一种用于涡轮增压器的主被动减振装置的制作方法

1.本实用新型涉及涡轮增压器技术，具体涉及一种用于涡轮增压器的主被动减振装置。


背景技术：

2.涡轮增压器的转速可达上万转，由于叶轮与气流的相互作用，转子的动不平衡以及轴承的非线性油膜力等因素，使得涡轮增压器在运行过程中存在各种冲击，会产生较大的振动与噪声。而涡轮增压器日益向着精密化方向发展，为了适应发动机工况的变化，减小增压器转子系统的振动与噪声，提高转子系统的抗冲击能力，设计有效的减振装置迫在眉睫。
3.涡轮增压器转子系统可布置减振装置的空间有限，如何在有限的空间内设计合理的减振装置至关重要。减振装置可以分为被动减振和主动减振，被动减振是指采用阻尼片、油、水等介质被动地吸收外部冲击。被动减振结构简单、成本低，但是减振效果依赖于减振装置的体积大小，效果有限，而且不同受力方向的减振效果差异较大，如申请号为201410345024.0的发明专利，其提出了一种涡轮增压器用阻尼器，虽然阻尼率可调，但由于安装空间小，其抵抗冲击的效果有限，且轴向和径向的减振效果相差较大。主动减振是指减振装置实时监测或者预测外部冲击，并主动抵御冲击，主动减振结构与控制相对复杂，更能有效减小振动。因此将被动减振与主动减振相结合来减小涡轮增压器的振动是一种较好的方法。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本实用新型提出一种用于涡轮增压器的主被动减振装置，采用被动减振与主动减振结合的方式来减小涡轮增压器的振动，结构简单且减震效果好。
5.本实用新型用于涡轮增压器的主被动减振装置，包括阻尼组件、压力应变片、气动人工肌肉群、第一加速度传感器、第二加速度传感器。
6.所述阻尼组件包括两个以上阻尼片，堆叠设置，安装在轴承与轴承座之间，与轴承座同轴配合；各阻尼片内嵌有压力应变片，用来实时采集阻尼组件受到的冲击力信号。
7.阻尼组件外围周向布置有纵向设置以及横向设置的气动人工肌肉群；其中纵向设置的气动人工肌肉群轴线与轴承轴线平行，一端与阻尼组件固连，另一端与轴承座固连；横向设置的气动人工肌肉群轴线与轴承轴线垂直，一端与阻尼组件固连，另一端与轴承座固连；在振动环境中，各气动人工肌肉自身长度会发生变化；第一与第二加速度传感器均固定安装于轴承座外侧，用来实时获取轴承座的加速度信号。
8.根据采集上述冲击力信号、加速度信号以及各气动人工机构自身长度信号，即可得到冲击的大小与方向，进而通过控制人工肌肉进行充气或者放气，从而控制人工肌肉主动抵抗冲击，实现主动减振；同时通过阻尼组件可被动吸收一部分振动冲击。
9.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
10.1、本实用新型用于涡轮增压器的主被动减振装置，采用了被动减振与主动减振结合的方式来减小涡轮增压器的振动，结构简单、减振效果好。
11.2、本实用新型用于涡轮增压器的主被动减振装置，其中主动减振的的设计基于mckibben型气动人工肌肉，借助人工肌肉阻尼大与控制灵活等优点，实时预测并主动抵御外部冲击，能明显改善减振效果。
附图说明
12.图1为本实用新型用于涡轮增压器的主被动减振装置安装方式示意图；
13.图2为本实用新型用于涡轮增压器的主被动减振装置中阻尼片结构示意图；
14.图3为本实用新型用于涡轮增压器的主被动减振装置中压力应变片安装位置示意图；
15.图4为本实用新型用于涡轮增压器的主被动减振装置中人工肌肉安装方式示意图。
16.图中：
17.1-阻尼组件
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
2-压力应变片
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
3-纵向mckibben型气动人工肌肉群
18.4-横向mckibben型气动人工肌肉群
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
5-第一加速度传感器
19.6-第二加速度传感器
ꢀꢀꢀꢀꢀ
7-轴承座
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
8-轴承
20.9-套筒
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10-转轴
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
101
21.101a-环形顶面
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
101b-环形底面
ꢀꢀꢀꢀꢀ
101c-环形侧壁
22.101d-环形阻尼槽
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
101e-竖直阻尼槽
ꢀꢀꢀ
101f-阻尼孔
具体实施方式
23.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明，该实施例仅用于解释本实用新型，并不对本实用新型的保护范围构成限定。
24.本实用新型用于涡轮增压器的主被动减振装置，如图1所示，安装于涡轮增压器的轴承8与轴承座7之间，减小了涡轮增压器转子传递到轴承座8的振动，从而减小了轴承座8传递涡轮增压器外壳的振动，其组成包括阻尼组件1、压力应变片2、纵向mckibben型气动人工肌肉群3、横向mckibben型气动人工肌肉群4、第一加速度传感器5与第二加速度传感器6。
25.所述阻尼组件1包括两个以上的结构相同的环形阻尼片101；阻尼片101具有水平的小内径环形顶面101a、大内径环形底面101b与环形侧壁101c。其中，环形顶面101a外圈与环形侧壁101c顶边相接，环形底面101b内圈与环形侧壁101c底边相接，形成z字型截面的阻尼片结构。
26.进一步，环形底面101b的上表面由内至外设计有不同直径的三道环形阻尼槽101d，由三道环形阻尼槽101d将环形底面101b沿径向分割为等宽度4个环形部分；各环形阻尼槽101d的深度与宽度均为1mm。
27.进一步，环形顶面101a的上表面周向等角度间隔α设计有阻尼孔101f，α＝18
°
；且阻尼孔101f直径为环形顶面101a宽度的一半。
28.进一步，环形侧壁101c的外壁面与内壁面周向等角度间隔β设计有竖直阻尼槽101e，β＝12
°
；且内壁面与外壁面上的竖直阻尼槽101e错位分布，各个竖直阻尼槽12e的深
度与宽度均为1mm。
29.进一步，在阻尼片101中内嵌有压力应变片2，包括扇面形压力应变片和圆弧形压力应变片两种，各6片。其中，6片扇面形压力应变片沿周向等角度间隔内嵌于阻尼片101的环形底面101b内；6个圆弧形压力应变片沿周向等角度间隔内嵌于阻尼片101的环形侧壁内。
30.通过多个上述结构的阻尼片101同轴堆叠设置形成整体阻尼组件1，且保证内层与外层的阻尼片101中环形侧壁101c上的竖直阻尼槽101e位置对应。整体阻尼组件1套于套筒10上，位于轴承8与轴承座7之间，与轴承座7同轴配合。
31.所述纵向mckibben型气动人工肌肉群3具有内外两层，各由30个气动人工肌肉沿环形等角度间隔γ排布，γ＝12
°
。其中，内层与外层的30个气动人工肌肉周向上的位置，分别与最外层阻尼片101的环形侧壁101c外壁面上的竖直阻尼槽101e位置对应，轴线与阻尼组件1轴线平行设置，底端固定于最外层阻尼片101的环形底面101b的上表面，顶端与轴承座7顶面固连。
32.所述横向mckibben型气动人工肌肉群具有上下两层，各由30个气动人工肌肉沿环形等角度间隔γ排布，γ＝12
°
。其中，上层与下层的30个气动人工肌肉周向上位置对应，分别位于最外层阻尼片101的环形侧壁101c外壁面相邻的竖直阻尼槽101e之间，轴线与阻尼组件1的轴线垂直设置，内端与最外层阻尼片101的环形侧壁101c外壁面固连，外端与轴承座7侧壁固连。
33.所述第一加速度传感器5与第二加速度传感器6均安装在轴承座7外侧，两者处于同一水平面，周向间隔180度，用于监测轴承座7表面的振动加速度情况。
34.通过在涡轮增压器的轴承8与轴承座7之间安装上述结构的主被动减振装置，当处于振动环境中时，由压力应变片2实时采集阻尼组件1受到的冲击力信号，将信号输出至控制器；由两个加速度传感器实时获取轴承座7的加速度信号输出至控制器；同时各气动人工肌肉将自身的长度信号输出至控制器；根据以上输出参数即可获得对冲击的大小与方向，进而可通过控制高频开关的通断，采用空压机驱动比例阀给人工肌肉进行充气或者放气，从而控制人工肌肉主动抵抗冲击，实现主动减振。同时阻尼组件1可被动吸收一部分振动冲击，根据主被动减振装置的安装空间与振动的等级合理选择阻尼片101的数量，由于被动减振装置的挤压与形变，压力应变片2便可以将压力信号传递至控制器。
35.以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。