[发明专利]基于曲面限位的晶片式压电液压减振器

说明书

技术领域

本发明属于振动控制技术领域应用的减振器，具体涉及一种基于曲面限位的晶片式压电液压减振器。

背景技术

液压及压电振动控制是目前应用较多的两类减振技术，控制方法上都包括被动、主动、及半主动等多种形式，其中：被动控制是利用耗能原理进行减振的，系统构成简单、成本低、技术较成熟，但控制效果及通用性较差；主动控制是通过输入外界能量产生的机械抗力来抑制振动的，控制效果好、环境适应性强，但需传感器、驱动器及信号处理器等设备，不仅系统体积庞大复杂、成本高，还降低了可靠和稳定性，最关键是持续、稳定、充足的外部能量供应实际中难以保证。此外，因系统构成及控制能力等原因，现有的主动液压及压电控制技术在应用上都存在一定的局限性：液压减振器通常由电机、泵及诸多控制阀构成，结构复杂、体积较大，仅适于大型机床、车辆等振动强度及振幅较大的场合；而压电主动控制通常采用压电体直接与振动主体相接触进行控制，系统结构简单、体积小，但因单体压电换能器形变能力有限，仅适于精密仪器、航空航天等微小系统的振动控制，且脆性的压电体易因振动强度过大而破碎。

鉴于现有压电及液压主动振动控制技术自身结构、控制能力以及依赖外界能量供应等所造成使用不便或应用局限性，人们提出了几种不同结构的自供能半主动减振器，即利用压电体与流体耦合作用回收能量并进行振动控制，如中国专利201110275849.6和201110275848.1等压电叠堆式液压减振器、中国专利201210183427.0等压电晶片式液压减振器。为使压电液压减振器具有较好的能量回收和控制效果，整个系统必须施加足够的背压，从而提高系统内流体刚度及其响应特性。在这种工作模式下，压电叠堆在非工作时就已承受了较大的流体作用力，从而降低其工作时的发电能力及控制能力；而采用压电晶片时，如其两侧所受流体作用相等，则非工作状态下并不产生弯曲变形。因现有压电晶片式液压减振器均未采用有效的方法限制压电晶片变形量，环境振动强度较大时将致使压电晶片碎裂而无法使用。

发明内容

本发明提供一种基于曲面限位的晶片式压电液压减振器，以解决现有压电液压减振器在大振幅、高强度振动环境下存在的可靠性和振动控制能力差的问题。

本发明采取的技术方案是：缸盖通过螺纹安装在缸体上，活塞将平衡弹簧压接在缸体的下腔内，质量块通过螺母固定在活塞杆上；缸体外壁上设有两个连接板,所述每个连接板上分别通过螺钉安装有壳体；在所述每个壳体内分别通过连接板依次压接有一个前压块、1-20个中间压块和一个后压块；所述前压块和中间压块上分别设有弯流道、直流道、以及导线管道；所述后压块上设有弯流道四和导线管道四；所述前压块及后压块的单侧、以及中间压块的两侧设有限位曲面；在所述每两个相邻压块间分别通过密封圈压接有压电振子；所述压电振子与其相邻压块的限位曲面共同构成限位腔，且所述同一个压电振子两侧的限位腔分别通过位于压块上的流体管道与缸体的上腔和下腔连通；截止阀通过管路与缸体的下腔及上腔连接，缸体下腔及上腔还分别通过管道与蓄能器一和蓄能器二连通；所述压电振子由金属基板和压电晶片粘接而成，所述位于同一壳体内两相邻压电振子极化方向相反，且所述位于同一壳体内的压电振子经导线组并联后与电控单元连接，所述电路板通过螺钉固定在缸体的侧壁上。

本发明中，限位腔的作用是限制压电振子的变形形状并吸纳或补充缸体的上腔及下腔所排出或吸入的流体，为使减振器具有最大的发电量、最大振动控制位移及最大的可靠性，限位曲面H的形状曲线w(r)、以及压电振子数n分别由下式确定：