智能自適應(yīng)吸振器、陣列整合裝置及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及主動吸振器技術(shù)領(lǐng)域的一種振動主動控制裝置，具體地，涉及一種可 根據(jù)振源強度和振源方位自適應(yīng)調(diào)整進行最優(yōu)效果振動抑制的智能自適應(yīng)吸振器、陣列整 合裝置及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 振動問題是精密工程領(lǐng)域普遍存在的問題，針對振動減隔振理論和技術(shù)和器件研 宄也非常廣泛。由于動力吸振器在不影響主振動體（被控對象）任何結(jié)構(gòu)情況下通過表面 吸附等方式安裝便可實現(xiàn)振動控制效果的方式，結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，安裝使用非常便利，因此受 到了普遍重視。但是，動力吸振器當(dāng)設(shè)計結(jié)構(gòu)確定后，其減隔振的頻率就確定了，基于與被 控對象實現(xiàn)共振的吸振原理，當(dāng)被控制對象的振動頻率發(fā)生變化，那么動力吸振器吸振效 果就會受到很大影響。因此，人們進一步研制了可變動力吸振器結(jié)構(gòu)剛度，進而可以調(diào)整動 力吸振器固有頻率，以匹配被控對象的振動頻率變化而達到振動的最佳主動吸振效果。經(jīng) 過檢索發(fā)現(xiàn)：【申請?zhí)枴?01320797303. 1、申請日：2013-12-05,提出了一種頻率可調(diào)懸臂梁 式吸振器專利，包括底座、懸臂梁、質(zhì)量圓盤，底座的下端固定在振動設(shè)備上，底座的上端以 及質(zhì)量圓盤上均設(shè)置通孔，通孔里均設(shè)置內(nèi)螺紋，懸臂梁上設(shè)置與通孔相配合的外螺紋，懸 臂梁通過外螺紋安裝在底座和質(zhì)量圓盤的通孔里，底座的通孔兩端安裝固定螺母將底座與 懸臂梁的位置固定，質(zhì)量圓盤的通孔兩端安裝調(diào)整螺母將質(zhì)量圓盤與懸臂梁的相對位置限 定，且調(diào)整螺母可調(diào)，即質(zhì)量圓盤與懸臂梁的相對位置可調(diào)。本實用新型吸振頻率可靈活調(diào) 節(jié)，且可調(diào)節(jié)余地較大。零件易于加工和替換。與電磁式和電動式可調(diào)諧吸振器相比，無電 磁泄漏現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)簡單，工作穩(wěn)定，易于安裝。
[0003] 這種技術(shù)目的是實現(xiàn)頻率可調(diào)，但是其頻率可調(diào)是通過手工離線調(diào)整螺母實現(xiàn)質(zhì) 量圓盤與懸臂梁的相對位置來達到改變吸振器固有頻率目的的。這種方式的缺點是其調(diào)整 方式不能在被控對象工作是在線調(diào)整，并且每次調(diào)整后結(jié)構(gòu)便固定了，因而固有頻率確定， 依然不能解決被控對象頻率時變情況下的吸振器最有頻率的對應(yīng)調(diào)整。另外，在密頻和多 種頻率特征振動問題的抑制方面，目前的技術(shù)都無法解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供了一種智能自適應(yīng)吸振器、陣列整 合裝置及其應(yīng)用，根據(jù)振源強度和振源方位自適應(yīng)調(diào)整進行最優(yōu)效果的振動抑制，并能將 振動能轉(zhuǎn)化為電能進行發(fā)電、通過質(zhì)量體移動的慣性實現(xiàn)慣性位移驅(qū)動、通過調(diào)整質(zhì)量體 的質(zhì)心進而調(diào)整整個裝置的質(zhì)心。
[0005] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了一種智能自適應(yīng)吸振器，包括：驅(qū)動體、質(zhì)量體 以及彈性梁；其中：
[0007] 所述驅(qū)動體設(shè)置于彈性梁的一端；
[0008]所述質(zhì)量體可移動地設(shè)置于彈性梁上，并在驅(qū)動體的驅(qū)動力下沿彈性梁往復(fù)移 動；當(dāng)質(zhì)量體移動至與被控對象之間處于共振狀態(tài)的位置時，質(zhì)量體在彈性梁上位置固定。
[0009]優(yōu)選地，所述驅(qū)動體為電磁力發(fā)生器；所述質(zhì)量體包括滑動永磁體，所述滑動永磁 體在電磁力發(fā)生器產(chǎn)生的交變磁場作用力下往復(fù)運動。
[0010] 優(yōu)選地，所述質(zhì)量體還包括電磁箝位裝置，所述電磁箝位裝置設(shè)置于滑動永磁體 遠離驅(qū)動體的一端，所述滑動永磁體通過電磁箝位裝置進行位置固定；
[0011] 所述電磁箝位裝置包括磁場產(chǎn)生裝置、滾動體以及殼體，其中，所述磁場產(chǎn)生裝置 設(shè)置于殼體的外部，所述殼體套接于彈性梁的外部，所述滾動體設(shè)置于殼體與彈性梁之間； 所述殼體包括端部A和端部B，所述端部A的寬度小于端部B的寬度，磁場產(chǎn)生裝置的磁場 作用力驅(qū)動滾動體在端部A和端部B之間往復(fù)運動時，實現(xiàn)質(zhì)量體的夾緊與釋放；
[0012] 所述滑動永磁體與電磁箝位裝置之間設(shè)有隔磁體。
[0013]優(yōu)選地，所述彈性梁的內(nèi)部設(shè)有至少一個電磁鐵，所述滑動永磁體在電磁鐵的磁 力作用下進行位置微調(diào)整和/或位置固定。
[0014]優(yōu)選地，所述彈性梁采用如下任一種結(jié)構(gòu)：
[0015] -彈性剛性體；
[0016]-直線電機，包括彈性輸出軸以及兩個以上成對設(shè)置于彈性輸出軸上且由中間伸 縮膨脹體相互對稱連接的電磁箝位機構(gòu)，通過交替控制一對電磁箝位機構(gòu)中一側(cè)卡緊一側(cè) 釋放的方式實現(xiàn)彈性輸出軸無限延長；
[0017]所述電磁箝位機構(gòu)包括：磁場產(chǎn)生裝置、滾動體以及殼體，其中，所述磁場產(chǎn)生裝 置設(shè)置于殼體的外部，所述殼體套接于彈性輸出軸的外部，所述滾動體設(shè)置于殼體與彈性 輸出軸之間；所述殼體包括端部A和端部B，所述端部A的寬度小于端部B的寬度，磁場產(chǎn) 生裝置的磁場作用力驅(qū)動滾動體在端部A和端部B之間往復(fù)運動時，實現(xiàn)彈性輸出軸的夾 緊與釋放；
[0018]所述驅(qū)動體設(shè)置于彈性輸出軸上，并位于電磁箝位機構(gòu)彈性輸出軸輸出的一側(cè)。
[0019]優(yōu)選地，所述驅(qū)動體為電機，所述質(zhì)量體為螺母，所述彈性梁采用彈性螺紋桿，所 述螺母在電機驅(qū)動下沿彈性螺紋桿往復(fù)移動；所述螺母通過自鎖功能與彈性螺紋桿之間位 置固定。
[0020] 優(yōu)選地，所述驅(qū)動體為電磁線圈，所述質(zhì)量體為滑塊，所述彈性梁包括彈性桿以及 設(shè)置于彈性桿外部的滑竿，所述滑竿采用熱膨脹合金材料、形狀記憶合金材料或磁致形狀 記憶合金材料，所述滑塊套設(shè)于滑竿的外部，所述滑竿在電磁線圈的熱作用下伸長，并在冷 卻后縮短，進而帶動滑塊相對彈性桿往復(fù)移動；所述滑塊與滑竿之間固定連接，當(dāng)滑竿長度 固定時，所述滑塊與彈性桿之間位置固定。
[0021] 優(yōu)選地，所述智能自適應(yīng)吸振器還包括終端限位傳感器裝置，所述終端限位傳感 器裝置設(shè)置于彈性梁的另一端端部；
[0022] 所述終端限位傳感器裝置包括固定永磁體和勵磁線圈，所述固定永磁體設(shè)置于彈 性梁上，所述勵磁線圈與固定永磁體之間能夠形成勵磁場；
[0023] 當(dāng)質(zhì)量體與被控對象之間處于共振狀態(tài)時，勵磁線圈產(chǎn)生的電流強度最大，通過 電流強度自傳感共振狀態(tài)。
[0024]優(yōu)選地，所述智能自適應(yīng)吸振器還包括壓電傳感器裝置，所述壓電傳感器裝置包 括鐵磁體、磁致伸縮體、導(dǎo)磁體以及壓電體，所述鐵磁體設(shè)置于固定永磁體的外部，所述鐵 磁體與導(dǎo)磁體之間形成閉合磁路，所述磁致伸縮體位于閉合磁路內(nèi)，所述壓電體與磁致伸 縮體相接觸，并磁致伸縮體的伸縮作用力下產(chǎn)生電信號；
[0025] 當(dāng)質(zhì)量體與被控對象之間處于共振狀態(tài)時，電信號強度最大，通過電信號強度自 傳感共振狀態(tài)。
[0026] 優(yōu)選地，所述智能自適應(yīng)吸振器還包括框架體，所述驅(qū)動體、質(zhì)量體、彈性梁、終端 限位傳感器裝置以及壓電傳感器裝置均設(shè)置于框架體內(nèi)。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供了一種智能自適應(yīng)吸振器陣列整合裝置，包括多 個單元體，所述多個單元體之間呈X\Y\Z方向立體陣列排列連接或呈中心向外放射狀陣列 排列連接；其中：每一個單元體均包括至少一個上述智能自適應(yīng)吸振器，通過調(diào)整任一個 或任多個單元體內(nèi)智能自適應(yīng)吸振器的剛度系數(shù)，實現(xiàn)被控對象的多頻率疊加振動頻率的 吸振。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，提供了一種質(zhì)心調(diào)整裝置，包括多個單元體，所述多個 單元體之間呈X\Y\Z方向立體陣列排列連接或呈中心向外放射狀陣列排列連接；其中：每 一個單元體均包括至少一個上述智能自適應(yīng)吸振器，通過調(diào)整任一個或任多個單元體內(nèi)智 能自適應(yīng)吸振器的質(zhì)量體移動而改變質(zhì)量體質(zhì)心位置，進而實現(xiàn)質(zhì)心調(diào)整裝置的質(zhì)心微調(diào) 整。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的第四個方面，提供了一種基于上述智能自適應(yīng)吸振器的慣性位移驅(qū) 動裝置