專利名稱：基于振動能量回收的自供電阻尼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于振動控制技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用的減振器，具體涉及一種基于振動能量回收的自供電阻尼器。
背景技術(shù)：
液壓阻尼器在交通工具、機械設(shè)備等的振動控制領(lǐng)域已有廣泛應(yīng)用。早期的被動式液壓阻尼器結(jié)構(gòu)簡單、成本低、技術(shù)較成熟，但因阻尼不可調(diào)，其減振效果及環(huán)境的適應(yīng)性較差，不適于某些要求振動控制效果較好的場合，如汽車發(fā)動機及車架懸置、大型精密儀器設(shè)備減振等。因此，人們提出了主動式、半主動式可調(diào)液壓阻尼器，即利用電機驅(qū)動液壓泵提供動力、并由電磁換向/溢流/減壓閥進(jìn)行控制的主動式可調(diào)阻尼器，如中國實用新型專利CN1367328A、CN101392809A等。比之于被動式不可調(diào)液壓阻尼器，主動式可調(diào)液壓阻尼器的控制效果好、振動環(huán)境的適應(yīng)能力強，已在汽車主動懸置等方面獲得成功應(yīng)用；但現(xiàn)有的主動式液壓阻尼調(diào)節(jié)技術(shù)也存在一些不足，如:①需要較大的泵站進(jìn)行驅(qū)動、多個電磁閥進(jìn)行聯(lián)合控制，②需要傳感器進(jìn)行振動狀態(tài)的檢測，③需要持續(xù)的外部能量供應(yīng)。因此，現(xiàn)有的主動式可調(diào)液壓阻尼器的系統(tǒng)體積龐大、連接及控制較復(fù)雜、可靠性較低，在應(yīng)用上存在一定的局限性。鑒于現(xiàn)有壓電及液壓主動振動控制技術(shù)自身結(jié)構(gòu)、控制能力以及依賴外界能量供應(yīng)等問題，申請人曾提出一種基于壓電疊堆換能器與流體耦合作用回收能量并進(jìn)行阻尼調(diào)節(jié)的自供能可調(diào)阻尼器，即中國專利201110275849.6。為使該類壓電液壓阻尼器具有較好的能量回收和阻尼調(diào)節(jié)效果，整個系統(tǒng)必須施加足夠的背壓，以便提高系統(tǒng)內(nèi)流體剛度及其響應(yīng)特性。在這種工作模式下，壓電疊堆在非工作時就已承受了較大的流體作用力，從而降低其工作時的發(fā)電能力及控制能力；此外，該類阻尼器因壓電疊堆與液壓缸串聯(lián)配置，總的縱向尺度過大，不適于液壓缸行程較大且縱向安裝尺寸受限的應(yīng)用場合。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型提供一種基于振動能量回收的自供電阻尼器，以解決現(xiàn)有的主動式可調(diào)液壓阻尼器的系統(tǒng)體積龐大、連接及控制較復(fù)雜、可靠性較低，在應(yīng)用上存在一定的局限性的問題。本實用新型采取的技術(shù)方案是:上殼體和下殼體通過螺釘連接并構(gòu)成一組壓縮缸和一個阻尼缸；兩個端蓋分別通過螺釘固定在上殼體及下殼體上，并依次將壓電疊堆型俘能器和頂塊壓接在上殼俘能腔及下殼俘能腔內(nèi)；雙桿活塞置于壓縮缸腔內(nèi)并將其分隔成上壓縮腔和下壓縮腔，雙桿活塞的上活塞桿和下活塞桿分別壓在置于上殼俘能腔和下殼俘能腔內(nèi)的頂塊上，上活塞桿與上殼俘能腔底孔之間、以及下活塞桿與下殼俘能腔頂孔之間均設(shè)有密封圈；單桿活塞置于阻尼缸腔內(nèi)并將其分隔成上阻尼腔和下阻尼腔；上阻尼腔通過管路與蓄能器連通、還通過下殼體內(nèi)壁上的通孔一與上殼流體腔及上壓縮腔連通；下阻尼腔通過下殼體上的通孔二與下壓縮腔連通；單桿活塞下表面壓接有彈簧、上表面通過螺釘與活塞桿端部法蘭連接；活塞桿內(nèi)腔中裝有壓電疊堆型驅(qū)動器，所述驅(qū)動器依次將閥芯和蝶形彈簧壓接在單桿活塞內(nèi)；上阻尼腔和下阻尼腔通過單桿活塞上的左閥孔和右閥孔、以及閥芯上的環(huán)槽相連通；所述左閥孔、右閥孔、及環(huán)槽共同構(gòu)成阻尼閥孔；置于上殼俘能腔及下殼俘能腔內(nèi)的俘能器、以及置于活塞桿內(nèi)腔中的驅(qū)動器分別通過導(dǎo)線組一、導(dǎo)線組二及導(dǎo)線組三與電控單元連接。本實用新型的一種實施方式是，上殼俘能腔及下殼俘能腔的數(shù)量均為1-20個；當(dāng)所述上殼俘能腔及下殼俘能腔的數(shù)量為兩個以上時，置于各上殼俘能腔和各下殼俘能腔內(nèi)的俘能器分別采用并聯(lián)方式連接，再分別與電控單元相連。在非工作狀態(tài)下，單桿活塞在彈簧、振動體及流體壓力作用下處于平衡狀態(tài)，相互連通的上壓縮腔、下壓縮腔、上阻尼腔及下阻尼腔內(nèi)流體壓力相等，均為蓄能器的預(yù)置壓力，雙桿活塞因上下表面所受流體作用力相等而處于平衡狀態(tài)，又因雙頭活塞的上下活塞桿通過密封圈密封，此時俘能器不受外力作用、無電壓生成；同時，驅(qū)動器無電壓輸入，閥芯處于自然狀態(tài)、阻尼閥孔開度最大，即單桿活塞上的左閥孔和右閥孔與閥芯上的環(huán)槽之間的通流間隙最大、阻尼最小。進(jìn)入穩(wěn)態(tài)工作后，單桿活塞隨振動體上下振動而運動，使系統(tǒng)內(nèi)流體的壓力分布狀態(tài)以及雙桿活塞的受力狀態(tài)發(fā)生變化，從而使置于上殼俘能腔及下殼俘能腔內(nèi)的俘能器伸長或縮短，并將流體的壓力能轉(zhuǎn)換成電能，此為發(fā)電過程；所生成電能經(jīng)電控單元轉(zhuǎn)換處理后輸出給驅(qū)動器，驅(qū)動器通過伸長或縮短帶動閥芯上下運動，從而改變阻尼閥孔的通流面積，此為阻尼調(diào)節(jié)過程。與傳統(tǒng)的可調(diào)式液壓阻尼器相比，本實用新型的特色與優(yōu)勢在于:①無需外界供能、可靠性高，不會因能量不足而影響控制效果；②無需額外的傳感器，環(huán)境適應(yīng)性強、控制方法簡單，根據(jù)振動情況即電壓信號自動調(diào)整阻尼；③結(jié)構(gòu)簡單、體積小、集成度高、密封性好，無需電機、泵、電磁閥等外圍設(shè)備不產(chǎn)生/不受電磁干擾，更適用于強磁場、強輻射的環(huán)境。因此，本實用新型的壓電疊堆式自供能可調(diào)液壓阻尼器除了適用于大型的交通工具及機床設(shè)備外，也適于航空航天、智能結(jié)構(gòu)等微小系統(tǒng)和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。與現(xiàn)有的壓電疊堆式自供能可調(diào)液壓阻尼器相比，本實用新型的特色與優(yōu)勢:①俘能器與活塞桿橫向排列，可有效降低阻尼器的縱向尺寸，適于大行程及縱向安裝空間受限的場合；②驅(qū)動器活塞桿內(nèi)部，可采用較長的壓電疊堆實現(xiàn)大范圍的阻尼調(diào)節(jié)；③俘能器端部通過密封圈與液體隔絕，非工作狀態(tài)時不受流體壓力作用，發(fā)電能力及效率高。

圖1是本實用新型一個較佳實施例的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖2是圖1的俯視圖；圖3是圖1的I部放大圖；圖4是本實用新型一個較佳實施例上殼體的結(jié)構(gòu)剖示圖；圖5是圖4的俯視圖；圖6是本實用新型一個較佳實施例下殼體的結(jié)構(gòu)剖視具體實施方式
上殼體I和下殼體2通過螺釘連接并構(gòu)成一組壓縮缸A和一個阻尼缸B ;兩個端蓋3分別通過螺釘固定在上殼體I及下殼體2上，并依次將壓電疊堆型俘能器4和頂塊5壓接在上殼俘能腔CH及下殼俘能腔CH’內(nèi)；雙桿活塞6置于壓縮缸腔C2內(nèi)并將其分隔成上壓縮腔C21和下壓縮腔C22，雙桿活塞6的上活塞桿601和下活塞桿602分別壓在置于上殼俘能腔CH及下殼俘能腔CH’內(nèi)的頂塊5上，上活塞桿601與上殼俘能腔CH底孔102之間、以及下活塞桿602與下殼俘能腔CH’頂孔205之間均設(shè)有密封圈12 ;單桿活塞8置于阻尼缸腔C3內(nèi)并將其分隔成上阻尼腔C31和下阻尼腔C32 ;上阻尼腔C31通過管路與蓄能器14連通、還通過下殼體2的內(nèi)壁202上的通孔一 204與上殼流體腔Cl及上壓縮腔C21連通；下阻尼腔C32通過下殼體2上的通孔二 203與下壓縮腔C22連通；單桿活塞8的下表面壓接有彈簧7、上表面通過螺釘與活塞桿11的端部法蘭1101連接；活塞桿11的內(nèi)腔1102內(nèi)裝有壓電疊堆型驅(qū)動器13，所述驅(qū)動器13依次將閥芯9和蝶形彈簧10壓接在單桿活塞8內(nèi)；上阻尼腔C31和下阻尼腔C32通過單桿活塞8上的左閥孔801和右閥孔802、以及閥芯9上的環(huán)槽901相連通；單桿活塞8上的左閥孔801和右閥孔802、以及閥芯9上的環(huán)槽901共同構(gòu)成阻尼閥孔；置于上殼俘能腔CH及下殼俘能腔CH’內(nèi)的俘能器4、以及置于活塞桿11內(nèi)腔1102中的驅(qū)動器13分別通過導(dǎo)線組一 17、導(dǎo)線組二 15及導(dǎo)線組三16與電控單元18連接。上殼俘能腔CH及下殼俘能腔CH’的數(shù)量均為1-20個；當(dāng)上殼俘能腔CH及下殼俘能腔CH’的數(shù)量為兩個以上時，置于各上殼俘能腔CH和各下殼俘能腔CH’內(nèi)的俘能器4分別采用并聯(lián)方式連接，再分別與電控單元18相連。在非工作狀態(tài)下，單桿活塞8在彈簧7、振動體M及流體壓力作用下處于平衡狀態(tài)，相互連通的上壓縮腔C21、下壓縮腔C22、上阻尼腔C31及下阻尼腔C32內(nèi)流體壓力相等，均為蓄能器14的預(yù)置壓力，雙桿活塞6因上下表面所受流體作用力相等而處于平衡狀態(tài)，又因雙頭活塞6的上活塞桿601及下活塞桿602通過密封圈12密封，此時俘能器4不受外力作用、無電壓生成；同時，驅(qū)動器13無電壓輸入，閥芯9處于自然狀態(tài)、阻尼閥孔開度最大，即單桿活塞8上的左閥孔801和右閥孔802與閥芯9上的環(huán)槽901之間的通流間隙最大、阻尼最小。進(jìn)入穩(wěn)態(tài)工作后，單桿活塞8隨振動體M上下振動而運動，使系統(tǒng)內(nèi)流體的壓力分布狀態(tài)以及雙桿活塞6的受力狀態(tài)發(fā)生變化，從而使置于上殼俘能腔CH及下殼俘能腔CH’內(nèi)的俘能器4伸長或縮短，并將流體的壓力能轉(zhuǎn)換成電能，此為發(fā)電過程；所生成電能經(jīng)電控單元18轉(zhuǎn)換處理后輸出給驅(qū)動器13，驅(qū)動器13通過伸長或縮短帶動閥芯9上下運動，從而改變阻尼閥孔的通流面積，此為阻尼調(diào)節(jié)過程。在穩(wěn)態(tài)工作、且單桿活塞8受振動體M作用向上運動時，上阻尼腔C31及與其連通的上壓縮腔C21內(nèi)流體壓力增加，下阻尼腔C32及與其連通的下壓縮腔C22內(nèi)流體壓力降低，雙桿活塞6在流體壓力作用下向下運動，上殼俘能腔CH內(nèi)的俘能器4受雙桿活塞6作用力減小、并在自身彈性力的作用下恢復(fù)伸長，下殼俘能腔CH’內(nèi)的俘能器4因受雙桿活塞6作用力增加而并被壓縮；相反，當(dāng)單桿活塞8受振動體M作用向下運動時，上阻尼腔C31及與其連通的上壓縮腔C21內(nèi)流體壓力降低，下阻尼腔C32及與其連通的下壓縮腔C22內(nèi)流體壓力增加，雙桿活塞6在流體壓力作用下向上運動，上殼俘能腔CH內(nèi)的俘能器4因受雙桿活塞6作用力增加而并被壓縮，下殼俘能腔CH’內(nèi)的俘能器4因受雙桿活塞6作用力減小恢復(fù)伸長；置于上殼俘能腔CH及下殼俘能腔CH’內(nèi)俘能器4的伸長和被壓縮過程中均有電能的生成。[0020]因俘能器4所生成電壓的高低取決于雙桿活塞6即振動體M的振動強度，故所述俘能器4還兼具振動體振動狀態(tài)的檢測功能。電控單元18根據(jù)俘能器4所產(chǎn)生電壓信號控制驅(qū)動器13所被施加電壓的大小及通斷時間。通電或施加電壓增加時，驅(qū)動器13伸長并帶動閥芯9向下運動，從而減小阻尼閥孔的通流面積、增加阻尼；斷電或施加電壓降低時，驅(qū)動器13縮短，閥芯9在蝶形彈簧10的作用下向上運動，使阻尼閥孔的通流面積增加、阻尼降低；驅(qū)動器13在電壓作用下的伸長或縮短帶動了閥芯9的上下運動，從而起到了阻尼的調(diào)節(jié)功能。
權(quán)利要求1.基于振動能量回收的自供電阻尼器，其特征在于:上殼體和下殼體通過螺釘連接并構(gòu)成一組壓縮缸和一個阻尼缸；兩個端蓋分別通過螺釘固定在上殼體及下殼體上，并依次將壓電疊堆型俘能器和頂塊壓接在上殼俘能腔及下殼俘能腔內(nèi)；雙桿活塞置于壓縮缸腔內(nèi)并將其分隔成上壓縮腔和下壓縮腔，雙桿活塞的上活塞桿和下活塞桿分別壓在置于上殼俘能腔和下殼俘能腔內(nèi)的頂塊上，上活塞桿與上殼俘能腔底孔之間、以及下活塞桿與下殼俘能腔頂孔之間均設(shè)有密封圈；單桿活塞置于阻尼缸腔內(nèi)并將其分隔成上阻尼腔和下阻尼腔；上阻尼腔通過管路與蓄能器連通、還通過下殼體內(nèi)壁上的通孔一與上殼流體腔及上壓縮腔連通；下阻尼腔通過下殼體上的通孔二與下壓縮腔連通；單桿活塞下表面壓接有彈簧、上表面通過螺釘與活塞桿端部法蘭連接；活塞桿內(nèi)腔中裝有壓電疊堆型驅(qū)動器，所述驅(qū)動器依次將閥芯和蝶形彈簧壓接在單桿活塞內(nèi)；上阻尼腔和下阻尼腔通過單桿活塞上的左閥孔和右閥孔、以及閥芯上的環(huán)槽相連通；所述左閥孔、右閥孔、及環(huán)槽共同構(gòu)成阻尼閥孔；置于上殼俘能腔及下殼俘能腔內(nèi)的俘能器、以及置于活塞桿內(nèi)腔中的驅(qū)動器分別通過導(dǎo)線組一、導(dǎo)線組二及導(dǎo)線組三與電控單元連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于振動能量回收的自供電阻尼器，其特征在于，上殼俘能腔及下殼俘能腔的數(shù)量均為1-20個；當(dāng)所述上殼俘能腔及下殼俘能腔的數(shù)量為兩個以上時，置于各上殼俘能腔和各下殼俘能腔內(nèi)的俘能器分別采用并聯(lián)方式連接，再分別與電控單元相連。
專利摘要本實用新型涉及一種基于振動能量回收的自供電阻尼器，屬于減振器。上下殼體連接后構(gòu)成壓縮缸和阻尼缸；端蓋將俘能器和頂塊壓在上下殼俘能腔內(nèi)；雙桿活塞將壓縮缸腔分隔成上下壓縮腔，活塞桿壓在頂塊上；單桿活塞將阻尼缸腔隔成上下阻尼腔，上阻尼腔與蓄能器、上殼流體腔及上壓縮腔連通，下阻尼腔與下壓縮腔連通；活塞桿內(nèi)的驅(qū)動器將閥芯和蝶形彈簧壓在單桿活塞內(nèi)；兩阻尼腔通過單桿活塞的左右閥孔及閥芯環(huán)槽連通；左右閥孔及環(huán)槽構(gòu)成阻尼閥孔。本實用新型優(yōu)點是故縱向尺寸小，適于大行程及縱向安裝空間受限的場合；俘能器非工作時不受流體作用，且可采用較長驅(qū)動器調(diào)節(jié)阻尼，發(fā)電能及調(diào)節(jié)能力強。
文檔編號F16F9/36GK202991993SQ20122069407
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者闞君武, 李洋, 王淑云, 曾平, 程光明 申請人:浙江師范大學(xué)