[实用新型]一种自适应调频式动力吸振器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种动力吸振器，属于振动噪声控制技术领域。

背景技术

目前减振降噪受到广泛的关注及重视，为降低旋转设备的振动噪声采取了很多减振措施，取得了一定的控制效果，但从实测数据发现还存在强线谱，而动力吸振器是降低或消除线谱的有效手段，故其受到国内外广泛的研究，也得到广泛的应用。

动力吸振器要取得最佳的吸振效果，需要满足吸振器的自身设计频率与被控强线谱频率完全吻合，当吸振器的自身设计频率与被控线谱频率偏离时吸振效果将大打折扣。实际工程应用中，会出现弹性元件的刚度及吸振器的质量与设计值出现偏差，常规办法为通过调整吸振器的质量来实现调节吸振器的设计频率，需要对质量块进行二次加工，增加设计周期及设计成本。同时旋转设备在正常工作时转速会出现小范围的波动，导致吸振器的设计频率与激励频率偏离，影响吸振效果。

目前，国内所设计的吸振器为实现吸振器的设计频率可调而设计了半主动式吸振器。有设计师通过调节吸振器内的电磁刚度来改变吸振器的设计频率，但是它会带来电磁干扰性问题及需要提供大电源设备，附属设备复杂同时电磁刚度容易出现非线性，控制较为困难。不满足调频结构简单及可靠性要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种自适应调频式动力吸振器，可自主跟踪被控对象转速变化自动调节吸振器的频率，确保被控设备在变工况或转速漂移时的吸振效果。

一种自适应调频式动力吸振器，包括步进电机、连杆组件、调整质量块、固定质量块、螺母、步进电机控制系统、弹性元件、接线端子、上面板、下底板、直线轴承Ⅱ、直线轴承Ⅲ、连杆销轴、转盘销轴、销轴螺母和外壳，其中，所述连杆组件包括转盘、连杆、导杆和嵌入外壳的直线轴承Ⅰ；

其整体连接关系为：上面板和下底板将外壳的上下两个开口端封闭形成一个密闭空腔，步进电机固定在下底板的中心位置上且位于密闭空腔内，步进电机控制系统通过弹性元件固定在下底板上，弹性元件可降低设备振动对步进电机控制系统的振动，确保控制系统可靠工作，接线端子固定连接在外壳上，步进电机控制系统通过接线与接线端子和步进电机连接；转盘与步进电机的输出轴固定连接，连杆的一端与转盘活动连接，调整质量块、固定质量块及导杆通过两个螺母固定后组成一个整体，导杆穿过嵌入到外壳的直线轴承内，导杆能够在直线轴承Ⅰ内轴向运动，导杆穿过直线轴承Ⅰ的一端与连杆的另一端活动连接。

进一步的，所述导杆为圆柱状结构，保证动力吸振器沿导杆径向任意方向均具有一致的刚度。

进一步的，由导杆及调整质量块和固定质量块组成的悬臂式动力吸振器数量与安装位置根据减振需求自由组合。

进一步的，所述转盘为圆盘或杆式结构；

进一步的，所述连杆的一端通过直线轴承Ⅲ、转盘销轴和销轴螺母与转盘活动连接；

进一步的，所述导杆穿过直线轴承Ⅰ的一端通过直线轴承Ⅱ、连杆销轴和销轴螺母与连杆的另一端活动连接。

工作原理：所述步进电机控制系统包含步进电机驱动模块、转速采集模块及单片机控制模块；外界设备转速通过接线端子与转速采集模块连接，转速采集模块采集到安装设备的转速后，为单片机控制模块提供输入信号，单片机控制模块解析出设备的运转频率后结合导杆不同有效长度对应的吸振频率，计算出步进电机的工作方向及步长，输出给步进电机驱动模块驱动步进电机工作。步进电机通过步进电机控制系统控制步进电机的转向及步长，步进电机驱动转盘转动，转盘转动带动连杆系统工作使导杆在直线轴承轴向上运动，实现调节导杆的长度即改变了吸振器系统的刚度单元，达到自适应调频的目的。

调频原理：依据径向简化频率方程(E为材料弹性模量，I为导杆截面惯性矩，m为质量块质量，L为质量块质心距离导杆固定端的距离)知，想要改变吸振器的频率主要可以通过调整质量m及导杆径向有效长度L。当材料已选定时，参数E不变；导杆不变时，参数I不变；当初始调整质量块确定后，整体质量已定，质量m不变；通过连杆系统调节导杆的有效距离L，从而改变频率。

自适应原理：单片机控制模块解析设备实时转速得到吸振器的频率，单片机控制模块查询出导杆有效长度对应不同吸振频率，得出步进电机的工作方向及步长，输出给步进电机驱动模块驱动步进电机工作，来驱动连杆系统动作改变导杆有效长度实现吸振器调频，达到能够实时跟踪设备转速变化来自适应调整吸振器频率的目的。

有益效果：