专利名称：磁流变液阻尼式动力吸振器及安装方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于建筑结构和机械设备上的减振装置及安装方法，特别是一种磁流变液阻尼式动力吸振器及安装方法。
背景技术：
按照传统的减振设计思想，普通减振系统的阻尼不宜过大。如果单是从谐振控制观点出发，希望增加系统的阻尼值，达到减小谐振传递率，以限制谐振幅值。但是若从单纯的减振角度来说，阻尼值的增加会降低减振效果。通常的设计方法中，一种是使系统的谐振频率尽量避开激励频率，以获得良好的减振设计效果；另一种是当激励频率较宽，系统的谐振频率不能避开激励频率或者很难避开时，只能适当增加系统的阻尼值，使减振系统既具有比较好的减振效果，又兼顾到谐振控制，对谐振放大使之具有一定的控制能力。很显然这种作法无论是对谐振控制还是高频振动隔离，都不能达到最佳设计效果。为适应随机振动的最佳控制要求，减振的频带宽、低频性能好，使控制力频率和阻尼等参数均可调节，以能实现“最佳调谐”的主动式阻尼动力减振器就成为当务之急。
发明内容
本发明的目的在于设计一种磁流变液阻尼式动力吸振器及安装方法，它能适应随机振动的最佳控制要求，使控制力频率和阻尼等参数均可调节，是一种能实现“最佳调谐”的主动式阻尼动力减振装置及安装方法。
本发明的技术方案一种磁流变液阻尼式动力吸振器，其特征在于它是由含有直线导轨的直线电动机、支承架、磁流变液阻尼器和金属弹簧构成，所说的支承架为一包括底板与侧壁呈“凹”型的支架，直线电动机的直线导轨水平安装在支承架两端的侧壁上，2n个磁流变液阻尼器分别安装在支承架一侧壁与直线电动机及直线电动机与另一支承架一侧壁之间，n为1-4，2n只金属弹簧亦分别安装在支承架一侧壁与直线电动机及直线电动机与另一支承架一侧壁之间且与直线电动机的直线导轨平行，n亦为1-4。
上述所说的磁流变液阻尼器可以采用电磁式阻尼器替代。
上述所说的直线电动机可以采用旋转电机配合齿轮减速箱与丝杠机构替代。
上述所说的直线电动机可以采用旋转电机配合齿轮减速箱与齿轮齿条机构替代。
一种磁流变液阻尼式动力吸振器的安装方法，其特征在于它是由以下步骤所组成(1)根据需要测定减振物体的振动频率范围；(2)确定基于神经网络技术建立以主质量位移方差最小作为目标函数；(3)利用数值仿真方法确定减振器的安装位置和质量及阻尼系数和刚度系数的变化范围；(4)利用上述参数完成安装磁流变液阻尼式动力吸振器。
上述所说的神经网络技术可以以磁流变液阻尼式动力吸振器的安装位置、质量、阻尼系数和刚度系数为输入变量，被减振物体的位移方差最小作为目标函数，确定最佳的输入变量制成操作软件。
上述所说的安装方法在安装中采用安装位置、质量和被减振物体的位移方差参数得到以用少量的磁流变液阻尼式动力吸振器控制多阶模态的振动的方法。
本发明的工作过程与工作原理为支承架牢固安装在需要减振的物体上，由支承架带有附加质量的直线电动机、金属弹簧、磁流变液阻尼器和有关控制器构成主动减振器。利用直流电动机的运动速度和移动距离大小改变惯性力(刚度项)与控制力频率；由于电流的大小与阻尼成非线性关系，利用电磁线圈中电流强度的变化可很方便地改变阻尼系数，从而为振动的主动控制提供了简单易行的条件，使得动力减振器具有良好的非线性减振性能，一直保持最佳的“偕振”控制状态。需要进行振动控制的物体因为动力减振器的安装会使其结构的动态特性发生变化；受随机激励的结构响应具有连续分布的频谱，包含着各种频率分量。据此，针对不同随机振动下的振动系统，基于神经网络技术建立以主质量位移方差为最小的目标函数，通过数值仿真求得减振器的安装位置和质量、阻尼系数和刚度系数的变化范围，使减振器获得最佳的减振效果。
本发明的优越性在于1、本发明在需要减振的物体上，利用直流电动机的直线运动速度和移动距离大小来改变惯性力(刚度项)与控制力频率；2、本发明利用磁流变液中的电流大小与阻尼成非线性关系的特点采用磁流变液阻尼器，很方便地改变阻尼系数，从而为振动的主动控制提供了简单易行的条件，使得主动减振器具有良好的非线性减振性能；3、针对随机振动下的振动系统，基于神经网络方法建立以主质量位移方差最小作为目标函数，通过数值仿真法确定减振器的安装位置和质量及阻尼系数和刚度系数的变化范围，使吸振器获得最佳吸振效果；4、设计巧妙，结构简单，操作灵活，在减振领域有良好的开发前景。
附图1为本发明所涉一种磁流变液磁流变液阻尼式动力吸振器的使用状态结构示意图。
附图2为本发明所涉一种磁流变液磁流变液阻尼式动力吸振器的放大结构示意图。
附图3为图2的A向示意图。
附图4为本发明所涉一种磁流变液磁流变液阻尼式动力吸振器及安装方法的使用状态效果对比图(图4-a为吸振器使用前，图4-b为吸振器使用后)。
其中1为直线电动机，1a为直线导轨，2为支承架，3为建筑物，4为金属弹簧，5为磁流变液阻尼器。
具体实施例方式实施例一种磁流变液阻尼式动力吸振器(见图1-3)，其特征在于它是由含有直线导轨的直线电动机1、支承架2、磁流变液阻尼器5和金属弹簧4构成，所说的支承架2为一包括底板与侧壁呈“凹”型的支架，直线电动机1的直线导轨1a水平安装在支承架2两端的侧壁上，2个磁流变液阻尼器5分别安装在支承架2一侧壁与直线电动机1及直线电动机1与另一支承架2一侧壁之间，4只金属弹簧4亦分别安装在支承架2一侧壁与直线电动机1及直线电动机1与另一支承架2一侧壁之间且与直线电动机1的直线导轨1a平行。
一种磁流变液阻尼式动力吸振器的安装方法，其特征在于它是由以下步骤所组成(1)根据需要测定减振物体的振动频率范围，可以采用振动加速度计测得振动频率；(2)确定基于神经网络技术建立以主质量位移方差最小作为目标函数，以磁流变液阻尼式动力吸振器的安装位置、质量、阻尼系数和刚度系数为输入变量，被减振物体的位移方差最小作为目标函数，确定最佳的输入变量制成操作软件；(3)利用数值仿真方法确定减振器的安装位置和质量及阻尼系数和刚度系数的变化范围，确定迭代次数和精度，确定减振器的安装位置和质量及阻尼系数和刚度系数的最佳数值；采用安装位置、质量和被减振物体的位移方差参数得到以用少量的磁流变液阻尼式动力吸振器控制多阶模态的振动的方法；(4)利用上述参数完成安装磁流变液阻尼式动力吸振器。
权利要求
1.一种磁流变液阻尼式动力吸振器，其特征在于它是由含有直线导轨的直线电动机、支承架、磁流变液阻尼器和金属弹簧构成，所说的支承架为一包括底板与侧壁呈“凹”型的支架，直线电动机的直线导轨水平安装在支承架两端的侧壁上，2n个磁流变液阻尼器分别安装在支承架一侧壁与直线电动机及直线电动机与另一支承架一侧壁之间，n为1-4，2n只金属弹簧亦分别安装在支承架一侧壁与直线电动机及直线电动机与另一支承架一侧壁之间且与直线电动机的直线导轨平行，n亦为1-4。
2.根据权利要求1所说的一种磁流变液阻尼式动力吸振器，其特征在于所说的磁流变液阻尼器可以采用电磁式阻尼器替代。
3.根据权利要求1所说的一种磁流变液阻尼式动力吸振器，其特征在于所说的直线电动机可以采用旋转电机配合齿轮减速箱与丝杠机构替代。
4.根据权利要求1所说的一种磁流变液阻尼式动力吸振器，其特征在于所说的直线电动机可以采用旋转电机配合齿轮减速箱与齿轮齿条机构替代。
5.一种磁流变液阻尼式动力吸振器的安装方法，其特征在于它是由以下步骤所组成(1)根据需要测定减振物体的振动频率范围；(2)确定基于神经网络技术建立以主质量位移方差最小作为目标函数；(3)利用数值仿真方法确定减振器的安装位置和质量及阻尼系数和刚度系数的变化范围；(4)利用上述参数完成安装磁流变液阻尼式动力吸振器。
6.根据权利要求5所说的一种磁流变液阻尼式动力吸振器的安装方法，其特征在于所说的神经网络技术可以以磁流变液阻尼式动力吸振器的安装位置、质量、阻尼系数和刚度系数为输入变量，被减振物体的位移方差最小作为目标函数，确定最佳的输入变量制成操作软件。
7.根据权利要求5所说的一种磁流变液阻尼式动力吸振器的安装方法，其特征在于所说的安装方法在安装中采用安装位置、质量和被减振物体的位移方差参数得到以用少量的磁流变液阻尼式动力吸振器控制多阶模态的振动的方法。
全文摘要
一种磁流变液阻尼式动力吸振器，是由含有直线导轨的直线电动机、支承架、磁流变液阻尼器和金属弹簧构成。其安装方法是由以下步骤所组成(1)根据需要测定减振物体的振动频率范围；(2)确定基于神经网络技术建立以主质量位移方差最小作为目标函数；(3)利用数值仿真方法确定减振器的安装位置和质量及阻尼系数和刚度系数的变化范围；(4)利用上述参数完成安装磁流变液阻尼式动力吸振器。本发明的优越性在于本发明在需要减振的物体上，利用直流电动机的直线运动速度和移动距离大小来改变惯性力与控制力频率，利用磁流变液阻尼器改变阻尼系数，从而为振动的主动控制提供了简单易行的条件，使得主动减振器具有良好的非线性减振性能。
文档编号F16F11/00GK1485554SQ0213104
公开日2004年3月31日 申请日期2002年9月26日 优先权日2002年9月26日
发明者李连进, 王明贤 申请人:天津理工学院