專利名稱：封閉結(jié)構(gòu)線圈內(nèi)置式半主動(dòng)吸振器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種用于減震降噪的吸振器。
背景技術(shù)：
在振動(dòng)控制工程領(lǐng)域中，常用動(dòng)力吸振器對(duì)系統(tǒng)的某一頻率的振動(dòng)進(jìn)行抑制。動(dòng)力吸振器的工作原理是在系統(tǒng)的特定部位附加一個(gè)具有質(zhì)量和剛度的結(jié)構(gòu)，當(dāng)激勵(lì)源對(duì)包括了附加結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)所輸入的總能量保持不變時(shí)，原系統(tǒng)和吸振器在各頻率上吸收的能量總和亦不變。當(dāng)某頻率上吸振器的運(yùn)動(dòng)能量達(dá)到最大值(共振)時(shí)，原系統(tǒng)在該頻率上的運(yùn)動(dòng)能量就相應(yīng)的達(dá)到最小值，起到了“吸振”的作用。吸振器的作用原理便可歸納為如何使吸振器在目標(biāo)頻率上的振動(dòng)能量達(dá)到最大。對(duì)于通?？珊?jiǎn)化為單自由度質(zhì)量彈簧系統(tǒng)的動(dòng)力吸振器而言，就是要將附加結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度參數(shù)調(diào)諧至固有頻率與目標(biāo)頻率一致。此時(shí)，系統(tǒng)在該頻率上的振動(dòng)能量會(huì)輸入吸振器附加結(jié)構(gòu)，引起吸振器的共振。吸振器的質(zhì)量和剛度參數(shù)決定了共振的程度，而共振的程度決定了 “吸振”的能力的強(qiáng)弱。傳統(tǒng)的動(dòng)力吸振器是質(zhì)量和剛度參數(shù)一定的機(jī)械結(jié)構(gòu)，由于固有頻率不可調(diào)，因而只能適應(yīng)單一的控制要求。振動(dòng)控制工程中有時(shí)運(yùn)用振動(dòng)主動(dòng)控制技術(shù)以針對(duì)系統(tǒng)的變工況運(yùn)行和沖擊激勵(lì)等擾動(dòng)因素進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，要求控制系統(tǒng)的執(zhí)行器具有可調(diào)的工作參數(shù)。為了適應(yīng)主動(dòng)及半主動(dòng)控制的要求，拓寬吸振器的功能范圍，使吸振器的固有頻率能夠隨外界激勵(lì)頻率的變化而變化，出現(xiàn)了很多可調(diào)參數(shù)的半主動(dòng)吸振器，也稱為自調(diào)諧吸振
ο一般而言，半主動(dòng)吸振器改變剛度比改變質(zhì)量更容易實(shí)現(xiàn)。半主動(dòng)吸振器根據(jù)改變剛度的途徑可分為電動(dòng)式、電液式和機(jī)械式等。在電動(dòng)式半主動(dòng)吸振器中，典型的有通過(guò)改變電流改變電磁剛度(1張洪田，李玩幽，劉志剛等.主動(dòng)吸振技術(shù)研究[J].振動(dòng)工程學(xué)報(bào)，2001,14(1) :113-117)、改變電流改變電磁剛度等形式(2錢小勇，胡海巖.可調(diào)間隙的半主動(dòng)吸振器及其實(shí)現(xiàn)[J].振動(dòng)工程學(xué)報(bào)，2001，14 ) =378-382)；電液式通過(guò)電流變液或者磁流變液實(shí)現(xiàn)剛度的改變(3徐振邦.自調(diào)諧吸振技術(shù)研究[D].合肥中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2010 ；4王蓮花，龔興龍，倪正超，徐振邦，張?chǎng)w，陳海波等.多個(gè)磁流變彈性體自調(diào)諧式吸振器的聯(lián)合控制技術(shù)研究[J].實(shí)驗(yàn)力學(xué)，2008，23 O) :97-102)。機(jī)械式常見(jiàn)的改變彈簧剛度有效圈數(shù)式(5徐振邦，龔興龍，陳現(xiàn)敏等.機(jī)械式頻率可調(diào)動(dòng)力吸振器及其減振特性[J]·振動(dòng)與沖擊，2010, ) :1-6)、彎曲板簧式(6孫建民，陳玉強(qiáng).一種主動(dòng)調(diào)諧式內(nèi)燃機(jī)吸振器的設(shè)計(jì)[J].黑龍江工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，15 ) :45-47)、 平行板滑塊式、空氣彈簧式(7靳曉雄，肖勇，藺玉輝，朱娜等.空氣彈簧半主動(dòng)式動(dòng)力吸振器的研究[J].中國(guó)工程機(jī)械學(xué)報(bào)，2007，5 (3) :253-257).電動(dòng)式半主動(dòng)吸振器具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、響應(yīng)迅速等特點(diǎn)。申請(qǐng)人所在實(shí)驗(yàn)室的張洪田教授等曾成功研制了一種能自動(dòng)跟蹤頻率變化的電動(dòng)式半主動(dòng)吸振器(8張洪田.船舶柴油機(jī)動(dòng)力裝置振動(dòng)主動(dòng)控制技術(shù)研究[D].哈爾濱哈爾濱工程大學(xué)，1998)。 如圖1所示，該半主動(dòng)吸振器將動(dòng)子結(jié)構(gòu)封閉在圓柱形殼體內(nèi)，定子鐵芯軸穿過(guò)圓柱形殼體。動(dòng)子、定子之間為齒形相對(duì)排列結(jié)構(gòu)，當(dāng)動(dòng)子與定子發(fā)生軸向相對(duì)位移時(shí)，齒形相錯(cuò)開(kāi)導(dǎo)致磁隙不平衡產(chǎn)生磁拉力(恢復(fù)力)，從而具有了電磁剛度。通過(guò)直線軸承和圓柱殼端蓋實(shí)現(xiàn)動(dòng)子的軸向和徑向限位功能。在端蓋兩側(cè)延伸一定長(zhǎng)度的軸上布置有彈簧和壓板，軸端有外螺紋用以安裝吸振器。這種傳統(tǒng)的電動(dòng)式半主動(dòng)吸振器在實(shí)際應(yīng)用上有如下的不足1、整機(jī)結(jié)構(gòu)中，軸1既做為支撐結(jié)構(gòu)又承擔(dān)導(dǎo)向作用，因而只在垂直度很好的位置適用，不能抗搖擺，也不能橫向使用；2、軸1從兩端伸出的方式不利于密封，在海洋環(huán)境下受鹽霧影響較大，內(nèi)部構(gòu)件易腐蝕；3、彈簧3外置的設(shè)計(jì)使得每次安裝的時(shí)候均會(huì)使彈簧的平衡位置和預(yù)緊力狀態(tài)發(fā)生變化，內(nèi)部定子與動(dòng)子之間齒形磁路的實(shí)際狀態(tài)與標(biāo)定狀態(tài)不同，導(dǎo)致控制程序無(wú)法執(zhí)行對(duì)應(yīng)的頻率。經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的電動(dòng)式半主動(dòng)吸振器的固有頻率-電流特性受兩端彈簧壓板2的安裝預(yù)緊力影響很大，工作特性具有較強(qiáng)的非線性，對(duì)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程造成了不良的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供有較好的橫向穩(wěn)定性和可靠性、頻率-電流特性不受安裝條件影響的封閉結(jié)構(gòu)線圈內(nèi)置式半主動(dòng)吸振。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明封閉結(jié)構(gòu)線圈內(nèi)置式半主動(dòng)吸振器，其特征是包括外殼體、底座、軸、銜鐵、彈簧、上蓋、鐵磁線圈，外殼體與底座相連，上蓋安裝在外殼體上，銜鐵安裝在外殼體里并與外殼體相連，軸穿過(guò)銜鐵安裝在底座上，用于定位的彈簧安裝在軸和銜鐵之間，外殼體、底座、上蓋組成密閉結(jié)構(gòu)，銜鐵中央外壁設(shè)置環(huán)形槽，鐵磁線圈安裝在環(huán)形槽內(nèi)。本發(fā)明還可以包括1、底座上安裝插座，鐵磁線圈通過(guò)彈簧連接插座。2、外殼體與銜鐵之間齒連接。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于用底座支撐的方式取代軸支撐的方式，降低了重心，增大了支撐面積，從而提高了安裝穩(wěn)定性，特別是橫向穩(wěn)定性。這種支撐方式的抗搖擺能力約為45° 以內(nèi)。將線圈繞組與動(dòng)子質(zhì)量塊結(jié)合，相對(duì)的減輕了定子的質(zhì)量，增大了動(dòng)子的質(zhì)量，減小了整個(gè)吸振器的體積，提高了吸振器的有效質(zhì)量，從而提高了工作效率和適用性。經(jīng)過(guò)有效質(zhì)量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)后的動(dòng)力吸振器，在實(shí)現(xiàn)相同的吸振效果的情況下，所需的整機(jī)質(zhì)量大大減小，即相同的整機(jī)質(zhì)量下能提供的吸振能力大大提高。


圖1為傳統(tǒng)電動(dòng)式半主動(dòng)吸振器示意圖；圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的底座部分示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述結(jié)合圖1 3，結(jié)構(gòu)包括了底座22、外殼體20、銜鐵組件14、軸15、嵌在銜鐵組件 14中的鐵磁線圈、彈簧16、螺栓、上蓋17等部分。外殼體20、底座22、上蓋17和軸15構(gòu)成了吸振器的固定部分。銜鐵組件14套在軸上，容納在殼體內(nèi)部。銜鐵組件14兩端的彈簧和壓板也封閉在殼體內(nèi)部，彈簧預(yù)緊力一經(jīng)調(diào)整完畢就不需要再進(jìn)行改變，安裝時(shí)只要將封裝好的吸振器通過(guò)底座的螺孔固定在被控部位，這樣就消除了彈簧的安裝預(yù)緊力對(duì)于控制特性的影響。各部分的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在吸振器整體采用全封閉結(jié)構(gòu)，外部留有主動(dòng)控制器和電源的接口，靠底座的螺栓孔進(jìn)行定位和緊固。定子和動(dòng)子均為圓柱形狀，以實(shí)現(xiàn)徑向作用力對(duì)稱抵消。材料選用電工純鐵。動(dòng)子與定子之間采用相對(duì)齒型結(jié)構(gòu)使得動(dòng)子與定子之間發(fā)生相對(duì)軸向位移時(shí)磁隙增大，產(chǎn)生反方向的磁拉力，形成了吸振器的電磁剛度。在動(dòng)子中央外壁設(shè)置環(huán)形槽容納鐵磁線圈，通電流形成磁場(chǎng)。電流強(qiáng)度不同則得到的磁場(chǎng)強(qiáng)度亦不同，從而獲得可根據(jù)電流強(qiáng)度變化的電磁剛度。定子中央的軸穿過(guò)動(dòng)子中心，動(dòng)子兩側(cè)靠彈簧和壓板結(jié)構(gòu)調(diào)整動(dòng)子的位置。在吸振器安裝方式所決定的靜平衡條件下，要求調(diào)整至動(dòng)子和定子的齒型結(jié)構(gòu)正向相對(duì)的狀態(tài)，以獲得最大的動(dòng)態(tài)范圍和最好的線性度。線圈內(nèi)置式電動(dòng)式半主動(dòng)吸振器由于需要彈簧在電磁線圈和二芯航空插座之間充當(dāng)導(dǎo)線作用，所以要求彈簧的導(dǎo)電性能良好。外殼體20和底座22可設(shè)計(jì)成一體的形式以增強(qiáng)緊湊性?？紤]到裝配的適應(yīng)性， 底座22可設(shè)計(jì)成圓柱形法蘭式。外殼的內(nèi)壁如圖2所示，在合適的位置設(shè)計(jì)若干道齒形結(jié)構(gòu)，注意圓柱內(nèi)壁上部和下部的齒形結(jié)構(gòu)需要完全對(duì)稱以提供均衡穩(wěn)定、線性度良好的電磁剛度。底座22中央豎起一根導(dǎo)向中軸15，軸15的上下兩端的根部設(shè)計(jì)成漸變口徑的彈簧絕緣底座22，底座22起到固定導(dǎo)向中軸15的作用，同時(shí)也通過(guò)過(guò)盈配合對(duì)兩端引線彈簧12、13提供徑向定位。另外，底座22上設(shè)置螺紋壓板裝置或加裝墊片，以實(shí)現(xiàn)兩端引線彈簧12、13的軸向位置的調(diào)整和鎖定功能，用于調(diào)節(jié)銜鐵組件14的安裝預(yù)緊力。銜鐵組件14與外殼體20的內(nèi)壁相似，設(shè)計(jì)成上下部完全對(duì)稱的結(jié)構(gòu)形式，并且齒形間距要求與外殼內(nèi)壁完全吻合。中部加工為一定寬度和深度的環(huán)槽以收納繞組線圈。為了線圈導(dǎo)線的引出，在銜鐵組件14的相應(yīng)部位加工一孔道用以引導(dǎo)線圈的導(dǎo)線。銜鐵組件 14的上下兩端面保留一定的凸起形狀，用以跟導(dǎo)向中軸14兩端支座配合對(duì)兩端彈簧進(jìn)行徑向定位。將底端彈簧、銜鐵組件14、彈簧(上)16等部件依次裝配到軸15上，保證彈簧和銜鐵組件14處于正確的位置上，通過(guò)螺紋壓板裝置或墊片調(diào)整彈簧預(yù)緊力，保證在與實(shí)際安裝狀態(tài)一致的靜平衡狀態(tài)下動(dòng)子和定子的齒型結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確相對(duì)，鎖定彈簧兩端。為了保證動(dòng)子和定子齒形結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的精度，可以在與實(shí)際安裝狀態(tài)一致的靜平衡狀態(tài)下給線圈通適當(dāng)?shù)碾娏?，利用電磁力輔助對(duì)中。將線圈的引出線通過(guò)引線彈簧12、13和引出接線環(huán)10、11與外壁的二芯航空插座21連接，用上蓋17和工藝蓋板19將吸振器整體結(jié)構(gòu)封閉。
權(quán)利要求
1.封閉結(jié)構(gòu)線圈內(nèi)置式半主動(dòng)吸振器，其特征是包括外殼體、底座、軸、銜鐵、彈簧、 上蓋、鐵磁線圈，外殼體與底座相連，上蓋安裝在外殼體上，銜鐵安裝在外殼體里并與外殼體相連，軸穿過(guò)銜鐵安裝在底座上，用于定位的彈簧安裝在軸和銜鐵之間，外殼體、底座、上蓋組成密閉結(jié)構(gòu)，銜鐵中央外壁設(shè)置環(huán)形槽，鐵磁線圈安裝在環(huán)形槽內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封閉結(jié)構(gòu)線圈內(nèi)置式半主動(dòng)吸振器，其特征是底座上安裝插座，鐵磁線圈通過(guò)彈簧連接插座。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的封閉結(jié)構(gòu)線圈內(nèi)置式半主動(dòng)吸振器，其特征是外殼體與銜鐵之間齒連接。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供封閉結(jié)構(gòu)線圈內(nèi)置式半主動(dòng)吸振器，包括外殼體、底座、軸、銜鐵、彈簧、上蓋、鐵磁線圈，外殼體與底座相連，上蓋安裝在外殼體上，銜鐵安裝在外殼體里并與外殼體相連，軸穿過(guò)銜鐵安裝在底座上，用于定位的彈簧安裝在軸和銜鐵之間，外殼體、底座、上蓋組成密閉結(jié)構(gòu)，銜鐵中央外壁設(shè)置環(huán)形槽，鐵磁線圈安裝在環(huán)形槽內(nèi)。本發(fā)明用底座支撐的方式取代軸支撐的方式，降低了重心，增大了支撐面積，從而提高了安裝穩(wěn)定性，這種支撐方式的抗搖擺能力約為45°以內(nèi)。將線圈繞組與動(dòng)子質(zhì)量塊結(jié)合，相對(duì)的減輕了定子的質(zhì)量，增大了動(dòng)子的質(zhì)量，減小了整個(gè)吸振器的體積，提高了吸振器的有效質(zhì)量，從而提高了工作效率和適用性。
文檔編號(hào)F16F13/00GK102364156SQ201110347168
公開(kāi)日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2011年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月7日
發(fā)明者張博, 張相彬, 李玩幽, 率志君, 王東華, 王志鵬, 蔡龍奇, 陳春來(lái) 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)