[发明专利]一种主被动复合电磁隔振装置及其设计方法

说明书

一种主被动复合电磁隔振装置及其设计方法，包括以定子骨架、电磁线圈、衔铁组成的电磁作动器为主动隔振装置，以T型凹支柱、环状橡胶垫、圆柱型凹支柱、钢弹簧、工字型质量块构成动力吸振单元和橡胶隔振器并联为被动隔振装置，通过上端盖、四孔圆盘、下端盖、弧型质量块将主动隔振装置与被动隔振装置串并联成为多级隔振系统，并将筒状壳体的内壁与橡胶隔振器外壁固定连接。本发明具有隔振频带宽、承载能力强、隔振精准可控、工程适用性强的优点，在动力装置隔振领域有着很大的应用前景。

技术领域

本发明属于振动控制技术领域，具体涉及一种主被动复合电磁隔振装置及其设计方法。

背景技术

机械振动产生的动载荷与噪声会严重影响装备的加工精度、工作效率、运行稳定和服役寿命，为有效降低复杂振动对装备运行性能的影响，振动隔离(简称隔振)技术成为控制有害机械振动的重要技术手段。

隔振技术根据原理和实现方式的不同，可分为被动隔振、主动隔振和主被动隔振三种形式。其中，被动隔振技术采用弹性元件、阻尼元件和惯性元件来抑制或消除有害振动，具有隔振频段宽、无耗能、结构简单、易于实现等优点，但受结构尺寸限制，仅能实现对高频振动的有效抑制，无法满足低频隔振的需求；主动隔振技术通过将次级振源引入被控系统，来实现抑制或消除振动的目的，具有自适应强、灵活性高、隔振精准等特点，但纯主动隔振设计结构复杂、能耗巨大、且仅对低频振动有效。主被动隔振技术将作动器与被动隔振装置协同优化，使隔振装置同时发挥主、被动隔振各自优势，实现对有害振动的抑制或消除，因此成为一种较理想的隔振控制方式。

主被动复合电磁隔振装置是以电磁作动器为核心设计的隔振装置，借助电磁作动器对低频振动优良的隔振性能和被动隔振装置对高频振动的高效阻隔，可较好的实现宽频隔振的目的；同时以电磁作动器与被动隔振装置为双基频隔振单元，能同时实现对不同频率机械振动的有效阻隔，使隔振装置整体性能得到显著提升；此外隔振装置优化结构设计，使各隔振单元结构形成互补，隔振装置的负载力、集成度、系统能耗、瞬态响应和抗干扰等能力获得进一步提升，并在主动隔振装置失效时，被动隔振装置仍能将固有频率的幅值控制在较低水平，隔振装置工程应用可靠性获得增强。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种结构简单、能量损耗低、适用性高的主被动复合电磁隔振装置，实现对装备高、低频振动的高效阻隔。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种主被动复合电磁隔振装置，包括有筒状壳体，筒状壳体设有上端盖和下端盖；筒状壳体内设有以定子骨架、电磁线圈、衔铁组成电磁作动器，电磁作动器为主动隔振装置；以T型凹支柱、环状橡胶垫、圆柱型凹支柱、钢弹簧、工字型质量块构成动力吸振单元，动力吸振单元与橡胶隔振器并联为被动隔振装置；通过上端盖、四孔圆盘、下端盖、弧型质量块将主动隔振装置与被动隔振装置串并联成为多级隔振系统，并将筒状壳体的内壁与橡胶隔振器外壁固定连接。

所述的电磁作动器，定子骨架置于四孔圆盘中心主轴线处，定子骨架外层缠绕有绝缘材料包裹的电磁线圈；定子骨架下端面靠近衔铁中心，衔铁位于定子骨架下端面与弧形质量块形成的环形间隙中心。

所述的动力吸振单元由T型凹支柱与圆柱型凹支柱通过环状橡胶垫串联，T型凹支柱、圆柱型凹支柱与环状橡胶垫的凹空间内设有隔振单元，隔振单元由钢弹簧与工字型质量块串联组成。

所述的多级隔振系统中上端盖与下端盖为四凹槽圆盘，动力吸振单元中的T型凹支柱内嵌于圆盘凹槽中，弧型质量块位于上下两圆柱型凹支柱之间，四孔圆盘衔接于T型凹支柱上，衔铁位于定子骨架下端面与弧形质量块形成的环形间隙中心，橡胶隔振器设置在上端盖与下端盖之间。

所述的上端盖、四孔圆盘、T型凹支柱、筒状壳体、圆柱型凹支柱、下端盖、弧型质量块、工字型质量块采用不导磁的铝合金材料；定子骨架采用硅钢片垒叠制成；电磁线圈采用80匝1mm的铜导线；环状橡胶垫、橡胶隔振器采用天然橡胶；钢弹簧采用碳素弹簧钢；衔铁采用软磁材料的纯铁。