[发明专利]一种基于智能弹簧的可调谐动力吸振器及控制方法

说明书

本发明涉及一种基于智能弹簧的可调谐动力吸振器及控制方法，可调谐动力吸振器包括与主系统相连的智能弹簧。其中，智能弹簧包括主支撑弹簧、副支撑弹簧、压电陶瓷作动器及一对可控摩擦盘。本发明在传统的可调谐动力吸振器的基础上，使用智能弹簧代替磁流变弹性体，设计了一种基于智能弹簧的可调谐动力吸振器。该动力吸振器可以通过外加电压，控制其自身的刚度及阻尼变化，从而使其固有频率能适应外界激励频率的变化，达到更好地减振效果。

技术领域

本发明涉及振动控制领域的减振装置，具体是一种基于智能弹簧的可调谐动力吸振器。

背景技术

动力吸振器是一种包含有质量、弹簧、阻尼等元件的自由振动系统。它通过弹性元件与阻尼元件把吸能质量块与主振系统相关联，对主系统的振动进行抑制，是一种常用的减振装置。

动力吸振器的减振机理如下：主系统在外部激励作用下产生的振动传递到动力吸振器上，使动力吸振器与主系统之间发生相对运动。外部激励的振动能量由此发生分配转移，由主系统转移到动力吸振器上。因此，主系统的振动得到抑制。相比于其他的减振装置，动力吸振器结构原理简单，制造方便，具有较好的减振效果，在很多机械设备中得到了广泛的使用。但传统的动力吸振器只能在预期频率下工作，当外界激励频率发生变化时则无法起到减振的作用。可调谐动力吸振器可以改变自身的结构参数如等效刚度等，使其固有频率发生变化，以适应不同频率的外界激励力，达到更好的减振效果。

传统的可调谐动力吸振器使用磁流变弹性体、形状记忆合金等材料构建其支撑系统。这些材料在磁场或温度的变化下，其力学参数会发生变化。利用这一特性，当改变外界磁场的强度大小或温度高低，动力吸振器的刚度就会发生变化，引起固有频率的变化。因此，动力吸振器的固有频率能通过改变外界控制条件进行调节，以实现对外界激励频率的追踪，达到最优的减振效果。但是这种动力吸振器的调节方式较为复杂，刚度调节的范围也较小且非线性较强。因此，传统的可调谐动力吸振器的减振效果并不理想。

发明内容

发明目的：本发明提出了一种基于智能弹簧的可调谐动力吸振器。该动力吸振器可以对振动系统进行减振，并可进行调谐。

本发明同时提供该可调谐动力吸振器的控制方法。

为达到这一目的，本发明可调谐动力吸振器采用如下技术方案：

一种基于智能弹簧的可调谐动力吸振器，包括主系统、智能弹簧系统、吸能质量块，智能弹簧系统包括承载吸能质量块的支撑座、主支撑弹簧、副支撑弹簧、安装在支撑座下表面的两个外摩擦盘、位于两个外摩擦盘之间的压电陶瓷作动器，所述压电陶瓷作动器的两端分别安装两个内摩擦盘；主支撑弹簧的下端与主系统固定，主支撑弹簧的上端与支撑座下表面固定；副支撑弹簧的下端与主系统固定；副支撑弹簧的上端与压电陶瓷作动器固定；压电陶瓷作动器的两端的两个内摩擦盘分别面对两个外摩擦盘；

所述压电陶瓷作动器具有第一状态及第二状态，当压电陶瓷作动器处于第一状态时，内摩擦盘与外摩擦盘不接触；当压电陶瓷作动器伸长后达到第二状态，处于第二状态时，内摩擦盘与外摩擦盘接触并产生滑动摩擦力。

进一步的，还包括第三状态，当压电陶瓷作动器自第二状态继续伸长后达到第三状态，处于第三状态时，内摩擦盘与外摩擦盘接触并相对固定，内摩擦盘与外摩擦盘产生静摩擦力。

进一步的，主支撑弹簧与副支撑弹簧平行布置而构成两条载荷传递路径。

进一步的，所述主系统为动力吸振器减振对象；外界激励经主系统传递到智能弹簧系统上。

上述可调谐动力吸振器的控制方法可采用以下技术方案：