本發(fā)明涉及減振技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于PZT(壓電陶瓷)的新型主動減振器。

背景技術(shù)：

基于PZT的新型主動減振器是一種可主動控制其阻尼特性的減振器。該減振器中瓦塊與外軸套是一個整體，通過彈性結(jié)構(gòu)連接在一起，中間嵌入PZT與兩端金屬橡膠塊形成并聯(lián)結(jié)構(gòu)作為支撐。與普通橡膠減振器相比，它具有承載能力高、阻尼大、可控的阻尼特性等優(yōu)點。與傳統(tǒng)的橡膠減振器相比，可控制PZT調(diào)節(jié)金屬橡膠塊變形空間，表現(xiàn)出不同的阻尼特性。根據(jù)瓦塊受激勵的幅值和角度的不同，調(diào)整PZT的電信號使減振器表現(xiàn)出更好的吸振效果?；赑ZT的主動減振器在汽輪機、離心機等旋轉(zhuǎn)機械中具有廣闊的應用前景。

在傳統(tǒng)的橡膠減振器中橡膠通過被擠壓變形實現(xiàn)減振效果，其阻尼特性不變且支撐剛度小。本發(fā)明將PZT引入減振器中，PZT是一種能夠?qū)C械能和電能互相轉(zhuǎn)換的信息功能陶瓷材料。當電壓作用于PZT時，就會隨電壓和頻率的變化產(chǎn)生機械變形；而當壓電陶瓷發(fā)生機械變形時，則會產(chǎn)生電荷，輸出電信號。通過控制PZT的供電信號可以量好的控制其機械變形。然而PZT具有較大的支撐剛度但阻尼效果不明顯。金屬橡膠是將螺旋狀的金屬絲通過冷沖壓工藝壓制成特定的形狀，它由金屬制成同時具有橡膠的彈性，金屬橡膠在受到外部激振時內(nèi)部金屬絲之間相互摩擦消耗大量的能量，從而起到減振的效果，因而金屬橡膠具有較好的阻尼特性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種具有PZT和金屬橡膠塊支撐彈性瓦塊結(jié)構(gòu)的主動減振器，提高結(jié)構(gòu)的支撐剛度、控制結(jié)構(gòu)的阻尼特性，使減振器可根據(jù)激勵的幅值和角度的不同主動控制PZT電信號調(diào)節(jié)瓦塊，表現(xiàn)出更優(yōu)的阻尼特性，實現(xiàn)更好減振效果。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：基于PZT的新型主動減振器，包括：外軸套、PZT、彈性支撐結(jié)構(gòu)、瓦塊和金屬橡膠塊，所述PZT在彈性支撐結(jié)構(gòu)之間，所述金屬橡膠塊在彈性支撐結(jié)構(gòu)和PZT兩側(cè)。

進一步，所述外軸套、彈性支撐結(jié)構(gòu)和瓦塊為一體式結(jié)構(gòu)。

進一步，所述彈性結(jié)構(gòu)中間和兩側(cè)分別設有凹槽。

進一步，所述PZT嵌入在彈性結(jié)構(gòu)中間的凹槽之中，信號傳輸線通過外軸套上的通孔伸出或者通過兩側(cè)金屬橡膠塊上的通孔伸出。

進一步，所述PZT個數(shù)與瓦塊個數(shù)相同，由兩個彈性結(jié)構(gòu)體和中間一個PZT支撐起一個瓦塊。

進一步，所述金屬橡膠塊由螺旋狀的金屬絲壓制成弧形，塞入瓦塊兩端的凹槽中。

進一步，所述PZT個數(shù)與瓦塊個數(shù)可以不相同，由兩個PZT和中間一個彈性結(jié)構(gòu)體支撐起一個瓦塊。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案具有以下有益效果：本發(fā)明提出的基于PZT的新型主動減振器，通過引入PZT將其嵌入在兩個彈性結(jié)構(gòu)體之間的凹槽中，PZT支撐起瓦塊，彈性結(jié)構(gòu)體對瓦塊形成回彈作用。這樣兩側(cè)的金屬橡膠塊與PZT形成并聯(lián)支撐瓦塊的結(jié)構(gòu)。由于PZT具有較大的支撐剛度，與兩側(cè)相對低剛度的金屬橡膠塊并聯(lián)，提高了新型減振器的支撐剛度。由于PZT是一種能夠?qū)C械能和電能互相轉(zhuǎn)換的信息功能陶瓷材料，可根據(jù)供電信號控制其機械變形量，實現(xiàn)對瓦塊機械變形的控制。這樣可以根據(jù)PZT電信號的變化情況判斷振動激勵的方向和大小，控制各個PZT的電信號的大小和頻率分別控制瓦塊的機械變形大小，瓦塊的機械變形形成對金屬橡膠塊的激勵。由于金屬橡膠在受到外部激振時內(nèi)部金屬絲之間相互摩擦消耗大量的能量，從而起到減振的效果。這樣可以通過控制瓦塊機械變形的分布，使金屬橡膠塊更好的起到減振效果。因此在PZT和金屬橡膠塊的共同作用下，本發(fā)明提出的減振器具有高承載能力、高剛度、高阻尼、可主動控制的阻尼特性等特點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明爆炸圖；

圖3為本發(fā)明軸套結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明軸套橫截面及剖視圖；

圖5為本發(fā)明PZT結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明金屬橡膠塊橫截面及剖視圖；

圖7為本發(fā)明另外一種結(jié)構(gòu)基于PZT的新型減振器示意圖；

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細描述。然而可以理解的是，下述具體實施方式僅僅是本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，而不應該理解為對本發(fā)明的限制。

如圖1所示，基于PZT的新型主動減振器包括外軸套2、彈性結(jié)構(gòu)體4、瓦塊5、PZT 3和金屬橡膠塊1構(gòu)成。所述外軸套2、彈性結(jié)構(gòu)體4、瓦塊5為一體式結(jié)構(gòu)。所述PZT 3嵌入在兩個彈性結(jié)構(gòu)體4之間的凹槽中，所述的金屬橡膠塊1安裝在兩側(cè)凹槽中，一起并聯(lián)支撐起瓦塊5。

如圖4所示，軸套是由數(shù)控銑和電火花線切割加工而成，彈性結(jié)構(gòu)的厚度決定了彈性結(jié)構(gòu)的回彈剛度。瓦塊的弧度θ和軸承長度L決定了軸承承載區(qū)域的大小，瓦塊的厚度δ決定了瓦塊的扭轉(zhuǎn)剛度，瓦塊個數(shù)為n。彈性結(jié)構(gòu)體中間凹槽長度L_j、寬a、高h，圖5所示PZT 3通過過盈配合的方式固定其中，PZT 3的電信號控制線通過外軸套上的兩個通孔伸出。彈性結(jié)構(gòu)體兩側(cè)的凹槽內(nèi)經(jīng)R_i、外徑R_o、長L_m。將螺旋狀的金屬絲通過冷沖壓工藝壓制成圖6所示結(jié)構(gòu)的金屬橡膠塊，將其塞入彈性結(jié)構(gòu)體左右兩側(cè)的凹槽中。通過調(diào)節(jié)PZT 3的結(jié)構(gòu)尺寸長度L_j、寬a、高h可獲得不同的支撐剛度。調(diào)節(jié)金屬橡膠塊1的結(jié)構(gòu)尺寸可獲得不同的阻尼特性。再根據(jù)振動激勵PZT 3產(chǎn)生的電信號大小計算出振動激勵的大小和方向，進而對PZT3電信號進行控制使其產(chǎn)生不同的機械變形，控制各個瓦塊5的相對運動，最終控制金屬橡膠塊1的形變區(qū)域分布，提高在振動激勵方向上的能量耗散。

除了以上提出的實例，減振器彈性結(jié)構(gòu)體4和PZT 3可以有其它不同的分布形式。圖7所示的減振器，彈性結(jié)構(gòu)體4和PZT 3用不同的分布形式支撐起瓦塊。采用兩個PZT 3和中間一個彈性結(jié)構(gòu)體4支撐起一個瓦塊，PZT 3的電信號控制線通過金屬橡膠塊1上的通孔穿出。此外，減振器金屬橡膠塊1和PZT 3的結(jié)構(gòu)形狀可根據(jù)具體情況進行設計。以上所舉實例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實例，但凡依本發(fā)明權(quán)利要求及本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的簡單的等效變化與修飾，皆應屬本發(fā)明專利覆蓋的范圍。