專利名稱：采用圓錐螺旋彈簧制成的半主動式變剛度動力吸振器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變剛度動力吸振器，特別是一種采用圓錐螺旋彈簧制成的半主動式變剛度動力吸振器，主要應用于船舶、汽車、海洋工作平臺、大跨橋梁等具有多個頻率結(jié)構(gòu)的振動控制，屬于振動控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
動力吸振器是常用的減振控制裝置，其機理是應用環(huán)境荷載對結(jié)構(gòu)物以及放置在結(jié)構(gòu)物上減振裝置的雙調(diào)諧原理，吸收大量的振動能量，以達到減振效果。提高動力吸振器的減振效率的關(guān)鍵是確定最佳的吸振器固有頻率，即確定最佳的調(diào)諧剛度。傳統(tǒng)的動力吸振器調(diào)諧剛度固定，減振帶寬比較小，已有技術(shù)中，專利號為200820153430. 7、名稱為“動力吸振器”的發(fā)明專利中，利用質(zhì)量塊與支座通過硫化橡膠連接，構(gòu)成動力吸振器，該動力吸振器在外激勵、結(jié)構(gòu)主振模態(tài)及固有動力特性變化時容易失調(diào)。即使采用具有多重調(diào)諧質(zhì)量的動力吸振器，大多數(shù)都沒有達到最大減振狀態(tài)，不能充分達到動力吸振器的減振效率；張洪田等在《電動式主動吸振裝置及其在柴油機振動控制領(lǐng)域的應用》一文中提出的電動式動力吸振器，其剛度雖然能通過主動控制方法改變，但是所消耗的能量過大；Williams等在〈〈Adaptive-passive absorbers using shape-memory alloys)) 一文中提出的米用形狀記憶合金制成的半主動式動力吸振器，雖然它能利用較小的能量達到較大的剛度變化范圍，但其頻率是離散可調(diào)，不連續(xù)，溫度遲滯非線性，吸振器工作時，合金桿受到交變應力而發(fā)熱，從而改變合金桿的剛度，溫度控制困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，提供一種調(diào)諧剛度連續(xù)可調(diào)、減振范圍大、受材料的限制小、能耗小、減振效率高的半主動式變剛度動力吸振器。本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的本發(fā)明包括兩個質(zhì)量相同的質(zhì)量塊、一塊大剛性板、兩塊小剛性板、兩個圓錐螺旋彈簧、螺桿、步進電機和實時監(jiān)測控制系統(tǒng)。兩個質(zhì)量塊分別置于大剛性板上表面兩端，大剛性板的中心開有圓孔，兩個圓錐螺旋彈簧直徑大的一端分別固定在大剛性板的上下表面，兩個圓錐螺旋彈簧直徑小的一端分別固定在兩塊小剛性板上，其中一塊小剛性板固定在主結(jié)構(gòu)中，螺桿穿過大剛性板的中心圓孔，其兩端分別與兩塊小剛性板螺紋連接，兩塊小剛性板上的螺紋方向相反，螺桿的頂端與步進電機的輸出端連接，步進電機與實時監(jiān)測控制系統(tǒng)電連接。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明采用圓錐螺旋彈簧，結(jié)構(gòu)緊湊，簧圈向小剛性板方向一圈比一圈小，剛度逐漸增大，能吸收高頻振動、防共振能力強。穩(wěn)定性、彈性恢復力比圓柱螺旋彈簧、變節(jié)距螺旋彈簧好，且成本較低；本發(fā)明采用步進電機調(diào)節(jié)兩塊小剛性板之間的距離來改變吸振器剛度，從而使得系統(tǒng)達到最佳的調(diào)諧頻率，實現(xiàn)剛度連續(xù)可變；兩塊小剛性板上的螺紋方向相反，易于通過步進電機控制它們之間的距離；本發(fā)明原理清晰，在工程上易于實現(xiàn)半主動控制，具有調(diào)諧剛度連續(xù)可調(diào)、減振效果好、減振范圍大、響應快、精度高、能耗小的特點。


圖1是本發(fā)明變剛度動力吸振器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1第一質(zhì)量塊，2第二質(zhì)量塊，3大剛性板，4第一圓錐螺旋彈簧，5第二圓錐螺旋彈簧，6第一小剛性板，7第二小剛性板，8螺桿，9步進電機，10實時監(jiān)測控制系統(tǒng)。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施作進一步描述。如圖1所示，本發(fā)明包括第一質(zhì)量塊1、第二質(zhì)量塊2、大剛性板3、第一圓錐螺旋彈簧4、第二圓錐螺旋彈簧5、第一小剛性板6、第二小剛性板7、螺桿8、步進電機9和實時監(jiān)測控制系統(tǒng)10。第一質(zhì)量塊I和第二質(zhì)量塊2質(zhì)量相同，分別置于大剛性板3上表面兩端，大剛性板3的中心開有圓孔，第一圓錐螺旋彈簧4和第二圓錐螺旋彈簧5直徑大的一端分別固定在大剛性板3的上下表面，第一圓錐螺旋彈簧4和第二圓錐螺旋彈簧5直徑小的一端分別固定在第一小剛性板6和第二小剛性板7上，第一小剛性板6或第二小剛性板7固定在主結(jié)構(gòu)中，螺桿8穿過大剛性板3的中心圓孔，螺桿8兩端分別與第一小剛性板6和第二小剛性板7螺紋連接，第一小剛性板6和第二小剛性板7上的螺紋方向相反，螺桿8的頂端與步進電機9的輸出端連接，步進電機9的輸入端與實時監(jiān)測控制系統(tǒng)10電連接。當外激勵或者主結(jié)構(gòu)物的固有特性發(fā)生變化時，主結(jié)構(gòu)的振動信號發(fā)生改變，實時監(jiān)測控制系統(tǒng)10實時監(jiān)測主結(jié)構(gòu)振動和變剛度動力吸振器振動的響應特征，計算出變剛度吸振器能夠吸收主結(jié)構(gòu)振動的最佳調(diào)諧剛度，并通過步進電機9帶動螺桿8旋轉(zhuǎn)，從而改變第一小剛性板6和第二小剛性板7之間的距離，拉伸或壓縮第一圓錐螺旋彈簧4和第二圓錐螺旋彈簧5，改變圓錐螺旋彈簧的剛度，使該變剛度動力吸振器達到最佳的調(diào)諧剛度，提高了減振效率，達到了最佳的減振效果，實現(xiàn)了豎向振動的控制。
權(quán)利要求
1.一種采用圓錐螺旋彈簧制成的半主動式變剛度動力吸振器，包括第一質(zhì)量塊(I)、第二質(zhì)量塊(2)、大剛性板(3)、第一圓錐螺旋彈簧(4)、第二圓錐螺旋彈簧(5)、第一小剛性板(6)、第二小剛性板(7)、螺桿(8)、步進電機(9)和實時監(jiān)測控制系統(tǒng)(10)，其特征在于第一質(zhì)量塊(I)和第二質(zhì)量塊(2)質(zhì)量相同，分別置于大剛性板(3)上表面兩端，大剛性板(3)的中心開有圓孔，第一圓錐螺旋彈簧(4)和第二圓錐螺旋彈簧(5)直徑大的一端分別固定在大剛性板(3)的上下表面，第一圓錐螺旋彈簧(4)和第二圓錐螺旋彈簧(5)直徑小的一端分別固定在第一小剛性板(6)和第二小剛性板(7)上，第一小剛性板(6)或第二小剛性板(7)固定在主結(jié)構(gòu)中，螺桿(8)穿過大剛性板(3)的中心圓孔，螺桿(8)兩端分別與第一小剛性板(6)和第二小剛性板(7)螺紋連接，第一小剛性板(6)和第二小剛性板(7)上的螺紋方向相反，螺桿(8)的頂端與步進電機(9)的輸出端連接，步進電機(9)的輸入端與實時監(jiān)測控制系統(tǒng)(10)電連接。
全文摘要
采用圓錐螺旋彈簧制成的半主動式變剛度動力吸振器，屬于振動控制技術(shù)領(lǐng)域。包括兩個質(zhì)量塊、一塊大剛性板、兩塊小剛性板、兩個圓錐螺旋彈簧、螺桿、步進電機和實時監(jiān)測控制系統(tǒng)。兩個質(zhì)量塊質(zhì)量相同，分別置于中心開孔的大剛性板上表面兩端，圓錐螺旋彈簧直徑大的一端分別固定在大剛性板的上下表面，直徑小的一端分別固定在兩塊小剛性板上，其中一塊小剛性板固定在主結(jié)構(gòu)中，螺桿穿過大剛性板的圓孔，兩端分別與小剛性板螺紋連接，螺紋方向相反，螺桿的頂端與步進電機的輸出端連接，步進電機輸出端與實時監(jiān)測控制系統(tǒng)電連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)半主動控制，剛度連續(xù)可調(diào)、減振效果好、減振范圍大、響應快、精度高、能耗小。
文檔編號F16F7/00GK103016587SQ201210536950
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者殷永康, 陳光冶 申請人:上海交通大學