CN107869543B - 基于磁流变液的隔振装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于磁流变液的隔振装置，包括：钢丝绳隔振器，其包括上基座、下基座及钢丝绳；磁流变液阻尼器，其两端分别连接于上基座和下基座；及控制组件，其包括一用于检测下基座的第一加速度的第一加速度传感器、一用于检测上基座的第二加速度的第二加速度传感器及一控制器，控制器用于当第二加速度和第一加速度的比值大于或等于第一阈值时控制向磁流变液阻尼器输出电流。本发明将钢丝绳隔振器和磁流变液阻尼器结合为一体，其可在稳态振动时，控制器向磁流变液阻尼器的输出电流为零，其可减小隔振装置的阻尼以提高隔振效果，而在共振时其通过，控制器向磁流变液阻尼器输出电流，其可使得磁流变液阻尼器增加隔振装置的阻尼以抑制共振。

Description

基于磁流变液的隔振装置
技术领域
本发明涉及隔振技术，具体涉及一种基于磁流变液的隔振装置。
背景技术
近代舰载设备经常工作在宽频域和大量级振动的干扰环境中，如何解决这些设备的宽频域隔振、共振的抑制和冲击问题已经成为舰载设备隔振缓冲处理中的一个新课题。随之，对舰载设备的隔振器也提出了新的要求，即保证良好隔振的效果的同时，还要具有良好的隔离冲击作用。
此外，在船舰启动或者停泊过程中，舰船上设备往往会通过一个共振区，此时设备的振动幅值会比较大，控制设备的共振现象显得十分重要。且实际中许多舰载设备出现共振响应往往是不可避免的，因此，在解决舰载设备的普通隔振的同时，对共振现象加以抑制显得非常重要。同时，在***通过共振区时，增加***阻尼有利于抑制设备共振，但是在稳态振动时，减少***阻尼又能提高隔振效果。
目前舰载设备所采用的隔振器主要是金属隔振器、橡胶隔振器等被动方式，一般均具备较好的抗冲能力，但其阻尼不可调节，难以同时兼顾共振抑制、稳态隔振。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种基于磁流变液的隔振装置，解决现有技术中隔振器难以同时兼顾共振抑制、稳态隔振的技术问题。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种基于磁流变液的隔振装置，包括：
钢丝绳隔振器，其包括上基座、下基座及连接上基座和下基座的钢丝绳；
磁流变液阻尼器，其设于所述上基座和下基座之间且其两端分别连接于所述上基座和下基座；及
控制组件，其包括一用于检测所述下基座的第一加速度的第一加速度传感器、一用于检测所述上基座的第二加速度的第二加速度传感器及一控制器，所述控制器用于当第二加速度和第一加速度的比值大于或等于第一阈值时控制向磁流变液阻尼器输出电流。
优选的，所述控制器包括一用于采集第一加速度传感器检测第一加速度产生的第一加速度电信号的第一加速度信号采集模块、一用于将第一加速度信号和第二加速度信号分别处理为第一加速度数字信号和第二加速度数字信号的第一DSP模块、一用于根据第一加速度数字信号和第二加速度数字信号辨识第一加速度和第二加速度的第一辨识模块、一用于判断第二加速度与第一加速度的比值是否大于或等于第一阈值的第二判断模块及一用于当第二加速度与第一加速度的比值大于或等于第一阈值时向磁流变液阻尼器输出电流的第一电流输出模块。
优选的，所述控制组件还包括一用于检测上基座和下基座之间的相对位移的位移传感器，所述控制器还用于当上基座和下基座之间的相对位移大于第二阈值时控制向磁流变液阻尼器输出电流。
优选的，所述控制器还包括一用于采集位移传感器检测上基座和下基座之间的相对位移而产生相对位移电信号的相对位移信号采集模块、用于将相对位移电信号处理为相对位移数字信号的第二DSP模块、用于根据相对位移数字信号辨识上基座和下基座之间相对位移的第二辨识模块、用于判断上基座和下基座之间相对位移是否大于第二阈值的第二判断模块及一用于当上基座和下基座之间相对位移是否大于第二阈值时向磁流变液阻尼器输出电流的第二电流输出模块。
优选的，所述位移传感器为光电位移传感器，且其设置于所述上基座相对下基座一侧表面。
优选的，所述上基座和下基座上下对称设置，所述磁流变液阻尼器上下端分别连接所述上基座和下基座中部。
与现有技术相比，本发明将钢丝绳隔振器和磁流变液阻尼器结合为一体，其可在稳态振动时，控制器向磁流变液阻尼器的输出电流为零，其可减小隔振装置的阻尼以提高隔振效果，而在共振时其通过，控制器向磁流变液阻尼器输出电流，其可使得磁流变液阻尼器增加隔振装置的阻尼以抑制共振。
附图说明
图1是本发明的基于磁流变液的隔振装置的连接结构示意图；
图2是本发明的基于磁流变液的隔振装置的实际应用示意图；
图3是本发明的控制器的连接框图；
图4是本发明的上基座和下基座之间的相对位移随时间的变化曲线示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1～4，本发明提供了一种基于磁流变液的隔振装置10，包括：
钢丝绳隔振器11，其包括上基座111、下基座112及连接上基座111和下基座112的钢丝绳113；
磁流变液阻尼器12，其设于所述上基座111和下基座112之间且其两端分别连接于所述上基座111和下基座112；及
控制组件13，其包括一用于检测所述下基座112的第一加速度的第一加速度传感器131、一用于检测所述上基座111的第二加速度的第二加速度传感器132及一控制器133，所述控制器133用于当第二加速度和第一加速度的比值大于或等于第一阈值时控制向磁流变液阻尼器12输出电流。
如图1、图2、图3所示，其具体工作时，可将上基座111与防振设备20刚性连接，而下基座112则与基础构件30刚性连接，则振动可由基础构件30传递至防振设备20。当在稳态激励下，设置于下基座112上的第一加速度传感器131可实时检测基础构件30振动的第一加速度a1，而设置与上基座111的第二加速度传感器132则可实时检测防振设备20振动的第二加速度a2，设定第一阈值为m，在一定的激励平率f下，当a2/a1≥m时，则说明防振设备20振动幅度过大，控制器133控制向磁流变液阻尼器12输出电流，磁流变液阻尼器12产生阻尼，从而减小下基座112和上基座111之间的振动传递率，进而抑制共振；而当a2/a1＜m时，控制器133向磁流变液阻尼器12输出的电流为零，则以钢丝绳隔振器11为隔振主体，其与现有常规钢丝绳隔振器11的隔振效果基本相同。
如图3所示，本实施例所述控制器133包括一用于采集第一加速度传感器131检测第一加速度产生的第一加速度电信号的第一加速度信号采集模块133a、一用于采集第二加速度传感器132检测第二加速度产生的第二加速度电信号的第二加速度信号采集模块133k、一用于将第一加速度信号和第二加速度信号分别处理为第一加速度数字信号和第二加速度数字信号的第一DSP模块133b、一用于根据第一加速度数字信号和第二加速度数字信号辨识第一加速度和第二加速度的第一辨识模块133c、一用于判断第二加速度与第一加速度的比值是否大于或等于第一阈值的第一判断模块133d及一用于当第二加速度与第一加速度的比值大于或等于第一阈值时向磁流变液阻尼器12输出电流的第一电流输出模块133e。其具体进行信号处理时，由第一加速度传感器131和第二加速度传感器132分别检测下基座112和上基座111的加速度，以获取基础构件30和防振设备20的振动加速度，第一加速度传感器131和第二加速度传感器132检测加速度产生的第一加速度电信号和第二加速度电信号则由两个第一DSP模块133b分别处理为数字信号，并进行一些数字信号的常规处理，处理之后由两个第一辨识模块133c分别进行识别，识别后则由第一判断木块133d进行判断，当判断a2/a1≥m时，第一电流输出模块133e向磁流变液阻尼器12输出电流以使得磁流变液阻尼器12产生阻尼，其可增大隔振装置10的阻尼，减小下基座112和上基座111之间的振动传递率，进而达到抑制共振的目的。
如图1、图3所示，本实施例所述控制组件13还包括一用于检测上基座111和下基座112之间的相对位移的位移传感器134，所述控制器133还用于当上基座111和下基座112之间的相对位移大于第二阈值时控制向磁流变液阻尼器12输出电流。本实施例所述位移传感器134可采用光电位移传感器134，且其设置于所述上基座111相对下基座112一侧表面，具体设置与上基座111的下表面。当防振设备20在瞬态冲击激励下时，由于位移传感器134可实时检测上基座111和下基座112之间的相对位移，本实施例的上基座111和下基座112之间的相对位移指的是在未受到振作激励作用下上基座111和下基座112的间距与受到瞬态冲击激励后上基座111和下基座112的间距之间的差值。若设定的第二阈值为h0，当上基座111和下基座112之间的相对位移大于h0时，则控制器133控制向磁流变液阻尼器12输出电流，其可增大磁流变液阻尼器12的阻尼，进而增大隔振装置10的抗冲击能力。如图4所示，其为本实施例的隔振装置10的上基座111和下基座112之间的相对位移随之间t的变化曲线示意图，在t0时间内，上基座111和下基座112之间的相对位移小于或等于h0，控制器133向磁流变液阻尼器12输出的电流为零，在t1时间内，控制器133向磁流变液阻尼器12输出有大于零的电流，其可增大磁流变液阻尼器12的阻尼，进而增大隔振装置10的抗冲击能力。
如图3所示，所述控制器133还包括一用于采集位移传感器134检测上基座111和下基座112之间的相对位移而产生相对位移电信号的相对位移信号采集模块133f、用于将相对位移电信号处理为相对位移数字信号的第二DSP模块133g、用于根据相对位移数字信号辨识上基座111和下基座112之间相对位移的第二辨识模块133h、用于判断上基座111和下基座112之间相对位移是否大于第二阈值的第二判断模块133i及一用于当上基座111和下基座112之间相对位移是否大于第二阈值时向磁流变液阻尼器12输出电流的第二电流输出模块133j，其可将相对位移信号采集模块133f采集的相对文艺电信号处理为数字信号，并通过第二辨识模块133h辨识后与第二阈值进行比较判断，当其大于第二阈值时，第二电流输出模块133j则向磁流变液阻尼器12输出电流，以增大磁流变液阻尼器12的阻尼，进而增大隔振装置10的抗冲击能力。
如图1所示，为了提高磁流变液阻尼器12产生的作用力的稳定性和均衡性，本实施例所述上基座111和下基座112上下对称设置，所述磁流变液阻尼器12上下端分别连接所述上基座111和下基座112中部。而且，本实施例的第一加速度传感器131、第二加速度传感器132分别设置于下基座112的上端面及上基座111的下端面，其可避免第一加速度传感器131影响下基座112与与基础构件30连接，以及第二加速度传感器132影响上基座111与防振设备20的连接。
与现有技术相比，本发明将钢丝绳隔振器11和磁流变液阻尼器12结合为一体，其可在稳态振动时，控制器133向磁流变液阻尼器12的输出电流为零，其可减小隔振装置10的阻尼以提高隔振效果，而在共振时其通过，控制器133向磁流变液阻尼器12输出电流，其可使得磁流变液阻尼器12增加隔振装置10的阻尼以抑制共振；同时，当上基座111和下基座112之间的相对位移过大时，控制器133控制向磁流变液阻尼器12输出电流，其可增大磁流变液阻尼器12的阻尼，进而增大隔振装置10的抗冲击能力。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于磁流变液的隔振装置，其特征在于，包括：
钢丝绳隔振器，其包括上基座、下基座及连接上基座和下基座的钢丝绳；
磁流变液阻尼器，其设于所述上基座和下基座之间且其两端分别连接于所述上基座和下基座；及
控制组件，其包括一用于检测所述下基座的第一加速度的第一加速度传感器、一用于检测所述上基座的第二加速度的第二加速度传感器及一控制器，所述控制器用于当第二加速度和第一加速度的比值大于或等于第一阈值时控制向磁流变液阻尼器输出电流；所述控制组件还包括一用于检测上基座和下基座之间的相对位移的位移传感器，所述控制器还用于当上基座和下基座之间的相对位移大于第二阈值时控制向磁流变液阻尼器输出电流。
2.根据权利要求1所述的基于磁流变液的隔振装置，其特征在于，所述控制器包括一用于采集第一加速度传感器检测第一加速度产生的第一加速度电信号的第一加速度信号采集模块、一用于采集第二加速度传感器检测第二加速度产生的第二加速度电信号的第二加速度信号采集模块、一用于将第一加速度信号和第二加速度信号分别处理为第一加速度数字信号和第二加速度数字信号的第一DSP模块、一用于根据第一加速度数字信号和第二加速度数字信号辨识第一加速度和第二加速度的第一辨识模块、一用于判断第二加速度与第一加速度的比值是否大于或等于第一阈值的第一判断模块及一用于当第二加速度与第一加速度的比值大于或等于第一阈值时向磁流变液阻尼器输出电流的第一电流输出模块。
3.根据权利要求1所述的基于磁流变液的隔振装置，其特征在于，所述控制器还包括一用于采集位移传感器检测上基座和下基座之间的相对位移而产生相对位移电信号的相对位移信号采集模块、用于将相对位移电信号处理为相对位移数字信号的第二DSP模块、用于根据相对位移数字信号辨识上基座和下基座之间相对位移的第二辨识模块、用于判断上基座和下基座之间相对位移是否大于第二阈值的第二判断模块及一用于当上基座和下基座之间相对位移是否大于第二阈值时向磁流变液阻尼器输出电流的第二电流输出模块。
4.根据权利要求1所述的基于磁流变液的隔振装置，其特征在于，所述位移传感器为光电位移传感器，且其设置于所述上基座相对下基座一侧表面。
5.根据权利要求1所述的基于磁流变液的隔振装置，其特征在于，所述上基座和下基座上下对称设置，所述磁流变液阻尼器上下端分别连接所述上基座中部和下基座中部。
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