一种挤压膜式自调谐吸振器转让专利
申请号 : CN202010557208.9
文献号 : CN111692257B
文献日 : 2021-10-08
发明人 : 姜伟 , 李雪平 , 陈学东
申请人 : 华中科技大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种挤压膜式自调谐吸振器,其特征在于,其包括弹簧振子(4)和挤压底板(6),挤压底板(6)和弹簧振子(4)间设置有挤压件,挤压件间填充液体,挤压底板(6)和弹簧振子(4)间的间隙大小能够调节,所述液体在挤压件间形成挤压液膜,工作时,通过调节挤压底板(6)和弹簧振子(4)间的间隙大小以调节挤压液膜厚度,从而实现对吸振器的自调谐,在挤压液膜上下表面分别设置有第一挤压件(5)和第二挤压件(8),第一挤压件(5)和第二挤压件(8)均具有被挤压面和安装面,第一挤压件(5)安装面与弹簧振子(4)的底面连接,第二挤压件(8)的安装面与挤压底板(6)的上表面连接,第一挤压件(5)的挤压面和第二挤压件(8)的挤压面同时与液体直接接触,形成挤压液膜,第一挤压件(5)和第二挤压件(8)与挤压液膜相接触的面均具有超疏水性,其接触角度大于100°,或者,第一挤压件(5)和第二挤压件(8)的被挤压面均具有射线状沟槽结构或表面孔隙结构,以用于减小阻尼,提高吸振效率,挤压底板(6)和弹簧振子(4)间填充的液体盛装在容器(7)中,所述液体为低粘度液体,其粘度小于10mPa.s,容器上设置有小孔,用于注入和回收低粘度液体,其还包括支撑架(1)和片簧(2),片簧(2)具有两片,两片片簧(2)在竖直方向上相隔间距且在水平方向上交叉布置,每片片簧的两端均固定在支撑架(1)上,支撑架(1)固定在基座(11)上。
2.如权利要求1所述的一种挤压膜式自调谐吸振器,其特征在于,两片板簧的中间均设置有穿孔,以安装连接杆(3),连接杆(3)一端穿插贯通两片板簧的中间通孔,连接杆(3)的另一端垂直固定在弹簧振子(4)上,连接杆(3)能在垂直方向上实现自由上升和下降,从而实现弹簧振子(4)的竖直方向上的单自由度振动。
3.如权利要求2所述的一种挤压膜式自调谐吸振器,其特征在于,还包括垂向致动器(10),垂向致动器一端固定在基座(11)上,另一端固定在挤压底板(6)底面上,用于调节挤压底板(6)的高度,从而调节弹簧振子(4)和挤压底板(6)间的间隙。
4.如权利要求3所述的一种挤压膜式自调谐吸振器,其特征在于,其还包括一对垂向导轨(9),两根垂向导轨(9)分别与挤压底板(6)的两侧固定,用于配合垂向致动器(10)实现对挤压底板(6)高度的调节。
5.如权利要求4所述的一种挤压膜式自调谐吸振器,其特征在于,其还包括加速度传感器、信号处理电路和驱动电路,该加速度传感器设置在基座(11)上,其连接信号处理电路,信号处理电路输出控制信号至驱动电路,驱动电路与垂向致动器连接,以根据待测量对象的振动属性调节垂向致动器,最终实现对挤压液膜厚度的调节。
6.如权利要求5所述的一种挤压膜式自调谐吸振器,其特征在于,所述垂向致动器为压电陶瓷栈、音圈电机或者滚珠丝杆。
说明书 :
一种挤压膜式自调谐吸振器
技术领域
背景技术
内部运动部件会产生振动,而且经过隔振后仍存在残余振动,因此需要进一步通过吸振的
方式消除振动。
空航天等领域有着较为广泛的应用。传统动力吸振器要有较好的效果的关键在于刚度和阻
尼系统的匹配,吸振器的固有频率要接近系统主振动频率,阻尼太大或者太小,都会影响吸
振的效果。传统吸振器的负载质量、刚度和阻尼一般都不可调,这就造成了吸振器的工作带
宽较窄,对于宽频域或者时变振动的对象应用效果较差。且对于特殊的超精密仪器的微振
动应用场景,传统动力吸振器对于微米级甚至纳米级响应的灵敏度有待探索。这就需要可
调谐动力吸振器技术来根据被吸振对象的时变振动频率自适应调整固有频率,同时利用非
线性增加动力吸振带宽,达到较好的吸振效果。
来实现,但是都存在调谐响应时间长的问题,且质量的改变容易引起主系统的动力学特性
发生改变,这是不希望出现的。受迫振动非线性的实现则可通过增加磁斥力或者利用结构
的内共振等方式实现,阻尼的调节可通过改变磁流变液所处的磁场强度来实现,但对于某
些需要磁屏蔽的应用场景,不允许有磁场的存在。
发明内容
尼力和惯性力,通过调节弹簧振子和挤压底板的间隙以改变液膜厚度,进而来改变吸振器
的固有频率和阻尼力,从而实现快速调谐,宽频吸振。
间的间隙大小能够调节,所述液体在挤压件间形成挤压液膜,工作时,通过调节挤压底板和
弹簧振子间的间隙大小以调节挤压液膜厚度,从而实现对吸振器的自调谐。
二挤压件的安装面与挤压底板的上表面连接,第一挤压件的挤压面和第二挤压件的挤压面
同时与液体直接接触,形成挤压液膜。
面孔隙结构。该超疏水性可以是通过化学反应或者涂覆疏水涂层实现。也可以是具有类似
于为射线状沟槽结构或表面孔隙结构,也能实现减小阻尼,提高吸振效率的效果。
自由上升和下降,从而实现弹簧振子的竖直方向上的单自由度振动。
向致动器连接,以根据待测量对象的振动属性调节垂向致动器,最终实现对挤压液膜厚度
的调节。
降低阻尼力,从而能增加弹簧振子对微振动的敏感性,以实现微振动吸振,通过调节弹簧振
子和挤压底板的间隙来改变挤压膜厚从而改变惯性系数,实现吸振器固有频率的调谐。本
发明可实现微米级振动的吸振,具有对微小振动响应灵敏、固有频率调节响应快、抗冲击能
力强的优点。
附图说明
具体实施方式
不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要
彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
7、垂向导轨9、垂向致动器10、基座11和加速度传感器12,在吸振器的弹簧振子4和挤压底板
6之间设置有挤压件,挤压件间填充低粘度液体,以形成液膜,低粘度液体的粘度其粘度小
于10mPa.s,弹簧振子4振动时,挤压液膜能提供非线性阻尼力和惯性力,通过调节弹簧振子
和吸振器基座的间隙来改变液膜的厚度,从而能改变吸振器的固有频率和阻尼比,从而实
现快速调谐,宽频吸振。
撑架1上,每一片板簧和每一个支撑架1形成一个“门”字框,两片板簧的中间均设置有穿孔,
以安装连接杆3,连接杆3一端穿插贯通两片板簧的中间通孔,连接杆3的另一端固定有弹簧
振子4,连接杆3能在垂直方向上实现自由上升和下降,从而实现弹簧振子的垂向单自由度
振动。两根板簧2交叉排布是一种优选的方式。在弹簧振子4下表面通过螺纹孔安装有第一
挤压件5。作为一种优选,第一挤压件5下表面具有射线状沟槽结构或表面孔隙结构,或者表
面通过自组装单分子链实现超疏水。无论是超疏水性还是射线状沟槽结构或者表面孔隙结
构,都能用于减小阻尼,提高吸振效率。第一挤压件5易于更换,以方便获得具有不同表面疏
水特性或者微结构。
形。紧贴挤压底板6上表面通过螺纹连接安装有第二挤压件8,第二挤压件8的上表面与挤压
液膜直接接触。
件均容易更换,通过更换具有不同超疏水性能的第二挤压件8与第一挤压件5组合,用于实
现不同边界条件的挤压膜特性。
吸振系统的固有频率,从而实现吸振器的调谐。
度从而实现对应厚度的液膜。作为一种优选的,垂向致动器10可以为压电陶瓷栈、音圈电机
或者滚珠丝杆。
曲线,表面超疏水处理可以有效提高吸振器对微振动的响应,从而提高微振动对象的吸振
效率。
度传感器测得基座的振动信号后经过快速傅里叶变换后转为频率信号,再通过查表得到对
应的液膜厚度。加速度传感器与信号处理电路连接,信号处理电路与驱动电路连接,驱动电
路与垂向致动器连接,所述信号处理电路可采集加速度信号并进行快速FFT变换,并输出控
制信号至驱动电路实现垂向致动器输出位移实现弹簧振子与挤压底板之间的初始间隙调
节。调节垂向致动器10高度以调节弹簧振子4和挤压底板6之间的间隙,从而实现对挤压膜
厚度的调节。调节挤压膜厚度即实现对吸振器的自调谐。从而能实现对不同待减振对象振
动的吸收。
在本发明的保护范围之内。