直線電動(dòng)機(jī)可以采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)配合齒輪減速箱與絲杠機(jī)構(gòu)替代。
上述所說(shuō)的直線電動(dòng)機(jī)可以采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)配合齒輪減速箱與齒輪齒條機(jī)構(gòu)替代。
一種磁流變液阻尼式動(dòng)力吸振器的安裝方法，其特征在于它是由以下步驟所組成(1)根據(jù)需要測(cè)定減振物體的振動(dòng)頻率范圍；(2)確定基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立以主質(zhì)量位移方差最小作為目標(biāo)函數(shù)；(3)利用數(shù)值仿真方法確定減振器的安裝位置和質(zhì)量及阻尼系數(shù)和剛度系數(shù)的變化范圍；(4)利用上述參數(shù)完成安裝磁流變液阻尼式動(dòng)力吸振器。
上述所說(shuō)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以以磁流變液阻尼式動(dòng)力吸振器的安裝位置、質(zhì)量、阻尼系數(shù)和剛度系數(shù)為輸入變量，被減振物體的位移方差最小作為目標(biāo)函數(shù)，確定最佳的輸入變量制成操作軟件。
上述所說(shuō)的安裝方法在安裝中采用安裝位置、質(zhì)量和被減振物體的位移方差參數(shù)得到以用少量的磁流變液阻尼式動(dòng)力吸振器控制多階模態(tài)的振動(dòng)的方法。
本發(fā)明的工作過程與工作原理為支承架牢固安裝在需要減振的物體上，由支承架帶有附加質(zhì)量的直線電動(dòng)機(jī)、金屬?gòu)椈?、磁流變液阻尼器和有關(guān)控制器構(gòu)成主動(dòng)減振器。利用直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度和移動(dòng)距離大小改變慣性力(剛度項(xiàng))與控制力頻率；由于電流的大小與阻尼成非線性關(guān)系，利用電磁線圈中電流強(qiáng)度的變化可很方便地改變阻尼系數(shù)，從而為振動(dòng)的主動(dòng)控制提供了簡(jiǎn)單易行的條件，使得動(dòng)力減振器具有良好的非線性減振性能，一直保持最佳的“偕振”控制狀態(tài)。需要進(jìn)行振動(dòng)控制的物體因?yàn)閯?dòng)力減振器的安裝會(huì)使其結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性發(fā)生變化；受隨機(jī)激勵(lì)的結(jié)構(gòu)響應(yīng)具有連續(xù)分布的頻譜，包含著各種頻率分量。據(jù)此，針對(duì)不同隨機(jī)振動(dòng)下的振動(dòng)系統(tǒng)，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立以主質(zhì)量位移方差為最小的目標(biāo)函數(shù)，通過數(shù)值仿真求得減振器的安裝位置和質(zhì)量、阻尼系數(shù)和剛度系數(shù)的變化范圍，使減振器獲得最佳的減振效果。
本發(fā)明的優(yōu)越性在于1、本發(fā)明在需要減振的物體上，利用直流電動(dòng)機(jī)的直線運(yùn)動(dòng)速度和移動(dòng)距離大小來(lái)改變慣性力(剛度項(xiàng))與控制力頻率；2、本發(fā)明利用磁流變液中的電流大小與阻尼成非線性關(guān)系的特點(diǎn)采用磁流變液阻尼器，很方便地改變阻尼系數(shù)，從而為振動(dòng)的主動(dòng)控制提供了簡(jiǎn)單易行的條件，使得主動(dòng)減振器具有良好的非線性減振性能；3、針對(duì)隨機(jī)振動(dòng)下的振動(dòng)系統(tǒng)，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法建立以主質(zhì)量位移方差最小作為目標(biāo)函數(shù)，通過數(shù)值仿真法確定減振器的安裝位置和質(zhì)量及阻尼系數(shù)和剛度系數(shù)的變化范圍，使吸振器獲得最佳吸振效果；4、設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作靈活，在減振領(lǐng)域有良好的開發(fā)前景。


附圖1為本發(fā)明所涉一種磁流變液磁流變液阻尼式動(dòng)力吸振器的使用狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2為本發(fā)明所涉一種磁流變液磁流變液阻尼式動(dòng)力吸振器的放大結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖3為圖2的A向示意圖。
附圖4為本發(fā)明所涉一種磁流變液磁流變液阻尼式動(dòng)力吸振器及安裝方法的使用狀態(tài)效果對(duì)比圖(圖4-a為吸振器使用前，圖4-b為吸振器使用后)。
其中1為直線電動(dòng)機(jī)，1a為直線導(dǎo)軌，2為支承架，3為建筑物，4為金屬?gòu)椈桑?為磁流變液阻尼器。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一種磁流變液阻尼式動(dòng)力吸振器(見圖1-3)，其特征在于它是由含有直線導(dǎo)軌的直線電動(dòng)機(jī)1、支承架2、磁流變液阻尼器5和金屬?gòu)椈?構(gòu)成，所說(shuō)的支承架2為一包括底板與側(cè)壁呈“凹”型的支架，直線電動(dòng)機(jī)1的直線導(dǎo)軌1a水平安裝在支承架2兩端的側(cè)壁上，2個(gè)磁流變液阻尼器5分別安裝在支承架2一側(cè)壁與直線電動(dòng)機(jī)1及直線電動(dòng)機(jī)1與另一支承架2一側(cè)壁之間，4只金屬?gòu)椈?亦分別安裝在支承架2一側(cè)壁與直線電動(dòng)機(jī)1及直線電動(dòng)機(jī)1與另一支承架2一側(cè)壁之間且與直線電動(dòng)機(jī)1的直線導(dǎo)軌1a平行。
一種磁流變液阻尼式動(dòng)力吸振器的安裝方法，其特征在于它是由以下步驟所組成(1)根據(jù)需要測(cè)定減振物體的振動(dòng)頻率范圍，可以采用振動(dòng)加速度計(jì)測(cè)得振動(dòng)頻率；(2)確定基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立以主質(zhì)量位移方差最小作為目標(biāo)函數(shù)，以磁流變液阻尼式動(dòng)力吸振器的安裝位置、質(zhì)量、阻尼系數(shù)和剛度系數(shù)為輸入變量，被減振物體的位移方差最小作為目標(biāo)函數(shù)，確定最佳的輸入變量制成操作軟件；(3)利用數(shù)值仿真方法確定減振器的安裝位置和質(zhì)量及阻尼系數(shù)和剛度系數(shù)的變化范圍，確定迭代次數(shù)和精度，確定減振器的安裝位置和質(zhì)量及阻尼系數(shù)和剛度系數(shù)的最佳數(shù)值；采用安裝位置、質(zhì)量和被減振物體的位移方差參數(shù)得到以用少量的磁流變液阻尼式動(dòng)力吸振器控制多階模態(tài)的振動(dòng)的方法；(4)利用上述參數(shù)完成安裝磁流變液阻尼式動(dòng)力吸振器。
權(quán)利要求
1.一種磁流變液阻尼式動(dòng)力吸振器，其特征在于它是由含有直線導(dǎo)軌的直線電動(dòng)機(jī)、支承架、磁流變液阻尼器和金屬?gòu)椈蓸?gòu)成，所說(shuō)的支承架為一包括底板與側(cè)壁呈“凹”型的支架，直線電動(dòng)機(jī)的直線導(dǎo)軌水平安裝在支承架兩端的側(cè)壁上，2n個(gè)磁流變液阻尼器分別安裝在支承架一側(cè)壁與直線電動(dòng)機(jī)及直線電動(dòng)機(jī)與另一支承架一側(cè)壁之間，n為1-4，2n只金屬?gòu)椈梢喾謩e安裝在支承架一側(cè)壁與直線電動(dòng)機(jī)及直線電動(dòng)機(jī)與另一支承架一側(cè)壁之間且與直線電動(dòng)機(jī)的直線導(dǎo)軌平行，n亦為1-4。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的一種磁流變液阻尼式動(dòng)力吸振器，其特征在于所說(shuō)的磁流變液阻尼器可以采用電磁式阻尼器替代。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的一種磁流變液阻尼式動(dòng)力吸振器，其特征在于所說(shuō)的直線電動(dòng)機(jī)可以采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)配合齒輪減速箱與絲杠機(jī)構(gòu)替代。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的一種磁流變液阻尼式動(dòng)力吸振器，其特征在于所說(shuō)的直線電動(dòng)機(jī)可以采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)配合齒輪減速箱與齒輪齒條機(jī)構(gòu)替代。
5.一種磁流變液阻尼式動(dòng)力吸振器的安裝方法，其特征在于它是由以下步驟所組成(1)根據(jù)需要測(cè)定減振物體的振動(dòng)頻率范圍；(2)確定基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立以主質(zhì)量位移方差最小作為目標(biāo)函數(shù)；(3)利用數(shù)值仿真方法確定減振器的安裝位置和質(zhì)量及阻尼系數(shù)和剛度系數(shù)的變化范圍；(4)利用上述參數(shù)完成安裝磁流變液阻尼式動(dòng)力吸振器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所說(shuō)的一種磁流變液阻尼式動(dòng)力吸振器的安裝方法，其特征在于所說(shuō)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以以磁流變液阻尼式動(dòng)力吸振器的安裝位置、質(zhì)量、阻尼系數(shù)和剛度系數(shù)為輸入變量，被減振物體的位移方差最小作為目標(biāo)函數(shù)，確定最佳的輸入變量制成操作軟件。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所說(shuō)的一種磁流變液阻尼式動(dòng)力吸振器的安裝方法，其特征在于所說(shuō)的安裝方法在安裝中采用安裝位置、質(zhì)量和被減振物體的位移方差參數(shù)得到以用少量的磁流變液阻尼式動(dòng)力吸振器控制多階模態(tài)的振動(dòng)的方法。
全文摘要
一種磁流變液阻尼式動(dòng)力吸振器，是由含有直線導(dǎo)軌的直線電動(dòng)機(jī)、支承架、磁流變液阻尼器和金屬?gòu)椈蓸?gòu)成。其安裝方法是由以下步驟所組成(1)根據(jù)需要測(cè)定減振物體的振動(dòng)頻率范圍；(2)確定基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立以主質(zhì)量位移方差最小作為目標(biāo)函數(shù)；(3)利用數(shù)值仿真方法確定減振器的安裝位置和質(zhì)量及阻尼系數(shù)和剛度系數(shù)的變化范圍；(4)利用上述參數(shù)完成安裝磁流變液阻尼式動(dòng)力吸振器。本發(fā)明的優(yōu)越性在于本發(fā)明在需要減振的物體上，利用直流電動(dòng)機(jī)的直線運(yùn)動(dòng)速度和移動(dòng)距離大小來(lái)改變慣性力與控制力頻率，利用磁流變液阻尼器改變阻尼系數(shù)，從而為振動(dòng)的主動(dòng)控制提供了簡(jiǎn)單易行的條件，使得主動(dòng)減振器具有良好的非線性減振性能。
文檔編號(hào)F16F11/00GK1485554SQ0213104
公開日2004年3月31日 申請(qǐng)日期2002年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月26日
發(fā)明者李連進(jìn), 王明賢 申請(qǐng)人:天津理工學(xué)院