寬頻帶剛度及阻尼可調(diào)式半主動吸振器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及的是一種動力吸振器。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會的發(fā)展，人們對于減振降噪的要求越來越高。振動控制是振動工程領(lǐng)域 的一個重要分支，其目的就是通過一定的措施使被控對象的振動水平降低至人們的預(yù)期要 求。吸振是廣泛應(yīng)用于工程實踐中的一種減振技術(shù)。所謂吸振，就是通過在被控主振系的特 定部位附加一個具有質(zhì)量和剛度的子系統(tǒng)即吸振器，合理選擇該子系統(tǒng)的動力參數(shù)、結(jié)構(gòu) 形式及與主振系的耦合關(guān)系，以改變主振系的振動狀態(tài)，使能量重新分配，即將主振系上的 振動能量轉(zhuǎn)移到子系統(tǒng)上，從而減少或消除主振系的振動。
[0003] 被動的動力吸振器是質(zhì)量和剛度參數(shù)固定的機械結(jié)構(gòu)，其固有頻率不可調(diào)節(jié)，因 而只能控制單一頻率的振動，適用范圍很窄。為了對變工況運行的被控對象進行振動控制， 出現(xiàn)了很多固有頻率可調(diào)的半主動吸振器，也稱為自調(diào)諧吸振器，大部分半主動吸振器通 過改變剛度來改變其固有頻率。公告號為CN102410336B的專利文件中所提出的封閉結(jié)構(gòu)線 圈外置式半主動吸振器以及公開號為CN103291828A的專利文件中所提出的封閉結(jié)構(gòu)線圈 內(nèi)置式半主動吸振器便是兩款頻率可調(diào)的電磁式半主動吸振器，兩者的區(qū)別在于線圈位置 的不同，其原理就是通過調(diào)節(jié)勵磁線圈電流改變電磁剛度，進而達到調(diào)節(jié)吸振器固有頻率 的目的。然而上述電磁式半主動吸振器存在以下兩點不足:第一，所設(shè)計吸振器阻尼很小， 且不具備調(diào)節(jié)功能，使得吸振器在具體實施時可控頻率帶太窄，影響吸振效果。第二，在實 際應(yīng)用中，吸振器可調(diào)頻率范圍太小，通常只有幾赫茲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實用新型的目的在于提供一種可靈活調(diào)節(jié)固有頻率的寬頻帶剛度及阻尼可調(diào) 式半主動吸振器。
[0005] 本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的：包括兩端分別安裝于底座與上蓋上的軸，穿在 軸上的動子，套在軸上且分別位于動子與底座和動子與上蓋之間的兩個彈簧，布置于動子 上的線圈，包在動子外部且兩端分別于底座和上蓋連接的外殼，其特征是:所述線圈的數(shù)量 為2-8個且為偶數(shù)，各線圈獨立安裝在動子上，每個線圈均引出兩個線端。
[0006] 本實用新型還可以包括：
[0007] 1、所述線圈的數(shù)量為4個，每個線圈的匝數(shù)分別為1、2、3、4。
[0008] 2、所述線圈的數(shù)量為4個，每個線圈的匝數(shù)分別為1、2、4、8。
[0009] 3、所述動子形狀呈啞鈴形，線圈纏繞在動子中間小半徑的位置。
[0010] 4、啞鈴形動子兩端的大半徑處有動子齒，外殼的內(nèi)壁設(shè)置有與動子齒位置相對應(yīng) 的齒。
[0011] 本實用新型屬于一種半主動吸振器，圓盤形狀的底座設(shè)計了螺紋孔，用以連接振 源。軸位于吸振器中心，與底座通過預(yù)緊力連接。吸振器的外殼呈圓柱形，內(nèi)部設(shè)計有齒，與 動子齒位置相對應(yīng)，外殼通過螺釘與底座連接。吸振器的動子穿過軸，與軸通過軸承連接。 動子形狀呈啞鈴形，半徑較大的兩端設(shè)計有動子齒，線圈纏繞在動子中間半徑較小的位置。 兩個彈簧對稱放置在動子的上、下兩個端面的凹槽里，彈簧的一端抵住動子，另一端抵住吸 振器的上端蓋和底座。吸振器的上端蓋通過螺釘與外殼固定。上端蓋的上方設(shè)置了螺母8， 用以連接固定軸和上端蓋。
[0012] 本實用新型的吸振器配置了多個線圈，獨立安裝在動子上。每個線圈均引出兩個 線端，使線圈既可連接在勵磁回路中，又可連接在阻尼回路中，易于實現(xiàn)吸振器電磁剛度和 阻尼的調(diào)節(jié)控制。
[0013] 本實用新型的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下幾個方面：
[0014] 1、本實用新型設(shè)計的吸振器可以通過調(diào)節(jié)電流大小調(diào)節(jié)吸振器的剛度和阻尼，在 電流無法變化的某些突發(fā)情況下，所設(shè)計電磁式半主動吸振器依舊可以通過線圈接入的多 少實現(xiàn)電磁剛度或者電磁阻尼的改變。
[0015] 2、本實用新型設(shè)計的剛度可調(diào)節(jié)的半主動式吸振器，通過調(diào)節(jié)吸振器的剛度大小 來調(diào)節(jié)其固有頻率，有效拓寬了吸振器的頻帶。
[0016] 3、本實用新型的吸振器的阻尼可以通過簡單的方式進行連續(xù)或較大范圍的調(diào)節(jié)， 使吸振器在一定的頻率范圍內(nèi)吸振效果更好，更為有效。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本實用新型的吸振器線圈引線布置圖。圖1中a、b、c、d、e、f、g、h為線圈線端 接口。
[0018] 圖2為吸振器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖3a為外殼結(jié)構(gòu)圖，圖3b為圖3a的俯視圖。
[0020] 圖4a為動子結(jié)構(gòu)圖，圖4b為圖4a的俯視圖。
[0021] 圖5為線圈的匝數(shù)為1、2、3、4時，電磁剛度和阻尼的搭配表。
[0022] 圖6為線圈的匝數(shù)為1、2、4、8時，電磁剛度和阻尼的搭配表。
【具體實施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0024]機械彈簧的剛度為km，電磁剛度為k電，隔振頻帶為fmin~fmax，吸振質(zhì)量為m a。吸振 器的總剛度為k = k電+2kf/ι，機械彈黃的剛度為k#l=Gd4/ (8nD3)，電磁剛度需滿足的范圍是 -說機，機械彈簧需滿足的范圍是15 [0025]結(jié)合圖2。半主動吸振器包括圓盤形狀的底座1，底座的中心設(shè)計了凹槽，用來放置 軸3。底座表面具有階梯結(jié)構(gòu)，用以確定底座和外殼6的相對位置。底座設(shè)計了兩周螺紋孔， 內(nèi)圈六個螺紋孔用以連接外殼，外圈六個螺紋孔用以連接振源。軸位于吸振器中心，與底座 的凹槽通過預(yù)緊力連接。吸振器的外殼6為圓柱筒，內(nèi)部設(shè)計有齒，與動子齒位置相對應(yīng)，外 殼側(cè)表面開有一小孔，用來引出線端。外殼通過螺釘與底座連接。吸振器的動子5穿過軸，與 軸通過軸承連接。動子形狀呈啞鈴形，半徑較大的兩端設(shè)計有動子齒，線圈4纏繞在動子中 間半徑較小的位置。動子的上下表面設(shè)計有凹槽，兩個彈簧2對稱放置在動子的上、下兩個 端面的凹槽里。彈簧的一端抵住動子，另一端抵住吸振器的上端蓋7和底座。吸振器的上端 蓋7呈圓盤形，設(shè)計有階梯，用來確定與外殼的相對位置，上端蓋通過螺釘與外殼固定。上端 蓋的上方設(shè)有螺母8,螺母與定子和上端蓋均以螺紋配合連接，用以連接固定軸和上端蓋。 [0026]當(dāng)吸振器受到激振力時，動子產(chǎn)生軸向位移，彈簧受力變形后產(chǎn)生一個相反的力 來阻止振動。而電磁線圈通電后即在吸振器的定子齒圈、定子輒、氣隙、動子齒圈和動子輒 形成的封閉磁路上產(chǎn)生磁場，當(dāng)動子發(fā)生軸向位移時，齒圈在磁場的作用下產(chǎn)生了試圖使 動子齒圈回復(fù)原位置的電磁拉力。機械彈簧力與電磁力共同作用，產(chǎn)生吸振效果。
[0027] 吸振器的剛度和阻尼是可調(diào)節(jié)的。磁剛度的調(diào)節(jié)是通過改變連入勵磁回路中的線 圈個數(shù)，改變磁勢，從而改變動子的磁通量，進而調(diào)節(jié)磁剛度，且剛度的變化與線圈匝數(shù)成 正比的關(guān)系。阻尼的調(diào)節(jié)是通過改變空載閉合線圈的個數(shù)(或者空載中串聯(lián)線圈的個數(shù)）， 從而調(diào)節(jié)吸振器的阻尼。假定線圈匝數(shù)的單位為1，下面分兩種情況討論：
[0028] (1)設(shè)線圈1、2、3、4的匝數(shù)分別為1、2、3、4時，通過調(diào)節(jié)連入的線端，可以得到不同 的電磁剛度和阻尼的搭配組合。例如c = 6，k電=4是將線圈1、2、3的線端接口自相閉合形成 阻尼回路，將線圈4接入勵磁回路;c = l，k電=2是將線圈1的線端接口自相閉合形成阻尼回 路，將線圈2的線端接口接入勵磁回路中，其他線圈接口不接。具體數(shù)據(jù)如圖5的表所示，， 表示可得到組合，X表示不可組合。共有61組可搭配方式，并且數(shù)據(jù)較為連續(xù)。
[0029] (2)當(dāng)四個線圈的匝數(shù)為1、2、4、8時，通過調(diào)節(jié)連入線端的方式，可以得到不同的 電磁剛度和阻尼的搭配如圖6的表所示，共可的到81組搭配方式，并且數(shù)據(jù)分布較為廣泛。
[0030] 本實施方式的線圈設(shè)計為四個，線圈匝數(shù)提供了 1、2、3、4和1、2、4、8兩種，僅作參 考。在實際的應(yīng)用中，線圈的數(shù)量以及線圈的匝數(shù)均可根據(jù)不同的要求設(shè)計成不同的數(shù)目， 得到更多的組合。
【主權(quán)項】
1. 一種寬頻帶剛度及阻尼可調(diào)式半主動吸振器，包括兩端分別安裝于底座與上蓋上的 軸，穿在軸上的動子，套在軸上且分別位于動子與底座和動子與上蓋之間的兩個彈簧，布置 于動子上的線圈，包在動子外部且兩端分別于底座和上蓋連接的外殼，其特征是:所述線圈 的數(shù)量大于1，各線圈獨立安裝在動子上，每個線圈均引出兩個線端。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬頻帶剛度及阻尼可調(diào)式半主動吸振器，其特征是:為2-8個 且為偶數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的寬頻帶剛度及阻尼可調(diào)式半主動吸振器，其特征是:所述線圈 的數(shù)量為4個，每個線圈的匝數(shù)分別為1、2、3、4。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的寬頻帶剛度及阻尼可調(diào)式半主動吸振器，其特征是:所述線圈 的數(shù)量為4個，每個線圈的匝數(shù)分別為1、2、4、8。5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任何一項所述的寬頻帶剛度及阻尼可調(diào)式半主動吸振器，其特征 是:所述動子形狀呈啞鈴形，線圈纏繞在動子中間小半徑的位置。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的寬頻帶剛度及阻尼可調(diào)式半主動吸振器，其特征是:啞鈴形動 子兩端的大半徑處有動子齒，外殼的內(nèi)壁設(shè)置有與動子齒位置相對應(yīng)的齒。
【專利摘要】本實用新型提供的是一種寬頻帶剛度及阻尼可調(diào)式半主動吸振器。包括兩端分別安裝于底座與上蓋上的軸，穿在軸上的動子，套在軸上且分別位于動子與底座和動子與上蓋之間的兩個彈簧，布置于動子上的線圈，包在動子外部且兩端分別于底座和上蓋連接的外殼，所述線圈的數(shù)量大于1，各線圈獨立安裝在動子上，每個線圈均引出兩個線端。本實用新型可以通過調(diào)節(jié)電流大小調(diào)節(jié)吸振器的剛度和阻尼，在電流無法變化的某些突發(fā)情況下可以通過線圈接入的多少實現(xiàn)電磁剛度或者電磁阻尼的改變。本實用新型有效拓寬了吸振器的頻帶。本實用新型可以通過簡單的方式進行連續(xù)或較大范圍的調(diào)節(jié)，使吸振器在一定的頻率范圍內(nèi)吸振效果更好，更為有效。
【IPC分類】F16F13/00, F16F6/00
【公開號】CN205207526
【申請?zhí)枴緾N201520906111
【發(fā)明人】劉學(xué)廣, 張佳琪, 韓超, 李侃, 范朝陽, 呂紹平
【申請人】哈爾濱工程大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年11月13日