[实用新型]压电叠堆式自供能可调液压阻尼器

说明书

技术领域

本实用新型属于减振技术领域，涉及一种液压阻尼器，具体涉及一种基于压电叠堆换能器发电、供电、并进行阻尼调节的液压阻尼器，适用于交通工具、机械设备等的振动抑制与消除。 

背景技术

液压阻尼器在交通工具、机械设备等的振动控制领域已有广泛应用。早期的被动式液压阻尼器结构简单、成本低、技术较成熟，但因阻尼不可调，其减振效果及环境的适应性较差，不适于某些要求振动控制效果较好的场合，如汽车发动机及车架悬置、大型精密仪器设备减振等。因此，人们提出了主动式、半主动式可调液压阻尼器，即利用电机驱动液压泵提供动力、并由电磁换向/溢流/减压阀（或多个单向阀）进行控制的主动式可调阻尼器，如中国发明专利CN1367328A、CN101392809A等。比之于被动式不可调液压阻尼器，主动式可调液压阻尼器的控制效果好、振动环境的适应能力强，已在汽车主动悬置等方面获得成功应用；但现有的主动式液压阻尼调节技术也存在一些不足，如： ①需要较大的泵站进行驱动、多个电磁阀进行联合控制，②需要传感器进行振动状态的检测，③需要持续的外部能量供应。可见，现有的主动式可调液压阻尼器的系统体积庞大、连接及控制较复杂、可靠性较低，在应用上存在一定的局限性。 

发明内容

为解决现有液压阻尼减振技术的上述问题，本实用新型提出一种利用压电叠堆换能器发电、供电并进行阻尼调节的液压阻尼器，即通过压电叠堆与液压流体的耦合作用将振动主体的机械能转换成电能，所生成的电压信号除直接被用于振动状态检测信号外（传感器的功能），经转换处理后还被用于阻尼阀的状态调节。 

本实用新型采取的技术方案是，液压缸体通过螺钉安装在主体上，所述主体通过螺钉安装在底座上；所述液压缸活塞安装于缸体内部并将所述缸体分隔成缸体上腔和缸体下腔，所述缸体上腔通过管接头与所述主体上的一组管道连通，所述缸体下腔与主体上的另一组管道连通；所述主体上的两组管道分别与阻尼调节阀芯上的环槽连通；所述主体上的一组管道还与蓄能器相连；所述主体上的两组管道还分别与两组发电装置的流体腔相通，所述的发电装置和阻尼调节阀分别通过导线与电控单元连接。 

本实用新型所述发电装置由置于主体内部的流体腔、碟形弹簧一、发电腔活塞及发电用压电叠堆构成，所述碟形弹簧一、发电腔活塞、发电用压电叠堆通过底座压接在主体内； 

本实用新型所述阻尼调节阀由阀芯、碟形弹簧二及驱动用压电叠堆构成，所述阀芯、碟形弹簧二、驱动用压电叠堆通过底座压接在集成块内，所述阀芯上设有环形槽。

本实用新型所述电控单元包括整流桥、检波器、比较器、及一组控制开关构成，其功能是进行能量回收和阻尼阀开关控制。 

在减振器非工作状态下，液压缸的两个腔体及所有管道中的流体压力相等，即为蓄能器的预置压力，发电用压电叠堆受预压力，阀控的压电叠堆不受外力作用并使阀芯处于常开状态。进入稳态工作后，液压缸活塞的上下运动使系统流体压力（两组发电用压电叠堆受力状态）发生变化，从而将流体的压力能转换成电能。所生成的电能经进一步转换处理后用于控制阻尼调节阀，阻尼调节阀的运动状态由所生成电压的大小及波形确定。 

本实用新型的优点在于：①无需外界供能、可靠性高，不会因能量不足而影响控制效果；②无需额外的传感器，环境适应性强、控制方法简单，根据振动情况即电压信号自动调整阻尼；③结构简单、体积小、集成度高、密封性好，无需电机、泵、电磁阀等外围设备；④不产生/不受电磁干扰，更适用于强磁场、强辐射的环境。因此，本实用新型的压电叠堆式自供能可调液压阻尼器除了适用于大型的交通工具及机床设备外，也适于航空航天、智能结构等微小系统和远程控制系统。 

附图说明

图1是本实用新型一个较佳实施例的结构及其剖面示意图； 

图2是本实用新型一个较佳实施例图1的A-A剖视图；

图3(a)是本实用新型一个较佳实施例发电用压电叠堆5a3输出电压波形图；

图3(b)是本实用新型一个较佳实施例发电用压电叠堆5b3输出电压波形图；

图3(c)是本实用新型一个较佳实施例整流后的发电电压波形图；

图3(d)是本实用新型一个较佳实施例驱动用压电叠堆63供电电压波形图；

图3(e)是本实用新型一个较佳实施例阻尼阀芯62的位移曲线图；

图4(a)是本实用新型一个较佳实施例中供电前阻尼阀孔开度图；

图4(b)是本实用新型一个较佳实施例中供电后阻尼阀孔开度图；

图5是本实用新型一个较佳实施例的电控单元电路原理图。