基于PZT的新型主动减振器的制作方法

本发明涉及减振技术领域，具体涉及一种基于PZT(压电陶瓷)的新型主动减振器。

背景技术：

基于PZT的新型主动减振器是一种可主动控制其阻尼特性的减振器。该减振器中瓦块与外轴套是一个整体，通过弹性结构连接在一起，中间嵌入PZT与两端金属橡胶块形成并联结构作为支撑。与普通橡胶减振器相比，它具有承载能力高、阻尼大、可控的阻尼特性等优点。与传统的橡胶减振器相比，可控制PZT调节金属橡胶块变形空间，表现出不同的阻尼特性。根据瓦块受激励的幅值和角度的不同，调整PZT的电信号使减振器表现出更好的吸振效果。基于PZT的主动减振器在汽轮机、离心机等旋转机械中具有广阔的应用前景。

在传统的橡胶减振器中橡胶通过被挤压变形实现减振效果，其阻尼特性不变且支撑刚度小。本发明将PZT引入减振器中，PZT是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料。当电压作用于PZT时，就会随电压和频率的变化产生机械变形；而当压电陶瓷发生机械变形时，则会产生电荷，输出电信号。通过控制PZT的供电信号可以量好的控制其机械变形。然而PZT具有较大的支撑刚度但阻尼效果不明显。金属橡胶是将螺旋状的金属丝通过冷冲压工艺压制成特定的形状，它由金属制成同时具有橡胶的弹性，金属橡胶在受到外部激振时内部金属丝之间相互摩擦消耗大量的能量，从而起到减振的效果，因而金属橡胶具有较好的阻尼特性。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，而提供一种具有PZT和金属橡胶块支撑弹性瓦块结构的主动减振器，提高结构的支撑刚度、控制结构的阻尼特性，使减振器可根据激励的幅值和角度的不同主动控制PZT电信号调节瓦块，表现出更优的阻尼特性，实现更好减振效果。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：基于PZT的新型主动减振器，包括：外轴套、PZT、弹性支撑结构、瓦块和金属橡胶块，所述PZT在弹性支撑结构之间，所述金属橡胶块在弹性支撑结构和PZT两侧。

进一步，所述外轴套、弹性支撑结构和瓦块为一体式结构。

进一步，所述弹性结构中间和两侧分别设有凹槽。

进一步，所述PZT嵌入在弹性结构中间的凹槽之中，信号传输线通过外轴套上的通孔伸出或者通过两侧金属橡胶块上的通孔伸出。

进一步，所述PZT个数与瓦块个数相同，由两个弹性结构体和中间一个PZT支撑起一个瓦块。

进一步，所述金属橡胶块由螺旋状的金属丝压制成弧形，塞入瓦块两端的凹槽中。

进一步，所述PZT个数与瓦块个数可以不相同，由两个PZT和中间一个弹性结构体支撑起一个瓦块。

本发明所采用的技术方案具有以下有益效果：本发明提出的基于PZT的新型主动减振器，通过引入PZT将其嵌入在两个弹性结构体之间的凹槽中，PZT支撑起瓦块，弹性结构体对瓦块形成回弹作用。这样两侧的金属橡胶块与PZT形成并联支撑瓦块的结构。由于PZT具有较大的支撑刚度，与两侧相对低刚度的金属橡胶块并联，提高了新型减振器的支撑刚度。由于PZT是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料，可根据供电信号控制其机械变形量，实现对瓦块机械变形的控制。这样可以根据PZT电信号的变化情况判断振动激励的方向和大小，控制各个PZT的电信号的大小和频率分别控制瓦块的机械变形大小，瓦块的机械变形形成对金属橡胶块的激励。由于金属橡胶在受到外部激振时内部金属丝之间相互摩擦消耗大量的能量，从而起到减振的效果。这样可以通过控制瓦块机械变形的分布，使金属橡胶块更好的起到减振效果。因此在PZT和金属橡胶块的共同作用下，本发明提出的减振器具有高承载能力、高刚度、高阻尼、可主动控制的阻尼特性等特点。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明爆炸图；

图3为本发明轴套结构示意图；

图4为本发明轴套横截面及剖视图；

图5为本发明PZT结构示意图；

图6为本发明金属橡胶块横截面及剖视图；

图7为本发明另外一种结构基于PZT的新型减振器示意图；

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。然而可以理解的是，下述具体实施方式仅仅是本发明的优选技术方案，而不应该理解为对本发明的限制。

如图1所示，基于PZT的新型主动减振器包括外轴套2、弹性结构体4、瓦块5、PZT 3和金属橡胶块1构成。所述外轴套2、弹性结构体4、瓦块5为一体式结构。所述PZT 3嵌入在两个弹性结构体4之间的凹槽中，所述的金属橡胶块1安装在两侧凹槽中，一起并联支撑起瓦块5。

如图4所示，轴套是由数控铣和电火花线切割加工而成，弹性结构的厚度决定了弹性结构的回弹刚度。瓦块的弧度θ和轴承长度L决定了轴承承载区域的大小，瓦块的厚度δ决定了瓦块的扭转刚度，瓦块个数为n。弹性结构体中间凹槽长度L_j、宽a、高h，图5所示PZT 3通过过盈配合的方式固定其中，PZT 3的电信号控制线通过外轴套上的两个通孔伸出。弹性结构体两侧的凹槽内经R_i、外径R_o、长L_m。将螺旋状的金属丝通过冷冲压工艺压制成图6所示结构的金属橡胶块，将其塞入弹性结构体左右两侧的凹槽中。通过调节PZT 3的结构尺寸长度L_j、宽a、高h可获得不同的支撑刚度。调节金属橡胶块1的结构尺寸可获得不同的阻尼特性。再根据振动激励PZT 3产生的电信号大小计算出振动激励的大小和方向，进而对PZT3电信号进行控制使其产生不同的机械变形，控制各个瓦块5的相对运动，最终控制金属橡胶块1的形变区域分布，提高在振动激励方向上的能量耗散。

除了以上提出的实例，减振器弹性结构体4和PZT 3可以有其它不同的分布形式。图7所示的减振器，弹性结构体4和PZT 3用不同的分布形式支撑起瓦块。采用两个PZT 3和中间一个弹性结构体4支撑起一个瓦块，PZT 3的电信号控制线通过金属橡胶块1上的通孔穿出。此外，减振器金属橡胶块1和PZT 3的结构形状可根据具体情况进行设计。以上所举实例仅为本发明的优选实例，但凡依本发明权利要求及本发明说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应属本发明专利覆盖的范围。