一種具有主動吸振能力的隔振器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有主動吸振能力的隔振器，其特征是設置一呈筒狀的上殼體，橡膠主簧封堵于上殼體的頂端開口中，主簧骨架貫穿橡膠主簧，在主簧骨架的頂部設置有聯(lián)接螺柱，聯(lián)接螺柱的上端用于和基體相聯(lián)接；設置與上殼體相聯(lián)接的下殼體的底板上固定有剪切套筒，繞制有勵磁線圈的柱狀鐵芯通過設置在柱狀鐵芯外圓周上的磁流變彈性體支撐在剪切套筒中，磁流變彈性體的工作模式為剪切模式；導磁質量塊與鐵芯固定聯(lián)接；在下殼體的底部設置有聯(lián)接螺栓用于和主振動物體聯(lián)接。本發(fā)明可以有效降低旋轉機械傳遞到基體的振動能量，減小旋轉機械相關零部件的振動，提高其使用壽命。
【專利說明】一種具有主動吸振能力的隔振器

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及振動系統(tǒng)中隔振/吸振機構，更具體地說是一種適用于汽車發(fā)動機懸置系統(tǒng)、新能源汽車動力總成懸置系統(tǒng)、艦艇動力系統(tǒng)、醫(yī)療器械系統(tǒng)、特種裝備運載器、機床加工設備等帶有旋轉機械動力系統(tǒng)的具有主動吸振能力的隔振器。

【背景技術】
[0002]旋轉機械是工程應用中使用非常廣泛的動力輸出元件，在旋轉機械的使用過程中，一般都存在隨它們轉速變化而變化的擾動激勵。以內燃機為例，在內燃機工作時，氣缸壓力和往復慣性力產生的俯仰力矩是內燃機的主要擾動激勵，擾動轉矩頻率是內燃機轉速角頻率的兩倍。為減小振動，旋轉機械的擾動激勵都會經過隔振元件傳遞到基體上，若隔振元件設計不合理，容易導致機體的劇烈振動，加劇相關機械電子部件的損壞，縮短它們的使用壽命，因此對旋轉機械隔振元件的設計十分重要。傳統(tǒng)的旋轉機械隔振元件通常使用橡膠懸置，橡膠懸置的剛度一般在工程設計之初就已確定，由于設計懸置元件剛度時既要考慮懸置元件的隔振性能，又要兼顧對旋轉機械限位和支撐的要求，因此在設計時懸置元件的剛度難免會有所偏大，這就使得懸置系統(tǒng)的固有頻率偏大，因此在旋轉機械低轉速工況下，旋轉機械振動的激勵頻率接近懸置系統(tǒng)的固有頻率，導致旋轉機械的振動嚴重，加劇了基體的振動，影響了相關部件的使用。
[0003]在工程應用中，為了減小旋轉機械系統(tǒng)引起的振動，一般有兩種方案可選:一是增加懸置系統(tǒng)在旋轉機械激勵頻率附近的阻尼，二是使懸置系統(tǒng)共振頻率遠離旋轉機械激勵頻率。針對第一種方案，以發(fā)動機懸置設計為例，國內外學者提出的磁流變液壓懸置能起到很好的改善懸置阻尼的作用，重慶大學鄭玲等人申請了基于擠壓模式的發(fā)動機磁流變液壓懸置的發(fā)明專利，專利申請?zhí)枮镃N201310083796.7，該發(fā)明專利申請的發(fā)動機磁流變液壓懸置采用磁流變液的擠壓工作模式，通過改變磁流變液的粘滯阻尼來改變懸置系統(tǒng)的隔振能力，能起到良好的減振效果。針對第二種方案，可以通過設計主動吸振器來改變懸置系統(tǒng)的共振頻率，從而使懸置系統(tǒng)的共振頻率遠離旋轉機械的激勵頻率，這樣就減小了旋轉機械系統(tǒng)引起的振動，但在主動吸振【技術領域】，傳統(tǒng)的主動吸振器一般只能作為一個吸振裝置單獨使用，這就需要占用額外的空間來單獨安裝主動吸振器，然而一般旋轉機械的各種部件布置十分緊湊，空間非常有限，因此將傳統(tǒng)的主動吸振器單獨安裝在旋轉機械上會浪費很大的空間，而且傳統(tǒng)的吸振器一般只能作為一個吸振器件使用，并不能用來承受旋轉機械的載荷，這在一定程度上也限制了主動吸振器在旋轉機械懸置系統(tǒng)減振上的應用，目前對于如何將主動吸振器應用到旋轉機械懸置系統(tǒng)減振技術上，設計一種既能承受旋轉機械載荷，又能吸收旋轉機械振動能量的懸置元件尚未見報道。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術存在的不足之處，提供一種具有主動吸振能力的隔振器。根據(jù)主動吸振器的工作原理，將主動吸振器技術應用到旋轉機械懸置隔振系統(tǒng)中，以降低旋轉機械傳遞到基體的振動能量，減小旋轉機械相關零部件的振動，提高它們的使用壽命O
[0005]本發(fā)明為解決技術問題采用如下技術方案:
[0006]本發(fā)明具有主動吸振能力的隔振器，其結構特點是:
[0007]設置一呈筒狀的上殼體，橡膠主簧封堵于上殼體的頂端開口中，主簧骨架貫穿所述橡膠主簧，在所述主簧骨架的頂部設置有聯(lián)接螺柱，所述聯(lián)接螺柱的上端用于和基體相聯(lián)接；
[0008]設置與所述上殼體相聯(lián)接的下殼體，以所述下殼體作為主動吸振器殼腔，在所述下殼體中、位于下殼體的底板上固定設置有剪切套筒，繞制有勵磁線圈的柱狀鐵芯通過設置在柱狀鐵芯外圓周上的磁流變彈性體支撐在所述剪切套筒中，所述磁流變彈性體的工作模式為剪切模式；導磁質量塊與鐵芯固定聯(lián)接；在所述下殼體的底部設置有聯(lián)接螺栓，所述聯(lián)接螺栓用于和主振動物體相聯(lián)接。
[0009]本發(fā)明具有主動吸振能力的隔振器，其結構特點也在于:
[0010]以水平頂板和豎向撐桿構成“T”形主簧骨架，橡膠主簧固定設置在水平頂板的上表面，以所述橡膠主簧與基體相聯(lián)接；
[0011]由下殼體和呈蓋板狀的上殼體構成主動吸振器殼腔，所述主簧骨架中的豎向撐桿貫穿所述主動吸振器殼腔，并以貫穿所述主動吸振器殼腔的豎向撐桿的另一端通過聯(lián)接螺栓與主振動物體相聯(lián)接；
[0012]在所述下殼體中，繞制有勵磁線圈的柱狀鐵芯通過設置在柱狀鐵芯內表面上的磁流變彈性體支撐在所述主簧骨架的豎向撐桿上，所述磁流變彈性體的工作模式為剪切模式；柱狀鐵芯和位于柱狀鐵芯上部的導磁質量塊固定設置在下殼體上。
[0013]本發(fā)明具有主動吸振能力的隔振器，其結構特點也在于:所述上殼體和下殼體是以不銹鋼或其它不導磁或低磁導率材料為材質。
[0014]本發(fā)明具有主動吸振能力的隔振器，其結構特點也在于:所述導磁質量塊和鐵芯是由工業(yè)純鐵或其它高導磁材料制成。
[0015]本發(fā)明具有主動吸振能力的隔振器，其結構特點也在于:所述上殼體和下殼體為螺紋聯(lián)接，或以卷邊或其它聯(lián)接方式聯(lián)接。
[0016]與已有技術相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在:
[0017]1.本發(fā)明將主動吸振器和被動橡膠懸置結合在一起，不需要額外的安裝吸振器的空間，不但能起到傳統(tǒng)橡膠懸置的限位和支撐的作用，還能夠根據(jù)旋轉機械輸出激勵的頻率，改變通過勵磁線圈的電流從而改變磁流變彈性體的剛度，主動跟蹤旋轉機械振動的激勵頻率，吸收旋轉機械的振動能量，減小旋轉機械振動能量向基體的傳遞。合理利用了空間，同時起到了支撐旋轉機械和吸收旋轉機械振動的作用。
[0018]2.本發(fā)明將鐵芯和勵磁線圈都作為有效的振子振動質量，這和傳統(tǒng)的主動吸振器中，把鐵芯和勵磁線圈作為靜質量，還要專門增加振子動質量的設計相比，更有效地利用了線圈和鐵芯的質量，不但節(jié)省了空間，還提高了產品的輕量化水平。
[0019]3.本發(fā)明采用了基于剪切工作模式的磁流變彈性體，工作在剪切模式下的磁流變彈性體的剛度可調范圍比工作在擠壓模式的磁流變彈性體剛度的可調范圍更大，因此本發(fā)明能更大范圍的跟蹤旋轉機械激勵的振動頻率，在更寬的旋轉機械轉速范圍內起到吸收旋轉機械振動能量的作用。
[0020]4.本發(fā)明中導磁質量塊、鐵芯、剪切套筒采用工業(yè)純鐵或其它高導磁材料制成，其工作時磁阻小，能較好的引導磁力線分布，增加通過磁流變彈性體的磁場強度，從而增大磁流變彈性體的剛度可調范圍，在更寬的旋轉機械轉速范圍內吸收旋轉機械的振動能量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明實施例1結構示意圖；
[0022]圖2a和圖2b分別為實施例1中磁流變彈性體的主視和俯視結構示意圖；
[0023]圖3a和圖3b分別為實施例1中導磁質量塊的主視和俯視結構示意圖；
[0024]圖4a和圖4b分別為實施例1中下殼體的主視和俯視結構示意圖；
[0025]圖5為本發(fā)明實施例2結構示意圖。
[0026]圖中標號:1橡膠主簧，21上殼體，22下殼體，3主簧骨架，31聯(lián)接螺柱，32聯(lián)接螺栓，41導磁質量塊，42鐵芯，43勵磁線圈，44磁流變彈性體，45剪切套筒，46固定螺栓，47導磁質量塊引線孔，48上殼體引線孔。

【具體實施方式】
[0027]實施例1:
[0028]參見圖1、圖2a、圖2b、圖3a、圖3b、圖4a和圖4b，本實施例中具有主動吸振能力的隔振器的結構形式是:
[0029]設置呈筒狀的上殼體21，橡膠主簧I封堵于上殼體21的頂端開口中，主簧骨架3貫穿橡膠主簧1，在主簧骨架3的頂部設置有聯(lián)接螺柱31，聯(lián)接螺柱31的上端用于和基體相聯(lián)接，起到聯(lián)接旋轉機械與基體的作用，聯(lián)接螺柱31也可以與主簧骨架3加工為一整體。
[0030]設置與上殼體21相聯(lián)接的下殼體22，以下殼體22作為主動吸振器殼腔，在下殼體22中、位于下殼體22的底板上固定設置有剪切套筒45，繞制有勵磁線圈43的呈柱狀的鐵芯42通過設置在柱狀鐵芯外圓周上的磁流變彈性體44支撐在剪切套筒45中，磁流變彈性體44的工作模式為剪切模式；導磁質量塊41通過固定螺栓46與鐵芯42固定聯(lián)接，本實施例中，也可以將導磁質量塊41與鐵芯42設置為一體式構件；在下殼體22的底部設置有聯(lián)接螺栓32，聯(lián)接螺栓32用于和主振動物體相聯(lián)接，也就是將聯(lián)接螺栓32與旋轉機械端相連，用于傳遞旋轉機械的振動能量。
[0031]圖1中所示的導磁質量塊引線孔47和上殼體引線孔48用于引出勵磁線圈43的聯(lián)接導線；本實施例中，剪切套筒45和導磁質量塊41之間為間隙配合，剪切套筒45的外表面和導磁質量塊41的內表面都經過拋光處理，這樣的形式既可以減少漏磁的影響，又可以減少剪切套筒45與導磁質量塊41之間的摩擦，剪切套筒45可以通過螺紋聯(lián)接在下殼體22的底板上。
[0032]具體實施中，上殼體21和下殼體22是由隔磁性能較好且強度較高的不銹鋼或其它不導磁或低磁導率材料為材質制成，既能達到上殼體21和下殼體22作為支撐旋轉機械載荷的剛度設計條件，又能滿足主動吸振器工作時對磁場封閉的要求；上殼體21和下殼體22采用螺紋聯(lián)接，或以卷邊或其它聯(lián)接方式聯(lián)接。
[0033]本實施例中，導磁質量塊41、鐵芯42和剪切套筒45能引導磁力線分布，是磁場流過的主要路徑，它們的磁阻大小決定了通過磁流變彈性體44的磁場強度，為了使通過磁流變彈性體44的磁場強度更大，導磁質量塊41、鐵芯42和剪切套筒45由工業(yè)純鐵或其它高導磁材料制成。
[0034]實施例2:
[0035]參見圖5，本實施例中具有主動吸振能力的隔振器的結構形式是:
[0036]以水平頂板和豎向撐桿構成“T”形主簧骨架3，橡膠主簧I固定設置在水平頂板的上表面，以橡膠主簧I與基體相聯(lián)接。
[0037]由下殼體22和呈蓋板狀的上殼體21構成主動吸振器殼腔，主簧骨架3中的豎向撐桿貫穿主動吸振器殼腔，并以貫穿主動吸振器殼腔的豎向撐桿的另一端通過聯(lián)接螺栓32與主振動物體相聯(lián)接；
[0038]在下殼體22中，繞制有勵磁線圈43的呈柱狀的鐵芯42通過設置在柱狀鐵芯內表面上的磁流變彈性體44支撐在主簧骨架3的豎向撐桿上，磁流變彈性體44的工作模式為剪切模式；柱狀鐵芯42和位于柱狀鐵芯42上部的導磁質量塊41固定設置在下殼體22上。
[0039]與實施例1相同的是，實施例2中上殼體21和下殼體22是以不銹鋼或其它不導磁或低磁導率材料為材質；導磁質量塊41和鐵芯42是由工業(yè)純鐵或其它高導磁材料制成；上殼體21和下殼體22采用螺紋聯(lián)接，或以卷邊或其它聯(lián)接方式聯(lián)接。實施例2與實施例1的主要區(qū)別是主簧骨架3的布置形式不同，實施例2中的主簧骨架3不但能起到引導主動吸振器運動的作用，還能起到作為磁流變彈性體44的剪切板的作用，實施例2中導磁質量塊41與主簧骨架3相接觸的表面都做拋光處理，導磁質量塊41、鐵芯42、上殼體21、下殼體22都作為有效的振子質量，有效地利用了鐵芯和殼體的質量。
[0040]本發(fā)明中將鐵芯42和勵磁線圈43都設置為有效的振子動質量，不但減小了鐵芯42和勵磁線圈43作為附加質量增加的懸置的額外質量，而且減小了所用導磁質量塊41的振子動質量，既節(jié)省了空間，又提高了產品的輕量化水平。
[0041]本發(fā)明中工作在剪切模式下的磁流變彈性體的剛度可調范圍比工作在擠壓模式的磁流變彈性體剛度可調范圍更大，因此能更大范圍地跟蹤旋轉機械激勵的振動頻率，在更寬的旋轉機械轉速范圍內起到吸收旋轉機械振動能量的作用。由于磁流變彈性體44的剛度隨通過它的磁場強度的變化而變化，磁場越大，磁流變彈性體44的剛度越大。因此，當旋轉機械輸出激勵頻率變化時，通過改變勵磁線圈43中的勵磁電流大小會改變通過磁流變彈性體44的磁場強度，從而改變磁流變彈性體44的剛度，最終改變了主動吸振器的固有頻率。
[0042]本發(fā)明在具體應用時，當旋轉機械輸出激勵頻率變化時，通過改變流過勵磁線圈43的電流大小，進而改變通過磁流變彈性體44的磁場強度來改變磁流變彈性體44的剛度，從而改變主動吸振器的固有頻率，當主動吸振器的固有頻率和旋轉機械的輸出激勵頻率一致時，主動吸振器就能大幅度吸收旋轉機械的振動能量，傳遞到基體的振動能量就大幅減小，因此只要能調節(jié)勵磁線圈43電流大小使主動吸振器的固有頻率跟蹤旋轉機械的輸出激勵頻率，該結構就能在整個旋轉機械轉速范圍內吸收旋轉機械的振動能量，在整個旋轉機械轉速范圍內減小旋轉機械向基體傳遞的振動能量，減小旋轉機械相關零部件的振動，提高它們的使用壽命。
【權利要求】
1.一種具有主動吸振能力的隔振器，其特征是: 設置一呈筒狀的上殼體(21)，橡膠主簧(I)封堵于上殼體(21)的頂端開口中，主簧骨架(3)貫穿所述橡膠主簧(I)，在所述主簧骨架(3)的頂部設置有聯(lián)接螺柱(31)，所述聯(lián)接螺柱(31)的上端用于和基體相聯(lián)接； 設置與所述上殼體(21)相聯(lián)接的下殼體(22)，以所述下殼體(22)作為主動吸振器殼腔，在所述下殼體(22)中、位于下殼體(22)的底板上固定設置有剪切套筒(45)，繞制有勵磁線圈(43)的柱狀鐵芯(42)通過設置在柱狀鐵芯外圓周上的磁流變彈性體(44)支撐在所述剪切套筒(45)中，所述磁流變彈性體(44)的工作模式為剪切模式；導磁質量塊(41)與鐵芯(42)固定聯(lián)接；在所述下殼體(22)的底部設置有聯(lián)接螺栓(32)，所述聯(lián)接螺栓(32)用于和主振動物體相聯(lián)接。
2.一種具有主動吸振能力的隔振器，其特征是: 以水平頂板和豎向撐桿構成“T”形主簧骨架(3)，橡膠主簧(I)固定設置在水平頂板的上表面，以所述橡膠主簧(I)與基體相聯(lián)接； 由下殼體(22)和呈蓋板狀的上殼體(21)構成主動吸振器殼腔，所述主簧骨架(3)中的豎向撐桿貫穿所述主動吸振器殼腔，并以貫穿所述主動吸振器殼腔的豎向撐桿的另一端通過聯(lián)接螺栓(32)與主振動物體相聯(lián)接； 在所述下殼體(22)中，繞制有勵磁線圈(43)的柱狀鐵芯(42)通過設置在柱狀鐵芯內表面上的磁流變彈性體(44)支撐在所述主簧骨架(3)的豎向撐桿上，所述磁流變彈性體(44)的工作模式為剪切模式；柱狀鐵芯(42)和位于柱狀鐵芯(42)上部的導磁質量塊(41)固定設置在下殼體(22)上。
3.根據(jù)權利要I或2所述的具有主動吸振能力的隔振器，其特征是:所述上殼體(21)和下殼體(22)是以不銹鋼或其它不導磁或低磁導率材料為材質。
4.根據(jù)權利要I或2所述的具有主動吸振能力的隔振器，其特征是:所述導磁質量塊(41)和鐵芯(42)是由工業(yè)純鐵或其它高導磁材料制成。
5.根據(jù)權利要I或2所述的具有主動吸振能力的隔振器，其特征是:所述上殼體(21)和下殼體(22)為螺紋聯(lián)接，或以卷邊或其它聯(lián)接方式聯(lián)接。
【文檔編號】F16F6/00GK104482091SQ201410625438
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權日:2014年11月7日
【發(fā)明者】白先旭, 錢立軍, 辛付龍, 姜鵬, 陳朋 申請人:合肥工業(yè)大學