[发明专利]高度集成化的自感式六轴锥形隔振器

说明书

一种高度集成化的自感式六轴锥形隔振器，涉及半主动隔振器，包含上端框、上球铰座、上球铰、支腿构件、下球铰、下球铰座、和维形框。所述支腿构件集成了磁流变阻尼器、模具弹簧、拉压力传感器、位移传感器和加速度传感器。所述隔振器安装在基座和被隔振负载之间，当基座产生振动时，集成在隔振器中的传感器采集振动状态信号并将其反馈至控制器，控制器进行运算后控制通入磁流变阻尼器的电流大小，对磁流变阻尼器的阻尼出力大小进行实时调节，从而改善被隔振负载的振动环境，实现对被隔振负载进行隔振的目标。所述隔振器具有高度集成化、多自由度隔振、阻尼力可调、功耗低、自感反馈等特点，可广泛适用于航空航天、汽车、船舶等隔振应用领域。

技术领域

本发明涉及隔振器，具体涉及一种高度集成化的自感式六轴锥形隔振器。

背景技术

隔振器是一种安装在基座与被隔振负载之间的一种隔振装置，通常含有刚度元件（弹簧）、阻尼元件（阻尼器）和作动器件（例如压电作动器），通过改变系统的动力学特性来隔离从基座传递到被隔振负载的振动，从而改善被隔振负载的振动环境。

根据选用的作动器件的类型，隔振器可以分为三类：被动式隔振器、主动式隔振器、和半主动隔振器。然而，还可以将被动式和主动式隔振原理混合在一起，形成一种混合式隔振。被动式隔振器通常只包含弹簧和液压（或气动）阻尼器，这种隔振器结构简单，但由于不具有动态调节功能，不能很好地满足不同振动工况下的隔振要求。主动式隔振器是在被动式隔振器的基础上提出的，其结构形式相似，但会选用一种主动式作动器来替代被动的刚度-阻尼元件。主动式作动器，例如压电作动器，能够在不同的外界输入（例如电流）下输出大小、方向不同的主动力，即具有自适应调节功能，通过采集、反馈系统的状态信号，并经过运算处理后发出指令来控制作动器。因此，主动隔振器往往能根据激励形式的不同来进行自我调节与控制，其隔振效果与适应性相对被动隔振器更好。

然而，主动隔振器往往需要提供非常庞大的能量供应来满足作动器的作动需求，通常消耗的电功率非常大，这种苛刻的要求在航空航天等特殊作业环境下是很难满足的，即使在汽车等通用领域也很难实现。因此，功耗过大往往限制了主动隔振器的适用范围。混合式隔振器将主动式隔振与被动式隔振结合起来，能够根据实际的工作情景进行相互切换，在一定程度上能够在保障隔振效果的基础上缓解功耗大的问题。但是，混合式隔振器的结构形式复杂、重量大，实际工作过程中的可靠度低，这些往往会限制其使用。

因此，近年来，一种新的隔振原理被提出并被广泛研究，即半主动隔振。半主动隔振，通常利用一种被动式可控元件（例如磁流变阻尼器），来动态调节系统的刚度或阻尼特性，从而达到隔振目的。利用半主动隔振原理研制的隔振器具有可靠性高、结构简单、控制效果好、适用范围广等优良特点，因此，其被广泛应用于机械、土木、车辆、航空航天等隔振应用领域。

发明内容

为了克服背景技术中提到的问题，基于半主动隔振原理，并且结合磁流变阻尼器的实际使用要求，本发明提出一种结构紧凑的高度集成化的自感式六轴锥形隔振器，其具有高度集成化、多自由度隔振、阻尼力动态可调、功耗低、自感反馈等特点，可广泛适用于航空航天、汽车、船舶等隔振应用领域。所提出的隔振器采用锥形结构，巧妙地集成了刚度元件（模具弹簧）、半主动作动器件（磁流变阻尼器）和自感反馈元器件（拉压力传感器、位移传感器和加速度传感器）。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：