[发明专利]一种压电式智能动力吸振器

说明书

本发明实施例公开了一种压电式智能动力吸振器，涉及低频振动噪声控制及利用领域，能够多方向减振且自身特征参数可调。本发明包括：压电弹簧(3)和质量块(4)构成了压电式动力吸振器结构，控制系统(5)与所述压电式动力吸振器结构中的压电元件相连；联轴器(2)用于连接基础结构(1)和所述压电式动力吸振器结构，联轴器(2)与基础结构(1)通过螺栓紧固固定；压电弹簧(3)由弹簧结构和所述压电元件组成；所述压电元件用于改变弹簧结构的等效刚度和伸缩振荡过程中的等效阻尼；所述控制系统(5)具备自供电功能，通过控制所述压电元件两端的电压改变压电弹簧的等效刚度和阻尼。本发明适用于低频振动噪声控制及利用领域。

技术领域

本发明涉及低频振动噪声控制及利用领域，尤其涉及一种压电式智能动力吸振器。

背景技术

机械振动容易导致机器或主体结构本身的性能和可靠性降低，或者是影响以主体结构为平台的设备性能和可靠性降低，因此上述大多数机械振动需要消除或抑制。在众多减振方法中，动力吸振器具有成本低、效果好等特点，因此被广泛研究和运用。动力吸振器的基本工作原理是在被控主振动系统的特定部位附加一个具有质量、阻尼和刚度的子振荡系统即吸振器，通过合理的选择吸振器的相关参数进而改变主系统的振动状况，将振动的能量转移到吸振器上，使主系统振动减小。

然而在实际工程应用过程中，动力吸振器结构一旦设计加工完成，其特征参数难以实时调节，若主系统振动频率因为受到环境或自身结构的变化而发生变化，动力吸振器将无法及时获得理想的减振效果。

发明内容

本发明的实施例提供一种压电式智能动力吸振器，具有多方向减振，自身特征参数可调的功能。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

基础结构(1)，联轴器(2)，压电弹簧(3)，质量块(4)和与压电弹簧(3)中压电元件相连的控制系统(5)；压电弹簧(3)和质量块(4)构成了压电式动力吸振器结构，控制系统(5)与所述压电式动力吸振器结构中的压电弹簧(3)中压电元件相连；联轴器(2)用于连接基础结构(1)和所述压电式动力吸振器结构，联轴器(2)与基础结构(1)通过螺栓紧固固定；压电弹簧(3)由弹簧结构和集成在所述弹簧结构上的压电元件组成，所述压电元件用于改变所述弹簧结构的等效刚度和伸缩振荡过程中的等效阻尼；所述控制系统(5)通过控制所述压电元件两端的电压改变所述弹簧结构的等效刚度和阻尼。

具体的，控制系统(5)通过电感和压电元件形成等效LC振荡回路，并通过所述等效LC振荡回路中的电子开关的通断调整所述压电元件两端的电压；所述电子开关为场效应管开关或三极管开关。

控制系统(5)中的微处理器用于监测所述压电式智能动力吸振器的振动状态，并通过预设的控制算法进行逻辑判断后，输出驱动电平或驱动电流来触发所述电子开关的“闭合”或“断开”。

具体的，压电式动力吸振器结构通过联轴器(2)悬挂在基础结构(1)上。在优选方案中，基础结构(1)产生的机械振动为水平面内的低频振动，且振动频率不超过5Hz；和/或，基础结构(1)产生的机械振动为竖直平面内的低频振动，且振动频率不超过10Hz；其中，所述弹簧摆结构包括2个自由度：摆动自由度和弹簧伸缩振荡自由度。

具体的，压电弹簧(3)首尾端通过T型销分别与基础结构(1)和质量块(4)相连，压电弹簧(3)由金属夹片和U型金属销组成，在金属夹片的内表面和外表面上都贴有压电元件，组成压电弹簧(3)的金属夹片的数量≥1。

金属夹片由金属片通过弯折或者冲压成型，金属夹片的横截面形成不封口的三角形，包括至少n个弯折出的平面，每个平面包括内表面和外表面，总共2n个表面，n为正整数；每一个表面上粘贴压电元件，且压电弹簧(3)的等效刚度低于所述压电元件的刚度，所述压电元件为压电陶瓷片。