[发明专利]一种气囊式变刚度宽频动力吸振器

说明书

本发明涉及一种气囊式变刚度宽频动力吸振器，具体包括气囊、控制器、加速度传感器、压力传感器、充放气电磁阀、电控节流阀、气源、气路和电缆。其中安装于壳体底部的加速度传感器用于采集主振动系统的振动信号，压力传感器用于感测气囊压力，控制器对传感器信号进行分析处理，通过控制充放气电磁阀调整气囊的刚度使动力吸振器满足最优同调条件，控制电控节流阀调节孔径面积调整动力吸振器的阻尼使其满足最优阻尼条件，以达到对主振动系统高效吸振的目的。本发明结构简单，气囊气压精确可控，抑振带宽，吸振效果好，可根据不同的设备需求灵活选择气囊、中间质量大小以满足各型机械设备特别是大型设备的吸振需求。

技术领域

本发明涉及减振降噪处理技术领域，具体的说是一种气囊式变刚度宽频动力吸振器。

背景技术

动力吸振器由辅助质量和弹簧以及阻尼组成，结构简单，性能稳定且经济性好，所以广泛运用于机械工程、建筑等领域。动力吸振器的力学模型如图7所示。图中，M、K是主振动系统的质量和弹簧刚度，m、k是动力吸振器的质量和弹簧刚度。x₁、x₂分别是主振动系统和动力吸振器的位移。假设作用在主振动系统的定常激励力为F₀sinωt，则其响应为：

由公式可知当k-mω²＝0时，即时，主振动系统的振幅最小为0，即当动力吸振器的固有频率等于外界激励频率时，吸振器可有效降低主振动系统振动。

动力吸振器按照构成和工作原理可分为被动、半主动、主动和混合型四类。传统动力吸振器多为被动式，其系统结构参数一旦确定便不可调整，由吸振器工作原理可知一旦设备激励频率偏离吸振器固有频率，动力吸振器就会失效。因此通过传感器检测振动，由外部供给能量的主动型动力吸振器近年来发展迅速，其优点是可以弥补动力吸振器所固有的鲁棒性不足的问题，且可以根据主振动系统的振动状态，自动调节吸振器的结构参数或振动状态，实现宽频带吸振，从而拓宽吸振器的使用频率范围，实现更好的减振效果。但主动型动力吸振器结构复杂，且如果控制系统设计存在失误或者控制回路的一部分有缺陷，则减振装置可能反过来变成激振装置，极大地影响减振效果，若主振动系统为振动较大的数百吨工业大型设备，根据理论分析，动力吸振器的质量比设计为0.01-0.02，可达数吨，其主动式动力吸振器工作需要大量能量供应，成本高，因此应用范围受限，如CN 207093637 U公开的一种电磁式主动吸振器、CN 10123586A公开的一种电动式主动吸振器，均无法满足大型设备的吸振需求。

从组成的结构形式上看，当前被动式动力吸振器基本组成包括：金属质量块和弹性元件。弹性元件可以采用金属弹簧、橡胶块、金属簧片等。如CN 11365399 A公开的一种可调节便携式动力吸振器，采用弹簧片作为弹性元件，这些弹性元件的性能易受外界环境影响，如环境温度、湿度、盐碱度等，且该结构易在质量块长期惯性作用下产生极限变形或老化现象，影响动力吸振器的使用寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种气囊式变刚度宽频动力吸振器，该装置结构简单、耐久性好，响应速度快，对外界能量供应需求小，可以有效解决现有动力吸振器抑振带宽窄、性价比低、长期使用稳定性差、不适用于大型设备的缺陷。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种气囊式变刚度宽频动力吸振器，包括吸振单元、反馈单元和控制器；所述吸振单元包括壳体、下气囊、质量块和上气囊，所述下气囊、质量块和上气囊均设置在壳体内，所述上气囊设置于质量块上方，下气囊设置于质量块下方，所述质量块固定在上气囊和下气囊之间；所述上气囊及所述下气囊通过气囊气嘴与外接气管连通，所述上气囊及所述下气囊通过所述外接气管相互连通，所述外接气管上设置有电控节流阀，且外接气管连接至外接气源，所述外接气管上设置有压力传感器、放气电磁阀和充气电磁阀，所述压力传感器、放气电磁阀和充气电磁阀均与控制器连接；