專利名稱：封閉結(jié)構(gòu)線圈外置式半主動(dòng)吸振器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新涉及的是一種減震降噪技術(shù)領(lǐng)域的吸振器。
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?？珊喕癁閱巫杂啥荣|(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)諧吸振器。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，典型的有通過改變電流改變電磁剛度(I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)，2001，14⑴113-117)、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(4) =378-382);電液式通過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].合肥中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2010 ;4王蓮花，龔興龍，倪正超，徐振邦，張鰓，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 (2) :97-102)。機(jī)械式常見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, 29 (2) :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(2) :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I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)用上有如下的不足整機(jī)結(jié)構(gòu)中，軸I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；軸I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；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)的工作過程造成了不良的影響。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新的目的在于提供一種有較好的橫向穩(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)線圈外置式半主動(dòng)吸振器。本實(shí)用新的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新封閉結(jié)構(gòu)線圈外置式半主動(dòng)吸振器，其特征是包括上蓋、底座、外殼、銜鐵、軸、線圈繞組、彈簧、內(nèi)磁路，所述的內(nèi)磁路包括內(nèi)磁路上和內(nèi)磁路下,底座與外殼固連，線圈繞組、內(nèi)磁路上和內(nèi)磁路下連接外殼內(nèi)壁，線圈繞組安裝在內(nèi)磁路上和內(nèi)磁路下形成的函道內(nèi)，銜鐵安裝在內(nèi)磁路上和內(nèi)磁路下，銜鐵外側(cè)與內(nèi)磁路上和內(nèi)磁路下相連，軸穿過銜鐵并安裝在底座上，彈簧安裝在銜鐵和軸之間的空間里，上蓋、底座、外殼組成密閉結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新還可以包括I、外殼上安裝插座,線圈繞組通過引出線與插座相連。2、銜鐵與內(nèi)磁路上和內(nèi)磁路下之間齒連接。本實(shí)用新的優(yōu)勢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)。將線圈繞組嵌入定子圓柱殼內(nèi)壁，使線圈繞組和導(dǎo)線回路相對(duì)固定，提高了吸振器可靠性。經(jīng)過有效質(zhì)量優(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I為傳統(tǒng)電動(dòng)式半主動(dòng)吸振器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新的底座部分結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
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以下結(jié)合附圖舉例對(duì)本實(shí)用新做更詳細(xì)地描述結(jié)合圖I 3，圖I中的部件包括軸I、彈簧壓板2、彈簧3、端蓋4、殼體(動(dòng)子)5、勵(lì)磁線圈6、鐵芯(定子)7、直線軸承8，結(jié)構(gòu)包括了底座19、定子外殼、動(dòng)子鐵芯、軸13、繞組12、彈簧10、螺栓、上蓋16等部分。定子外殼、底座19、上蓋16和軸13構(gòu)成了吸振器的固定部分。動(dòng)子鐵芯套在軸上，容納在殼體內(nèi)部。鐵芯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。電流強(qiáng)度不同則得到的磁場強(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。底座19為包括底部座板和圓柱形外殼在內(nèi)的一體式部件,是定子的一部分。緊貼圓柱形外殼內(nèi)壁的是繞組12以及內(nèi)磁路11和15。內(nèi)磁路11和15采用上下分體式環(huán)柱結(jié)構(gòu)，端部設(shè)計(jì)成外凸形式用以容納繞組12和安裝緊固螺栓，內(nèi)壁設(shè)計(jì)成若干道齒形環(huán)槽結(jié)構(gòu)，注意環(huán)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。繞組12收納在定子內(nèi)壁中央的函道內(nèi)。兩個(gè)內(nèi)磁路11、15中間靠繞組12的環(huán)形函道外側(cè)的凸起環(huán)形臺(tái)定位，兩端則靠底座的凸臺(tái)結(jié)構(gòu)和端蓋結(jié)構(gòu)進(jìn)行定位和緊固。底座19中央豎起一根導(dǎo)向中軸13，軸的上下兩端靠直線軸承和軸承座進(jìn)行限位和支撐。另外，軸承座上設(shè)置螺紋壓板裝置，以實(shí)現(xiàn)兩端彈簧10的軸向位置的調(diào)整和鎖定功能，從而實(shí)現(xiàn)銜鐵14的安裝預(yù)緊力設(shè)定。銜鐵14與內(nèi)磁路11、15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內(nèi)磁路齒形完全吻合。銜鐵14的中央加工成通孔與軸13配合，兩端加工一定深度的沉孔容納彈簧10。將底端彈簧、銜鐵14、頂端彈簧等部件依次裝配到軸上，保證彈簧和動(dòng)子鐵芯處于 正確的位置上，通過螺紋壓板裝置調(diào)整彈簧的預(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)下給線圈繞組12通以適當(dāng)?shù)碾娏?，借助電磁力輔助對(duì)中。將繞組12的引出線與外壁的二芯航空插座18連接，用上蓋16和工藝蓋板17將吸振器整體結(jié)構(gòu)封閉。
權(quán)利要求1.封閉結(jié)構(gòu)線圈外置式半主動(dòng)吸振器，其特征是包括上蓋、底座、外殼、銜鐵、軸、線圈繞組、彈簧、內(nèi)磁路,所述的內(nèi)磁路包括內(nèi)磁路上和內(nèi)磁路下,底座與外殼固連,線圈繞組、內(nèi)磁路上和內(nèi)磁路下連接外殼內(nèi)壁，線圈繞組安裝在內(nèi)磁路上和內(nèi)磁路下形成的函道內(nèi)，銜鐵安裝在內(nèi)磁路上和內(nèi)磁路下，銜鐵外側(cè)與內(nèi)磁路上和內(nèi)磁路下相連，軸穿過銜鐵并安裝在底座上，彈簧安裝在銜鐵和軸之間的空間里，上蓋、底座、外殼組成密閉結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的封閉結(jié)構(gòu)線圈外置式半主動(dòng)吸振器，其特征是外売上安裝插座，線圈繞組通過引出線與插座相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的封閉結(jié)構(gòu)線圈外置式半主動(dòng)吸振器，其特征是內(nèi)磁路上和內(nèi)磁路下的內(nèi)壁為齒形環(huán)槽結(jié)構(gòu)，銜鐵與內(nèi)磁路上和內(nèi)磁路下連接、且銜鐵齒形間距與內(nèi)磁路上和內(nèi)磁路下齒形完全吻合。
專利摘要本實(shí)用新型的目的在于提供封閉結(jié)構(gòu)線圈外置式半主動(dòng)吸振器，包括上蓋、底座、外殼、銜鐵、軸、線圈繞組、彈簧、內(nèi)磁路，所述的內(nèi)磁路包括內(nèi)磁路上和內(nèi)磁路下，底座與外殼固連，線圈繞組、內(nèi)磁路上和內(nèi)磁路下連接外殼內(nèi)壁，線圈繞組安裝在內(nèi)磁路上和內(nèi)磁路下形成的函道內(nèi)，銜鐵安裝在內(nèi)磁路上和內(nèi)磁路下，銜鐵外側(cè)與內(nèi)磁路上和內(nèi)磁路下相連，軸穿過銜鐵并安裝在底座上，彈簧安裝在銜鐵和軸之間的空間里，上蓋、底座、外殼組成密閉結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新采用底座支撐的方式，降低了重心，增大了支撐面積，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)。將線圈繞組嵌入定子圓柱殼內(nèi)壁，使線圈繞組和導(dǎo)線回路相對(duì)固定，提高了吸振器可靠性。
文檔編號(hào)F16F15/03GK202451695SQ201120435428
公開日2012年9月26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 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)