本發(fā)明涉及隔振機構技術領域，具體涉及一種用于振動控制系統(tǒng)(如機械動力系統(tǒng))的復合隔振器。

背景技術：

在機械動力系統(tǒng)工作的過程中，動力裝置轉速變化及工作環(huán)境改變通常會伴隨著變化的擾動激勵，該擾動直接傳遞至基體將導致基體劇烈振動。為消除或減少振動，設備與基體之間會設置隔振器。理想的隔振器能夠在整個頻段范圍內(nèi)有效抑制振動，即不僅能夠抑制高頻振動，同時對中低頻振動也應有很好的抑制效果。

被動隔振器的結構簡單、工作可靠，但其剛度、阻尼等性能參數(shù)不可調(diào)節(jié)，不能滿足復雜激勵環(huán)境下的隔振要求。半被動隔振器的剛度、阻尼能夠?qū)崿F(xiàn)有級調(diào)節(jié)，滿足不同激勵頻率下的隔振要求，且具有穩(wěn)定性好、可靠性高等優(yōu)點。磁流變彈性體在外界磁場控制下，可以實現(xiàn)剛度的有級調(diào)節(jié)，且響應速度快、可逆性好、耗能低，因此非常適合作為半被動隔振器的受控元件。但是，磁流變彈性體隔振器很難實現(xiàn)系統(tǒng)寬頻、復雜頻率等振動的控制。

若要在寬頻范圍內(nèi)進一步提高隔振性能，必須采用主動控制式隔振器。目前，已得到廣泛應用的主動隔振裝置包括磁致伸縮式、壓電陶瓷式、形狀記憶合金等。主動隔振器能夠根據(jù)外界振動激勵變化采用相應的控制策略，實時驅(qū)動執(zhí)行器對被控對象施加力或力矩作用，從而達到抑制結構振動的目的。然而，主動隔振器還有幾個棘手的問題需要解決：第一，在全頻段內(nèi)對振動采用主動控制需要很大的能量注入，系統(tǒng)容易產(chǎn)生不穩(wěn)定的情況，且控制成本很高，控制策略復雜；第二，主動隔振系統(tǒng)的中低頻特性良好，但是高頻振動抑制效果不理想。

技術實現(xiàn)要素：

(一)解決的技術問題

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供了一種主動-半被動復合隔振器，以克服磁流變彈性體隔振器難以實現(xiàn)系統(tǒng)寬頻、復雜頻率等振動的控制，主動控制式隔振器高頻振動抑制效果不理想，均無法在整個頻段范圍內(nèi)有效抑制振動的問題和主動控制式隔振器在全頻段內(nèi)對振動采用主動控制需要很大的能量注入，系統(tǒng)容易產(chǎn)生不穩(wěn)定的情況，控制成本很高，控制策略復雜的問題。

(二)技術方案

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術方案予以實現(xiàn)：磁致伸縮單元和磁流變彈性體單元設于復合隔振器框架內(nèi)部，磁致伸縮單元設于磁流變彈性體單元下方，兩者以串聯(lián)方式連接，磁致伸縮單元、磁流變彈性體單元和復合隔振器框架共同構成復合隔振器；

磁致伸縮單元包括復位預壓彈簧、下線圈骨架、磁致伸縮棒、永久磁鐵、推桿和下勵磁線圈；

所述磁致伸縮棒固定于復合隔振器框架內(nèi)，所述下勵磁線圈通過下線圈骨架設于磁致伸縮棒外圍，所述永久磁鐵為圓筒狀，套接于下勵磁線圈和下線圈骨架外部，所述復位預壓彈簧將推桿壓緊在磁致伸縮棒頂部。

進一步的，復合隔振器框架包括上缸體、下缸體和端蓋；所述上缸體和下缸體通過螺栓連接，所述端蓋通過螺栓連接于上缸體頂部；

磁流變彈性體單元包括活塞桿、上線圈骨架、上磁流變彈性體、上勵磁線圈和下磁流變彈性體；所述上磁流變彈性體和下磁流變彈性體設于活塞桿外側面，所述活塞桿通過上磁流變彈性體和下磁流變彈性體彈性連接于上缸體內(nèi)腔；所述上勵磁線圈通過上線圈骨架設于活塞桿外圍；

所述下線圈骨架、磁致伸縮棒、永久磁鐵、推桿和下勵磁線圈設于下缸體內(nèi)腔，所述復位預壓彈簧設于活塞桿底端外圍，將推桿壓緊在磁致伸縮棒頂部，所述活塞桿底端壓緊在推桿上表面。

進一步的，所述活塞桿、端蓋、上缸體、推桿和下缸體由純鐵或其它高導磁材料制成，所述上線圈骨架和下線圈骨架由非導磁材料制成。

進一步的，所述上磁流變彈性體和下磁流變彈性體的工作模式均為剪切模式。

進一步的，所述下磁流變彈性體還可設于活塞桿底端，并緊壓于推桿上表面。

進一步的，所述上磁流變彈性體的工作模式為剪切模式，所述下磁流變彈性體的工作模式為擠壓模式。

進一步的，復合隔振器框架包括下缸體和壓蓋，所述壓蓋通過螺栓連接于下缸體頂部；

磁流變彈性體單元包括活塞桿和磁流變彈性體，所述磁流變彈性體設于活塞桿外側面，所述活塞桿通過磁流變彈性體彈性連接于壓蓋內(nèi)腔；

所述下線圈骨架、磁致伸縮棒、永久磁鐵、推桿和下勵磁線圈設于下缸體內(nèi)腔，所述復位預壓彈簧設于活塞桿底端外圍，將推桿壓緊在磁致伸縮棒頂部，所述活塞桿底端壓緊推桿上表面。

進一步的，所述端蓋、推桿和下缸體由純鐵或其它高導磁材料制成，所述下線圈骨架由非導磁材料制成。

進一步的，所述磁流變彈性體的工作模式為剪切模式。

(三)有益效果

本發(fā)明提供了一種主動-半被動復合隔振器，具有以下有益效果：

1、當主振動物體在高頻小振幅激勵下作用時，上勵磁線圈產(chǎn)生的磁場能夠作用于上磁流變彈性體和下磁流變彈性體，通過調(diào)整上磁流變彈性體和下磁流變彈性體的彈性模量，實現(xiàn)復合隔振器對設備與基體間振動傳遞的半被動控制；當主振動物體在中低頻大振幅激勵作用下時，下勵磁線圈產(chǎn)生的磁場能夠作用于磁致伸縮棒，通過調(diào)節(jié)磁致伸縮棒的伸縮量，實現(xiàn)復合隔振器對設備與基體間振動傳遞的主動控制，整體實現(xiàn)全頻段范圍內(nèi)分頻主動-半被動隔振；

2、設有上勵磁線圈和下勵磁線圈，上勵磁線圈產(chǎn)生的磁場只作用于上磁流變彈性體和下磁流變彈性體，下勵磁線圈產(chǎn)生的磁場只作用于磁致伸縮棒，兩個勵磁線圈產(chǎn)生的磁場互不干涉，能夠?qū)崿F(xiàn)對復合隔振器的分頻控制；

3、磁致伸縮執(zhí)行器低頻特性好，具有大的抗壓特性和輸出力，上磁流變彈性體和下磁流變彈性體穩(wěn)定性好、可靠性高，本發(fā)明可以實現(xiàn)對全頻段振動的分頻控制，響應速度快，可靠性高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明第一種結構的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明第二種結構的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明第三種結構的結構示意圖。

圖中：

1、活塞桿；2、端蓋，2B、壓蓋；3、上線圈骨架；4、上缸體；5、復位預壓彈簧；6、下線圈骨架；7、磁致伸縮棒；8、永久磁鐵；9、上磁流變彈性體，9B、磁流變彈性體；10、上勵磁線圈；11、下磁流變彈性體；12、推桿；13、下勵磁線圈，14、下缸體。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例1：

參見圖1，其結構關系為：磁致伸縮單元和磁流變彈性體單元設于復合隔振器框架內(nèi)部，磁致伸縮單元設于磁流變彈性體單元下方，兩者以串聯(lián)方式連接，磁致伸縮單元、磁流變彈性體單元和復合隔振器框架共同構成復合隔振器；

磁致伸縮單元包括復位預壓彈簧5、下線圈骨架6、磁致伸縮棒7、永久磁鐵8、推桿12和下勵磁線圈13；

磁致伸縮棒7固定于復合隔振器框架內(nèi)，下勵磁線圈13通過下線圈骨架6設于磁致伸縮棒7外圍，永久磁鐵8為圓筒狀，套接于下勵磁線圈13和下線圈骨架6外部，復位預壓彈簧5將推桿12壓緊在磁致伸縮棒7頂部。

優(yōu)選的，復合隔振器框架包括上缸體4、下缸體14和端蓋2；上缸體4和下缸體14通過螺栓連接，端蓋2通過螺栓連接于上缸體4頂部；

磁流變彈性體單元包括活塞桿1、上線圈骨架3、上磁流變彈性體9、上勵磁線圈10和下磁流變彈性體11；上磁流變彈性體9和下磁流變彈性體11設于活塞桿1外側面，活塞桿1通過上磁流變彈性體9和下磁流變彈性體11彈性連接于上缸體4內(nèi)腔；上勵磁線圈10通過上線圈骨架3設于活塞桿1外圍；

下線圈骨架6、磁致伸縮棒7、永久磁鐵8、推桿12和下勵磁線圈13設于下缸體14內(nèi)腔，復位預壓彈簧5設于活塞桿1底端外圍，將推桿12壓緊在磁致伸縮棒7頂部，活塞桿1底端壓緊在推桿12上表面。

上磁流變彈性體9和下磁流變彈性體11的結構尺寸相一致，上勵磁線圈10和下勵磁線圈13尺寸不同，產(chǎn)生的磁場互不干擾。

具體使用時，當主振動物體在高頻小振幅激勵作用下時，上勵磁線圈10產(chǎn)生的磁場經(jīng)活塞桿1、上磁流變彈性體9、端蓋2、上缸體4和下磁流變彈性體11形成閉合磁路，作用于上磁流變彈性體9和下磁流變彈性體11，通過調(diào)整上磁流變彈性體9和下磁流變彈性體11的彈性模量，實現(xiàn)復合隔振器對設備與基體間振動傳遞的半被動控制。

當主振動物體在中低頻大振幅激勵作用下時，磁致伸縮棒7的驅(qū)動方式為組合式驅(qū)動，由下勵磁線圈13產(chǎn)生的正、負方向可變的變化磁場和永久磁鐵8產(chǎn)生的偏置磁場形成疊加磁場，驅(qū)動磁致伸縮棒7軸向伸縮，實現(xiàn)復合隔振器對設備與基體間振動傳遞的主動控制。

本實施例中，上磁流變彈性體9和下磁流變彈性體11的工作模式均為剪切模式。

活塞桿1、端蓋2、上缸體4、推桿12和下缸體14是磁場通過的主要路徑，它們的磁阻大小決定了通過上磁流變彈性體9和下磁流變彈性體11和磁致伸縮棒7磁場強度，為了使通過的磁場強度更大，它們均由工業(yè)純鐵或其它高導磁材料制成；上線圈骨架3、下線圈骨架6由非導磁材料制成。

實施例2：

參見圖2，其結構關系為：磁致伸縮單元和磁流變彈性體單元設于復合隔振器框架內(nèi)部，磁致伸縮單元設于磁流變彈性體單元下方，兩者以串聯(lián)方式連接，磁致伸縮單元、磁流變彈性體單元和復合隔振器框架共同構成復合隔振器；

磁致伸縮單元包括復位預壓彈簧5、下線圈骨架6、磁致伸縮棒7、永久磁鐵8、推桿12和下勵磁線圈13；

磁致伸縮棒7固定于復合隔振器框架內(nèi)，下勵磁線圈13通過下線圈骨架6設于磁致伸縮棒7外圍，永久磁鐵8為圓筒狀，套接于下勵磁線圈13和下線圈骨架6外部，復位預壓彈簧5將推桿12壓緊在磁致伸縮棒7頂部。

優(yōu)選的，復合隔振器框架包括上缸體4、下缸體14和端蓋2；上缸體4和下缸體14通過螺栓連接，端蓋2通過螺栓連接于上缸體4頂部；

磁流變彈性體單元包括活塞桿1、上線圈骨架3、上磁流變彈性體9、上勵磁線圈10和下磁流變彈性體11；上磁流變彈性體9設于活塞桿1外側面，活塞桿1通過上磁流變彈性體9彈性連接于上缸體4內(nèi)腔，下磁流變彈性體11設于活塞桿1底端，并緊壓于推桿12上表面；上勵磁線圈10通過上線圈骨架3設于活塞桿1外圍；

下線圈骨架6、磁致伸縮棒7、永久磁鐵8、推桿12和下勵磁線圈13設于下缸體14內(nèi)腔，復位預壓彈簧5設于活塞桿1底端外圍，將推桿12壓緊在磁致伸縮棒7頂部，活塞桿1底端壓緊在推桿12上表面。

上勵磁線圈10和下勵磁線圈13尺寸不同，產(chǎn)生的磁場互不干擾。

具體使用時，當主振動物體在高頻小振幅激勵作用下時，上勵磁線圈10產(chǎn)生的磁場經(jīng)活塞桿1、上磁流變彈性體9、端蓋2、上缸體4和下磁流變彈性體11形成閉合磁路，作用于上磁流變彈性體9和下磁流變彈性體11，通過調(diào)整上磁流變彈性體9和下磁流變彈性體11的彈性模量，實現(xiàn)復合隔振器對設備與基體間振動傳遞的半被動控制。

當主振動物體在中低頻大振幅激勵作用下時，磁致伸縮棒7的驅(qū)動方式為組合式驅(qū)動，由下勵磁線圈13產(chǎn)生的正、負方向可變的變化磁場和永久磁鐵8產(chǎn)生的偏置磁場形成疊加磁場，驅(qū)動磁致伸縮棒7軸向伸縮，實現(xiàn)復合隔振器對設備與基體間振動傳遞的主動控制。

本實施例中，上磁流變彈性體9的工作模式為剪切模式，下磁流變彈性體11的工作模式為擠壓模式。

活塞桿1、端蓋2、上缸體4、推桿12和下缸體14是磁場通過的主要路徑，它們的磁阻大小決定了通過上磁流變彈性體9和下磁流變彈性體11和磁致伸縮棒7磁場強度，為了使通過的磁場強度更大，它們均由工業(yè)純鐵或其它高導磁材料制成；上線圈骨架3、下線圈骨架6由非導磁材料制成。

實施例3：

參見圖3，其結構關系為：磁致伸縮單元和磁流變彈性體單元設于復合隔振器框架內(nèi)部，磁致伸縮單元設于磁流變彈性體單元下方，磁致伸縮單元、磁流變彈性體單元和復合隔振器框架共同構成復合隔振器；

磁致伸縮單元包括復位預壓彈簧5、下線圈骨架6、磁致伸縮棒7、永久磁鐵8、推桿12和下勵磁線圈13；

磁致伸縮棒7固定于復合隔振器框架內(nèi)，下勵磁線圈13通過下線圈骨架6設于磁致伸縮棒7外圍，永久磁鐵8為圓筒狀，套接于下勵磁線圈13和下線圈骨架6外部，復位預壓彈簧5將推桿12壓緊在磁致伸縮棒7頂部。

優(yōu)選的，復合隔振器框架包括下缸體14和壓蓋2B，壓蓋2B通過螺栓連接于下缸體14頂部；

磁流變彈性體單元包括活塞桿1和磁流變彈性體9B，磁流變彈性體9B設于活塞桿1外側面，活塞桿1通過磁流變彈性體9B彈性連接于壓蓋2B內(nèi)腔；

下線圈骨架6、磁致伸縮棒7、永久磁鐵8、推桿12和下勵磁線圈13設于下缸體14內(nèi)腔，復位預壓彈簧5設于活塞桿1底端外圍，將推桿12壓緊在磁致伸縮棒7頂部，活塞桿1底端壓緊推桿12上表面。

具體使用時，下勵磁線圈13產(chǎn)生的磁場經(jīng)磁致伸縮棒7、推桿12、磁流變彈性體9B、壓蓋2B和下缸體14形成閉合的磁路，作用于磁流變彈性體9B，通過調(diào)整磁流變彈性體9B的彈性模量，實現(xiàn)復合隔振器的半被動控制。

下勵磁線圈13產(chǎn)生的磁場作用于磁致伸縮棒7，下勵磁線圈13產(chǎn)生的正、負方向可變的變化磁場和永久磁鐵8產(chǎn)生的偏置磁場形成疊加磁場，驅(qū)動磁致伸縮棒7軸向伸縮，實現(xiàn)復合隔振器對設備與基體間振動傳遞的主動控制。

本實施例中，磁流變彈性體9B的工作模式為剪切模式。

推桿12、壓蓋2B、下缸體14是磁場通過的主要路徑，它們的磁阻大小決定了通過磁流變彈性體9B和磁致伸縮棒7的磁場強度，為了使通過的磁場強度更大，均由工業(yè)純鐵或其它高導磁材料制成，下線圈骨架6由非導磁材料制成。