[发明专利]一种基于压电堆叠的减振环装置

说明书

本发明公开了一种基于压电堆叠的减振环装置，属于减振装置的设计领域，减振环装置包括内环、外环、内环端盖、外环端盖、压电堆叠、蝶型连接件；所述的压电堆叠连接于蝶型连接件的纵向对称轴处；所述的蝶型连接件均匀分布在内环、外环之间对齐的凹槽内；所述的内环、外环上端还分别设置有内环端盖、外环端盖；通过本发明的新型减振环设计，这种减振环可以利用压电分流阻尼技术有效降低传动系统通过轴和轴承传递到支承的振动，并可以有效避免压电堆叠承受切向应力和扭矩，增加压电堆叠的使用寿命。

技术领域

本发明属于减振装置的设计领域，具体是指一种基于压电堆叠的减振环装置。

背景技术

传统的作用在轴承和轴承座上的减振装置有挤压油膜阻尼器等。挤压油膜阻尼器按其轴颈中心和轴承中心在转子未旋转时是否同心分为带定心弹性支承和不带定心弹性支承的挤压油膜阻尼器。例如由张家忠等学者的研究中，提供了一种带弹性支承的挤压油膜阻尼器（张家忠,郑铁生,刘士学,等.挤压油膜阻尼器-滑动轴承-刚性传动系统的稳定性及分岔行为.应用力学报,1996,13(4):35~40）。挤压油膜阻尼器将振动能量吸收变成热能并被滑油带走，对减小转子临界转速时和经由轴承向外传递的振动，效果十分显著。挤压油膜阻尼器有结构简单，重量轻，体积小，减振效果好等优点。

但是，挤压油膜阻尼器的缺陷在于：由于油膜刚度的高度非线性可能导致挤压油膜阻尼器在工作过程中锁死、双稳态和非协调的进动现象，传动系统振动过大甚至产生疲劳和碰撞。

为解决上述缺陷，Atzrodt, Mayer, Melz等研究人员将压电堆叠安装在轴承径向来减小传动轴传递的振动（Atzrodt H, Mayer D, Melz T. Reduction of BearingVibrations with Shunt Damping. 16th International Congress on Sound andVibration. 2009: 2383-2389.）。该技术是利用压电分流阻尼技术可以将轴承传递出的振动能量转化为电能，电能通过分流阻尼电路会被耗散掉，从而起到减振作用。Atzrodt,Mayer, Melz等学者将四个压电堆叠沿着轴承的径向方向安装在支承座内部。这样布置虽然可以使振动产生的力和位移直接传递到压电堆的极化方向，但是也产生了诸多问题。第一，不方便加工和安装。在现实条件下，将完整结构的外壳内打孔并安装固定压电堆叠对于外壳的厚度尺寸和外形要求很高。而且支承处钻孔会影响结构的强度和刚度，所以虽然起到减振效果，但是可能使结构无法发挥正常功能和作用。第二，压电堆叠在极化方向能承受较大的压力，但是无法承受过多的剪切力和扭矩。将压电堆叠沿轴承径向布置，当转子系统高速运转时轴承也会出现旋转并使压电堆承受剪切力和扭矩。显然这种环境下，压电堆叠的可靠性和使用寿命很难保证。第三，这样安装压电堆叠无法保证零件的互换性和标准化。在工程中，无法流水线加工装配，会额外增加工时和成本。第四，旋转部件的载荷是分布载荷，因为采用的是柱状压电堆叠，所以环绕着轴承需要布置大量的压电堆叠，通过每个压电堆叠进行耦合才能达到更好的效果。只有四个压电堆叠分布在传动轴一周，难以产生一个均布的减振效果；而且减振措施需要安装在箱体中，限制了它的使用。压电堆在受到剪切力和扭矩的时候容易破碎。所以在转子系统高速旋转的情况下，该装置的环境适应性较差，使用寿命较短。且该装置需要将压电堆埋在机箱里，对于一般的工程结构不易安装和加工。

因此，设计一种能够解决上述技术缺陷，同时作用于航空领域转子系统中轴承和轴承座或者机械的箱体上时，又能够减小转子系统的振动的作用的减振装置一直是本领域技术人员待解决的技术难题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明公开了一种基于压电堆叠的减振环装置，该装置是一种新型减振环设计，由于减振环是环状结构，对称分布，所以当受到其他环向的力时同样可以起到减振效果，解决了现有技术中存在的问题。

本发明是这样实现的：