本發(fā)明涉及吸振器領(lǐng)域，具體涉及一種主動(dòng)式船用液壓站動(dòng)力吸振器。

背景技術(shù)：

隨著國(guó)防技術(shù)的不斷發(fā)展，船舶工業(yè)水平也在不斷進(jìn)步，我國(guó)船舶的航行范圍開(kāi)始由近海逐漸走向深海，船舶噸位正在不斷增長(zhǎng)，相應(yīng)的船用液壓站的尺寸也在逐漸加大。然而，液壓站的振動(dòng)與噪聲隨著尺寸的增長(zhǎng)日趨嚴(yán)重，卻未引起足夠的重視，這會(huì)影響到液壓站的工作性能，也會(huì)對(duì)船員的身心健康造成不利影響?，F(xiàn)有的吸振裝置體積龐大，頻率不易主動(dòng)調(diào)整，無(wú)法在有效頻率范圍內(nèi)吸收振動(dòng)能量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有液壓站的吸振裝置存在的上述不足，提供一種主動(dòng)式船用液壓站動(dòng)力吸振器，在不影響液壓站正常運(yùn)行的前提下，動(dòng)力吸振器在有限空間內(nèi)頻率主動(dòng)可調(diào)，能夠有效吸收液壓站振動(dòng)的能量，保證其平穩(wěn)運(yùn)行。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種主動(dòng)式船用液壓站動(dòng)力吸振器，至少包括質(zhì)量塊、缸筒、活塞桿、壓力傳感器、排氣閥、進(jìn)氣閥、空氣壓縮機(jī)、加速度傳感器和ecu，質(zhì)量塊固定在缸筒上，缸筒與活塞桿配合安裝，活塞桿固定在液壓站基座上；活塞桿為空腔結(jié)構(gòu)，活塞桿空腔內(nèi)布置有油腔和氣腔，油腔在上，氣腔在下，缸筒頂部以下、活塞桿頂部以上區(qū)域以及活塞桿側(cè)壁與兩側(cè)缸筒之間的空腔區(qū)域?yàn)橛颓?，氣腔與油腔之間由隔膜隔開(kāi)；排氣閥、進(jìn)氣閥安裝在活塞桿下部且與氣腔連通，空氣壓縮機(jī)通過(guò)進(jìn)氣閥與活塞桿的氣腔連接、用于為氣腔供氣；壓力傳感器布置在活塞桿下部的氣腔側(cè)壁上，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)氣腔壓力；加速度傳感器和ecu布置在液壓站基座上，壓力傳感器、進(jìn)氣閥、排氣閥、空氣壓縮機(jī)和加速度傳感器均與ecu連接。

按上述方案，所述活塞桿的上部還安裝有壓縮單向閥和伸張單向閥，壓縮單向閥、伸張單向閥反向布置，在活塞桿的壓縮與伸張行程中壓縮單向閥和伸張單向閥單向?qū)Я鳎钊麠U頂部以上區(qū)域的油腔中的油液以及活塞桿側(cè)壁與兩側(cè)缸筒之間的油腔的油液互相流動(dòng)(衰減振動(dòng))。

按上述方案，所述質(zhì)量塊為圓柱體，質(zhì)量塊底部加工有法蘭，沿法蘭周向開(kāi)有4個(gè)通孔，缸筒頂部設(shè)置對(duì)應(yīng)通孔的螺紋孔，質(zhì)量塊與缸筒通過(guò)螺栓穿過(guò)通孔及螺紋孔固定在一起。

按上述方案，所述活塞桿底部加工有法蘭，沿法蘭周向開(kāi)有通孔，活塞桿與液壓站基座通過(guò)螺栓連接固定在一起，當(dāng)液壓站振動(dòng)通過(guò)基座傳遞時(shí)，活塞桿不動(dòng)，缸筒帶動(dòng)質(zhì)量塊一起上下振動(dòng)。

按上述方案，所述活塞桿的側(cè)壁加工有阻尼小孔，阻尼小孔用于在活塞桿的壓縮與伸張行程中消耗一部分能量，以熱量形式散失。

按上述方案，所述進(jìn)氣閥和排氣閥均為二位二通電磁換向閥，進(jìn)氣閥和排氣閥根據(jù)ecu的信號(hào)進(jìn)行動(dòng)作，在不工作時(shí)均為常閉狀態(tài)。

按上述方案，所述ecu選用greddye-manageultimate16bit元處理器。

按上述方案，所述加速度傳感器用于將檢測(cè)到的液壓站的振動(dòng)的加速度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，然后對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、線性化補(bǔ)償、隔離、保護(hù)后，通過(guò)a/d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為時(shí)域信號(hào)，傳送到ecu；所述壓力傳感器用于實(shí)時(shí)檢測(cè)氣腔壓力信號(hào)，將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)信號(hào)放大、濾波、線性化補(bǔ)償、隔離、保護(hù)后，進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換后得到氣腔壓力值反饋給ecu。

按上述方案，所述ecu用于通過(guò)傅里葉變換將加速度傳感器傳送的時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)，同時(shí)通過(guò)max函數(shù)找出頻域信號(hào)形成的頻域曲線的峰值頻率，然后根據(jù)公式計(jì)算缸筒達(dá)到共振頻率所對(duì)應(yīng)的剛度k，其中，ω為液壓站振動(dòng)的峰值頻率，m為質(zhì)量塊的質(zhì)量；根據(jù)活塞桿初始平衡位置時(shí)氣腔內(nèi)氣體體積公式v0＝al0，其中，a為氣腔橫截面積，l0為平衡位置的氣柱高度，pv^m＝p0v0^m，其中，p為氣腔壓強(qiáng)，p0為平衡位置的氣腔壓強(qiáng)、由壓力傳感器測(cè)量得到，得到氣腔壓強(qiáng)s為活塞桿相對(duì)于平衡位置的位移，m為氣體多變指數(shù)，絕熱狀態(tài)取m＝1.4，根據(jù)氣腔壓強(qiáng)最終得到達(dá)到共振時(shí)的氣腔壓力缸筒達(dá)到共振頻率所對(duì)應(yīng)的剛度由以上公式計(jì)算缸筒達(dá)到共振時(shí)的氣腔壓力f；并用將計(jì)算得到的氣腔壓力f與壓力傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)的氣腔壓力值進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算二者壓差(即達(dá)到共振狀態(tài)氣腔需增加的壓力值)，然后向進(jìn)氣閥和空氣壓縮機(jī)發(fā)出指令信號(hào)，控制進(jìn)氣閥動(dòng)作，閥口打開(kāi)，空氣壓縮機(jī)根據(jù)ecu的信號(hào)向氣腔供氣。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布局緊湊，在不影響液壓站正常運(yùn)行的前提下，動(dòng)力吸振器在有限空間內(nèi)頻率主動(dòng)可調(diào)，能夠有效吸收液壓站振動(dòng)的能量，保證其平穩(wěn)運(yùn)行；吸振效果良好，具有極佳的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明主動(dòng)式船用液壓站動(dòng)力吸振器的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中活塞桿的剖視圖；

圖3為圖1中伸張單向閥的剖視圖；

圖4為圖1中進(jìn)氣閥的結(jié)構(gòu)圖；

圖中，1-質(zhì)量塊，2-缸筒，3-壓縮單向閥，4-伸張單向閥，5-活塞桿，6-壓力傳感器，7-排氣閥，8-進(jìn)氣閥，9-空氣壓縮機(jī)，10-加速度傳感器，11-ecu。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和原理更加簡(jiǎn)單易懂，下面結(jié)合具體附圖作進(jìn)一步闡釋。

參照?qǐng)D1～圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例所述的主動(dòng)式船用液壓站動(dòng)力吸振器，至少包括質(zhì)量塊1、缸筒2、活塞桿5、壓力傳感器6、排氣閥7、進(jìn)氣閥8、空氣壓縮機(jī)9、加速度傳感器10和ecu11，質(zhì)量塊1固定在缸筒2上，缸筒2與活塞桿5配合安裝，活塞桿5固定在液壓站基座上；活塞桿5為空腔結(jié)構(gòu)，活塞桿5空腔內(nèi)布置有油腔和氣腔，油腔在上，氣腔在下，缸筒2頂部以下、活塞桿5頂部以上區(qū)域以及活塞桿5側(cè)壁與兩側(cè)缸筒2之間的空腔區(qū)域?yàn)橛颓唬瑲馇慌c油腔之間由隔膜隔開(kāi)；排氣閥7、進(jìn)氣閥8安裝在活塞桿5下部且與氣腔連通，空氣壓縮機(jī)9通過(guò)進(jìn)氣閥8與活塞桿5的氣腔連接、用于為氣腔供氣；壓力傳感器6布置在活塞桿5下部的氣腔側(cè)壁上，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)氣腔壓力；加速度傳感器10和ecu11布置在液壓站基座上，壓力傳感器6、進(jìn)氣閥8、排氣閥7、空氣壓縮機(jī)9和加速度傳感器10均與ecu11連接。

質(zhì)量塊1為圓柱體，質(zhì)量塊1底部加工有法蘭，沿法蘭周向開(kāi)有4個(gè)通孔，缸筒2頂部設(shè)置對(duì)應(yīng)通孔的螺紋孔，質(zhì)量塊1與缸筒2通過(guò)螺栓穿過(guò)通孔及螺紋孔固定在一起。

活塞桿5底部加工有法蘭，沿法蘭周向開(kāi)有通孔，活塞桿5與液壓站基座通過(guò)螺栓連接固定在一起，當(dāng)液壓站振動(dòng)通過(guò)基座傳遞時(shí)，活塞桿5不動(dòng)，缸筒2帶動(dòng)質(zhì)量塊1一起上下振動(dòng)。

活塞桿5的側(cè)壁加工有阻尼小孔，阻尼小孔用于在活塞桿5的壓縮與伸張行程中消耗一部分能量，以熱量形式散失。

進(jìn)氣閥8和排氣閥7均為二位二通電磁換向閥，進(jìn)氣閥8和排氣閥7根據(jù)ecu11的信號(hào)進(jìn)行動(dòng)作，在不工作時(shí)均為常閉狀態(tài)。

活塞桿5的上部還安裝有壓縮單向閥3和伸張單向閥4，壓縮單向閥3、伸張單向閥4反向布置，在活塞桿5的壓縮與伸張行程中壓縮單向閥3和伸張單向閥4單向?qū)Я鳎沟没钊麠U5頂部以上區(qū)域的油腔中的油液以及活塞桿5側(cè)壁與兩側(cè)缸筒2之間的油腔的油液互相流動(dòng)，起到衰減振動(dòng)的作用。

ecu11選用greddye-manageultimate16bit元處理器，成本低，程序可以重新編寫。

在工作過(guò)程中，當(dāng)液壓站振動(dòng)時(shí)，液壓站的振動(dòng)能量通過(guò)基座進(jìn)行傳遞，加速度傳感器10將檢測(cè)到的液壓站的振動(dòng)的加速度信號(hào)(非電物理量)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，然后對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、線性化補(bǔ)償、隔離、保護(hù)后，通過(guò)a/d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為時(shí)域信號(hào)，傳送到ecu11，經(jīng)由ecu11的中央處理器cpu處理，

ecu11通過(guò)傅里葉變換將加速度傳感器傳送的時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)，同時(shí)通過(guò)max函數(shù)找出頻域信號(hào)形成的頻域曲線的峰值頻率，然后根據(jù)公式計(jì)算缸筒2共振頻率所對(duì)應(yīng)的剛度k，其中，ω為液壓站振動(dòng)的峰值頻率，m為質(zhì)量塊1的質(zhì)量；根據(jù)活塞桿5初始平衡位置時(shí)氣腔內(nèi)氣體體積公式v0＝al0，其中，a為氣腔橫截面積，l0為平衡位置的氣柱高度，pv^m＝p0v0^m，其中，p為氣腔壓強(qiáng)，p0為平衡位置的氣腔壓強(qiáng)、由壓力傳感器6測(cè)量得到，得到氣腔壓強(qiáng)s為活塞桿5相對(duì)于平衡位置的位移，m為氣體多變指數(shù)，絕熱狀態(tài)取m＝1.4，根據(jù)氣腔壓強(qiáng)最終得到達(dá)到共振時(shí)的氣腔壓力缸筒2達(dá)到共振頻率所對(duì)應(yīng)的剛度由以上公式計(jì)算缸筒2達(dá)到共振時(shí)的氣腔壓力f。

同時(shí)，壓力傳感器6實(shí)時(shí)檢測(cè)氣腔壓力信號(hào)，將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)信號(hào)放大、濾波、線性化補(bǔ)償、隔離、保護(hù)后，進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換后反饋給ecu11，交由ecu11的中央處理器cpu處理得到氣腔壓力值，ecu11將根據(jù)加速傳感器10轉(zhuǎn)換計(jì)算得到的氣腔壓力f與壓力傳感器6實(shí)時(shí)檢測(cè)的氣腔壓力值進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算二者壓差(即達(dá)到共振狀態(tài)氣腔需要增加的壓力值)，然后向進(jìn)氣閥8和空氣壓縮機(jī)9發(fā)出指令信號(hào)，控制進(jìn)氣閥8動(dòng)作，閥口打開(kāi)，空氣壓縮機(jī)9根據(jù)ecu11的信號(hào)向氣腔供氣。當(dāng)壓力傳感器6實(shí)時(shí)檢測(cè)的氣腔壓力值達(dá)到加速度傳感器轉(zhuǎn)換計(jì)算得到的氣腔壓力f時(shí)(即壓差為0)，缸筒2的頻率達(dá)到液壓站頻率，開(kāi)始共振，質(zhì)量塊1與缸筒2一起振動(dòng)，質(zhì)量塊1振動(dòng)產(chǎn)生的反作用力可以抵消液壓站振動(dòng)能量，有效吸收振動(dòng)，起到吸振效果，同時(shí)ecu11發(fā)出指令，控制空氣壓縮機(jī)9和進(jìn)氣閥8關(guān)閉。

壓力傳感器6在進(jìn)氣過(guò)程中將實(shí)時(shí)檢測(cè)到的氣腔壓力值反饋給ecu11，當(dāng)氣腔壓力值達(dá)到設(shè)定的壓力閥值上限時(shí)，ecu11向排氣閥7發(fā)出指令，控制排氣閥7動(dòng)作，開(kāi)始排氣；當(dāng)氣腔壓力下降至設(shè)定的壓力閥值下限時(shí)，ecu11再次發(fā)出指令，控制排氣閥7動(dòng)作，停止排氣。當(dāng)液壓站振動(dòng)頻率變化時(shí)，ecu11計(jì)算對(duì)應(yīng)的壓差，然后發(fā)出信號(hào)，控制進(jìn)氣閥8、排氣閥7的開(kāi)閉，主動(dòng)調(diào)整缸筒2的振動(dòng)頻率至目標(biāo)值，以保證動(dòng)力吸振器的頻率主動(dòng)可調(diào)。

以上所述講解了本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)和工作原理，應(yīng)當(dāng)指出的是，以上僅是本發(fā)明的最佳實(shí)施實(shí)例。本行業(yè)的工程技術(shù)人員應(yīng)該了解，一切以本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理為基礎(chǔ)，在不脫離本發(fā)明的技術(shù)范疇內(nèi)的改進(jìn)與替換，均屬于本發(fā)明的技術(shù)保護(hù)范圍。