[发明专利]封闭结构线圈内置式半主动吸振器

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种用于减震降噪的吸振器。

背景技术

在振动控制工程领域中，常用动力吸振器对系统的某一频率的振动进行抑 制。动力吸振器的工作原理是在系统的特定部位附加一个具有质量和刚度的结 构，当激励源对包括了附加结构的系统所输入的总能量保持不变时，原系统和 吸振器在各频率上吸收的能量总和亦不变。当某频率上吸振器的运动能量达到 最大值(共振)时，原系统在该频率上的运动能量就相应的达到最小值，起到 了“吸振”的作用。吸振器的作用原理便可归纳为：如何使吸振器在目标频率 上的振动能量达到最大。对于通常可简化为单自由度质量弹簧系统的动力吸振 器而言，就是要将附加结构的质量和刚度参数调谐至固有频率与目标频率一致。 此时，系统在该频率上的振动能量会输入吸振器附加结构，引起吸振器的共振。 吸振器的质量和刚度参数决定了共振的程度，而共振的程度决定了“吸振”的 能力的强弱。

传统的动力吸振器是质量和刚度参数一定的机械结构，由于固有频率不可 调，因而只能适应单一的控制要求。振动控制工程中有时运用振动主动控制技 术以针对系统的变工况运行和冲击激励等扰动因素进行实时控制，要求控制系 统的执行器具有可调的工作参数。为了适应主动及半主动控制的要求，拓宽吸 振器的功能范围，使吸振器的固有频率能够随外界激励频率的变化而变化，出 现了很多可调参数的半主动吸振器，也称为自调谐吸振器。

一般而言，半主动吸振器改变刚度比改变质量更容易实现。半主动吸振器 根据改变刚度的途径可分为电动式、电液式和机械式等。在电动式半主动吸振 器中，典型的有通过改变电流改变电磁刚度(【1】张洪田，李玩幽，刘志刚等. 主动吸振技术研究[J].振动工程学报，2001，14(1)：113-117)、改变电流改 变电磁刚度等形式(【2】钱小勇，胡海岩.可调间隙的半主动吸振器及其实现 [J].振动工程学报，2001，14(4)：378-382)；电液式通过电流变液或者磁流 变液实现刚度的改变(【3】徐振邦.自调谐吸振技术研究[D].合肥：中国科学 技术大学，2010；【4】王莲花，龚兴龙，倪正超，徐振邦，张鳃，陈海波等.多 个磁流变弹性体自调谐式吸振器的联合控制技术研究[J].实验力学，2008，23 (2)：97-102)。机械式常见的改变弹簧刚度有效圈数式(【5】徐振邦，龚兴龙， 陈现敏等.机械式频率可调动力吸振器及其减振特性[J].振动与冲击，2010， 29(2)：1-6)、弯曲板簧式(【6】孙建民，陈玉强.一种主动调谐式内燃机吸 振器的设计[J].黑龙江工程学院学报，2001，15(2)：45-47)、平行板滑块式、 空气弹簧式(【7】靳晓雄，肖勇，蔺玉辉，朱娜等.空气弹簧半主动式动力吸 振器的研究[J].中国工程机械学报，2007，5(3)：253-257)。

电动式半主动吸振器具有结构紧凑、安装方便、响应迅速等特点。申请人 所在实验室的张洪田教授等曾成功研制了一种能自动跟踪频率变化的电动式半 主动吸振器(【8】张洪田.船舶柴油机动力装置振动主动控制技术研究[D].哈 尔滨：哈尔滨工程大学，1998)。如图1所示，该半主动吸振器将动子结构封闭 在圆柱形壳体内，定子铁芯轴穿过圆柱形壳体。动子、定子之间为齿形相对排 列结构，当动子与定子发生轴向相对位移时，齿形相错开导致磁隙不平衡产生 磁拉力(恢复力)，从而具有了电磁刚度。通过直线轴承和圆柱壳端盖实现动子 的轴向和径向限位功能。在端盖两侧延伸一定长度的轴上布置有弹簧和压板， 轴端有外螺纹用以安装吸振器。

这种传统的电动式半主动吸振器在实际应用上有如下的不足：

1、整机结构中，轴1既做为支撑结构又承担导向作用，因而只在垂直度很 好的位置适用，不能抗摇摆，也不能横向使用；

2、轴1从两端伸出的方式不利于密封，在海洋环境下受盐雾影响较大，内 部构件易腐蚀；

3、弹簧3外置的设计使得每次安装的时候均会使弹簧的平衡位置和预紧力 状态发生变化，内部定子与动子之间齿形磁路的实际状态与标定状态不同，导 致控制程序无法执行对应的频率。经实验表明传统结构的电动式半主动吸振器 的固有频率-电流特性受两端弹簧压板2的安装预紧力影响很大，工作特性具 有较强的非线性，对控制系统的工作过程造成了不良的影响。

发明内容