CN108799394B - 动力吸振器与吸振器群*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种动力吸振器，包含刚性框架(100)与质量体(110)，所述刚性框架(100)中设置有空腔，空腔内部空间形成容物空间，所述质量体(110)安装在容物空间中，容物空间中除去质量体(110)所占空间的剩余空间形成填充空间(120)；质量体(110)通过以下任一种结构或全部结构与刚性框架(100)相连：填满填充空间(120)的阻尼液体(130)；设置的弹性件(140)。本发明还提供了一种包含上述动力吸振器的吸振器群***。本发明可以通过胶结等多种方式直接安装在例如建筑、桥梁、铁路导轨、风机塔体等结构上，对原有结构不影响，安装方便可靠。

Description

动力吸振器与吸振器群***

技术领域

本发明涉及吸振领域，具体地，涉及动力吸振器与吸振器群***。

背景技术

吸振为减少各类机械中不需要的机械振动的措施。在实际工作中，人们常常采取仅使机械中某关键部位的和某频率范围内的振动衰减的措施，因此振动不能完全消除。一般的减振措施有减小激励作用、避开共振区、增加阻尼和使用减振器。

专利文献CN207209687U提供了一种轿底吸振块，包括上垫板、下垫板、吸振层，所述的上垫板和下垫板为长方形金属板，两者之间设有吸振层，所述的吸振层内部设有通孔，侧壁设有一条环形凹槽。据该专利文献自述优点在于：通孔内部设有若干弹簧，弹簧的设计增强了吸振块的吸振能力；吸振层侧壁设有环形凹槽，使得吸振块受压时增大了本身的受压空间；垫板边缘采用圆角设计，提高了吸振块的吸振能力，表面刻有菱形纹路，增强了摩擦效果，便于吸振块的固定；固定孔设有防震垫圈，提高了吸振块的工作效果。但是该专利文献提供的结构一方面应用面较窄，无法适用于建筑、轨道等场合，另一方面，仅能够对上下方向的振动进行有效吸收，而对于其他维度的振动吸收能力较差。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种动力吸振器与吸振器群***。

根据本发明提供的动力吸振器，包含刚性框架与质量体，所述刚性框架中设置有空腔，空腔内部空间形成容物空间，所述质量体安装在容物空间中，容物空间中除去质量体所占空间的剩余空间形成填充空间；

质量体通过以下任一种结构或全部结构与刚性框架相连：

--填满填充空间的阻尼液体；

--设置的弹性件。

优选地，所述阻尼液体为磁流变液体；动力吸振器还包含控制磁体；

控制磁体安装在刚性框架和/或质量体。

优选地，所述控制磁体包含电磁体，安装在刚性框架、质量体上的电磁体分别形成第一电磁体、第二电磁体。

优选地，多个第一电磁体包覆在刚性框架的外侧，多个第一电磁体之间并联和/或串联布置。

优选地，所述质量体包含以下任一种或任多种结构：

--铁磁体；

--永磁体；

--导磁体；

--非导磁体。

优选地，质量体上紧固连接或一体成型有挡块，多个挡块分布在质量体的外周面上；

挡块与刚性框架内壁之间存在流道间隙，所述流道间隙用于磁流变液体通过。

优选地，质量体中设置有通孔流道，多个通孔流道之间全部连通、部分连通或不连通。

优选地，质量体包含了刚性主体与内嵌永磁体，

刚性框架上设置有外置永磁体作为控制磁体。

优选地，在控制磁体作用下，磁流变液体中的磁性颗粒发生聚集，构成连接在刚性框架与质量体之间的转轴。

本发明还提供了一种吸振器群***，包含被控对象与上述的动力吸振器，一个或多个动力吸振器安装在被控对象上。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明可以通过胶结等多种方式直接安装在例如建筑、桥梁、铁路导轨、风机塔体等结构上，对原有结构不影响，安装方便可靠；

2、本发明具有关于平动和/或转动的一维至六维方向振动吸收抑制潜力；

3、本发明具有自适应能力，针对被控状态的时变状态，动态跟踪可调或自适应至最优工作状态；

4、本发明还能通过阵列化或组合的方式形成吸振器群***，更有效地吸收大尺寸被控对象的振动。

5、本发明能够通过多种方式实现对自身阻尼的调节，不仅能够有效提高吸收振动频率带宽，还能适应复杂环境的使用需求。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为吸振器群***结构示意图；

图2为基础实施例中动力吸振器结构示意图；

图3为实施例1中仅设置第一电磁体时结构示意图；

图4为实施例1中仅设置第二电磁体时结构示意图；

图5为实施例1中同时设置第一电磁体与第二电磁体时结构示意图；

图6为实施例2中动力吸振器结构示意图；

图7为实施例3中动力吸振器结构示意图；

图8为实施例4中第一个优选例中动力吸振器结构示意图；

图9为实施例4中第二个优选例中动力吸振器结构示意图；

图10为实施例4中第三个优选例中动力吸振器结构示意图；

图11为实施例5中动力吸振器在空间直角坐标系中XY平面上内部结构图；

图12为实施例5中动力吸振器在空间直角坐标系中YZ平面上内部结构图；

图13为动力吸振器吸收扭转振动原理图。

图中示出：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图2所示，基础实施例中，本发明提供的动力吸振器包含刚性框架100与质量体110，所述刚性框架100中设置有空腔，空腔内部空间形成容物空间，所述质量体110安装在容物空间中，容物空间中除去质量体110所占空间的剩余空间形成填充空间120；

质量体110通过以下任一种结构或全部结构与刚性框架100相连：

--填满填充空间120的阻尼液体130；

--设置的弹性件140。

实际应用中，可根据被控对象240的主要振动频率带对以下任一个或任多个内容进行调整，阻尼液体130的粘性、弹性件140的弹性、质量体110的质量大小、分布以及材质，以实现对动力吸振器自身固有频率的调整，进而实现与被控对象240的频率对应，能量最大化传递到动力吸振器的110上，达到被控对象240不振动或振动衰减的效果。

下面对基础实施例的优选例进行说明。

如图3至图5所示，实施例1中，所述阻尼液体130为磁流变液体150；动力吸振器还包含控制磁体，本实施例中，控制磁体为电磁体，所述电磁体安装在刚性框架100和/或质量体110上；

所述质量体110包含以下任一种或任多种结构：

--铁磁体；

--永磁体；

--导磁体；

--非导磁体。

安装在刚性框架100上的电磁体、安装在质量体110上的电磁体分别定义为第一电磁体160、第二电磁体170，图3、图4、图5分别展示了仅设置第一电磁体160、仅设置第二电磁体170、同时设置第一电磁体160与第二电磁体170这三种情况下的优选结构。实际应用中，所述电磁体可以设置多个，通过针对这些电磁体进行通断电的组合，以给定电磁场进行加载，实现磁流体阻尼的调节，例如，同等器件体积下，使磁流变液体150阻尼，或磁力阻尼力/系数在相同体积下达到最大。优选地，所述质量体110以选择大比重材料为优先。优选地，所述电磁体可以是单纯的电磁线圈，还可以是电磁线圈加铁芯结构。

电磁铁加电磁吸力后，能够实现磁弹性的变化和/或刚度的变化。具体地，当采用磁流变液体150与弹性件140，通过复合的弹性改变，实现阻尼和刚度同时可控；当质量体110为非电磁体，则仅仅阻尼变化；当阻尼液体130为一般流体，如非磁流变液体时，则仅仅刚度变化。

如图6所示，实施例2中，所述质量体110上紧固连接或一体成型有挡块180，多个挡块180分布在质量体110的外周面上，挡块180与刚性框架100内壁之间存在流道间隙190，该流道间隙190用于磁流变液体150通过。在如图6所示的横截面上，所述流道间隙190的其中一条边界呈方波形状，也就是说，流道间隙190存在宽度方向尺寸的变化。一方面，流道间隙190中较窄的部分流动阻力增大，能够提高磁阻尼；另一方面，挡块180的上端面能够有效阻挡磁性颗粒朝向刚性框架100下方内壁的沉积；此外，在外部磁场的作用下，流道间隙190中更容易发生磁性颗粒的聚集，从而出现固体化倾向，构成转轴的结构，进而吸收扭动对应维度的振动。

如图7所示，实施例3中，质量体110中设置有通孔流道200，多个通孔流道200之间全部连通、部分连通或不连通。磁流变液体150在通孔流道200中流动时会存在阻力，进而实现磁流体阻尼的调节。

实施例4中，动力吸振器可以是上述各个技术特征之间的任意组合。如图8所示，第一个优选例中，质量体110包含了刚性主体210与内嵌永磁体220，刚性主体210外壁面上设置有挡块180，刚性框架100上设置有外置永磁体230作为控制磁体。实际应用中，内嵌永磁体220磁场强度和体积质量大小视被控对象240的振动频率、质量和带宽确定。如图9所示，第二个优选例中，将上述的内嵌永磁体220、外置永磁体230分别替换成第二电磁体170、第一电磁体160。如图10所示，第三个优选例中，质量体110中还设置有通孔流道200，并将第二电磁体170的数量设置成多个，另外还将挡块180替换成了弹性件140。综上，本实施例中，通过控制调整弹性件140、质量体110、永磁体、电磁体、磁流变液体150、磁路材料、通孔流道200、各个结构材料、尺寸、质量，以及电磁永磁铁磁组合方式、个数、排布阵列、电流/电磁场施加强度等，都可以主动或被动调节而体现最佳效果或智能化对时变被控对象240的控制效果。

如图11至图13所示，实施例5中，设置有多个第一电磁体160包覆在刚性框架100的外侧，多个第一电磁体160之间并联和/或串联布置，通过控制各个第一电磁体160的通断电，一方面能够调节本发明在平移方向的运动阻尼，起到对被控对象240平动振动吸收的功能；另一方面，如图13所示，可以通过部分第一电磁体160的通电，使得磁流变液体150中的磁性颗粒在某一区域内聚集，并出现固体化的特性，构成转轴结构，从而使得质量体110能够进行转动，以吸收被控对象240的扭转振动。总之，在单独磁力或组合磁力约束下，质量体110可以绕对称或非对称轴的转动，或期望转动方向上的刚度变化控制，进而实现振动或扭转振动的控制。因此，本发明中平转动组合可以实现多维度振动的吸收，基于主动阻尼或主动刚度调节，完成对被控对象240的主动或自适应振动的抑制。另外，根据实际需求，可以设计成一维至六维方向的振动吸收抑制结构。优选地，所述刚性框架100为立方体形，当然，进一步优选地，刚性框架100也可以是椭球形、球形、半球形或不规则形状等。

如图1所示，本发明提供的动力吸振器可以通过紧固件、粘结、焊接、磁力***等方式直接安装在被控对象240上，对原有结构不影响，实际应用中，也可以利用原有结构进行嵌入式的安装，例如在嵌入安装在工字型材的两个翼板之间。由于本发明安装形式多样，振动吸收维度能够灵活控制，因此还能广泛应用于建筑、桥梁、风机塔体以及机床、交通工具等设备上。此外，动力吸振器具有自适应能力，针对被控状态的时变状态，结合内置或外置的振动检测传感器进行检测后的动态跟踪可调或自适应至最优工作状态，同时，本发明还能通过阵列化或组合的方式形成吸振器群***，更有效地吸收大尺寸被控对象240的振动。

本发明还提供了一种吸振器群***，包含被控对象240与上述的动力吸振器，一个或多个动力吸振器安装在被控对象240上。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (7)

1.一种动力吸振器，其特征在于，包含刚性框架(100)与质量体(110)，所述刚性框架(100)中设置有空腔，空腔内部空间形成容物空间，所述质量体(110)安装在容物空间中，容物空间中除去质量体(110)所占空间的剩余空间形成填充空间(120)；

质量体(110)通过以下任一种结构或全部结构与刚性框架(100)相连：

--填满填充空间(120)的阻尼液体(130)；

--设置的弹性件(140)；

所述阻尼液体(130)为磁流变液体(150)；动力吸振器还包含控制磁体；

控制磁体安装在刚性框架(100)和/或质量体(110)；

质量体(110)上紧固连接或一体成型有挡块(180)，多个挡块(180)分布在质量体(110)的外周面上；

挡块(180)与刚性框架(100)内壁之间存在流道间隙(190)，所述流道间隙(190)用于磁流变液体(150)通过；

在控制磁体作用下，磁流变液体(150)中的磁性颗粒发生聚集，构成连接在刚性框架(100)与质量体(110)之间的转轴。

2.根据权利要求1所述的动力吸振器，其特征在于，所述控制磁体包含电磁体，安装在刚性框架(100)、质量体(110)上的电磁体分别形成第一电磁体(160)、第二电磁体(170)。

3.根据权利要求2所述的动力吸振器，其特征在于，多个第一电磁体(160)包覆在刚性框架(100)的外侧，多个第一电磁体(160)之间并联和/或串联布置。

4.根据权利要求1所述的动力吸振器，其特征在于，所述质量体(110)包含以下任一种或任多种结构：

--铁磁体；

--永磁体；

--导磁体；

--非导磁体。

5.根据权利要求1所述的动力吸振器，其特征在于，质量体(110)中设置有通孔流道(200)，多个通孔流道(200)之间全部连通、部分连通或不连通。

6.根据权利要求1所述的动力吸振器，其特征在于，质量体(110)包含了刚性主体(210)与内嵌永磁体(220)，

刚性框架(100)上设置有外置永磁体(230)作为控制磁体。

7.一种吸振器群***，其特征在于，包含被控对象(240)与权利要求1至6任一项所述的动力吸振器，一个或多个动力吸振器安装在被控对象(240)上。

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