一种变质量颗粒阻尼吸振器的制作方法

本实用新型涉及振动控制技术领域，具体涉及一种变质量颗粒阻尼吸振器。

背景技术：

机械设备和航天结构等在工作过程中常伴有振动现象，振动过大时，不但影响其工作性能，而且可能引起故障。因此，减振技术越来越受到研究人员的重视。非阻塞性颗粒阻尼(Non-Obstructive Particle Damping简称NOPD)技术是一种相对较新的减振方法，最早由Panossian提出，并用于抑制汽轮机叶片振动。NOPD是将适当数量的阻尼颗粒填充到振动结构体上的孔洞（制作）或者中空容器（附加）中。当结构体产生振动时，利用颗粒与容器壁、颗粒与颗粒之间发生的碰撞和摩擦，消耗结构振动能量，抑制结构振动，从而达到减振的目的。例如，中国专利号ZL201010018341.3中所发明的阻尼器，当阻尼器处于强烈振动（振动加速度幅值大于1g）时，颗粒与颗粒、颗粒与容器壁之间发生碰撞和摩擦，从而产生阻尼作用。但是当阻尼器处于微振动（振动加速度幅值小于1g）时，颗粒附在容器壁上，不能起到阻尼作用。为了克服上述缺点，发明专利CNIO3291796A提出一种基于动力吸振器和颗粒阻尼技术的颗粒阻尼吸振器，如图1所示，该吸振器虽然能够弥补颗粒阻尼技术在微振动和太空零重力环境中的不足，使被控对象在地面微振动、强烈振动以及太空失重状态下的振动水平都能得到有效抑制，但是其属于一种被动控制装置，与传统动力吸振器一样，有效作用的发挥需吸振器最佳减振频率与外界激振频率保持一致，但当外界激振频率偏离吸振器最佳减振频率时，其有效减振性能大大降低。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术的缺陷或不足，提供一种变质量颗粒阻尼吸振器，其为自适应颗粒阻尼吸振器，能够克服传统颗粒阻尼吸振器在外界激振频率偏离其最佳减振频率时减振效果变差的缺点，可在较宽的减振频带内得到理想减振效果。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种变质量颗粒阻尼吸振器，其特征在于：所述吸振动器包括储液箱（1）、变质量颗粒阻尼装置（2）、流量计（3）、微处理控制单元（4）、振动传感器（5）以及液体泵（6），储液箱（1）通过液体泵（6）与变质量颗粒阻尼装置（2）连接，液体泵（6）与变质量颗粒阻尼装置（2）之间的软管上设置有流量计（3），控制单元（4）的输入端分别与流量计（3）的信号输出端、振动传感器（5）输出端相连接，控制单元（4）的输出端与液体泵（6）相连接，振动传感器（5）设置于激励源上。

本实用新型进一步技术改进方案是：

所述变质量颗粒阻尼装置（2）包括设置于被控对象（7）上表面的弹性部件（21），弹性部件（21）上设置有容器（22），容器（22）内水平设置有用于密闭液体的活塞（24），活塞（24）下方的空腔内设置有阻尼颗粒（23），容器（22）下方开设有液体进出口，液体进出口通过软管与流量计（3）的液体进出口端相连接。

本实用新型进一步技术改进方案是：

所述微处理控制单元（4）采用飞思卡尔 MC9S12XS256、或为飞思卡尔32位Kinetis-K60单片机。

本实用新型进一步技术改进方案是：

所述振动传感器（5）为位移传感器、或为速度传感器、或为加速度传感器。

本实用新型进一步技术改进方案是：

所述容器（22）为圆柱形容器。

本实用新型进一步技术改进方案是：

所述阻尼颗粒（23）为金属颗粒、或为陶瓷颗粒。

本实用新型进一步技术改进方案是：

所述弹性部件（21）为悬臂梁式弹簧片、或为十字形或圆形弹簧片。

本实用新型与现有技术相比，具有以下明显优点：

一、本实用新型通过液体泵向颗粒容器内注入或者从颗粒容器中抽出一定量液体来改变吸振器质量，从而实现吸振器最佳减振频率的改变，控制的最终目标是使吸振器的最佳减振频率始终与被控对象所受的激振频率相等，被控对象获得最佳减振状态；

二、本实用新型应用颗粒容器作为变质量单元，无需增加结构空间，为了增大有效减振范围，也可附加更大容量的颗粒容器；

三、本实用新型属于半主动控制装置，相对于主动控制装置，所需能量小；

四、本实用新型结构简单，利用颗粒容器作为变质量容器，无需额外增加变质量单元；

五、本实用新型变质量颗粒阻尼吸振器由于存在颗粒阻尼，有利于降低因失谐而产生的主系统共振危险。

附图说明

图1为传统颗粒阻尼动力吸振器示意图；

图2为本实用新型变质量颗粒阻尼吸振器结构原理图；

图3为本实用新型变质量颗粒阻尼装置。

具体实施方式

如图2、3所示，本实用新型吸振动器包括储液箱1、变质量颗粒阻尼装置2、流量计3、微处理控制单元4、振动传感器5以及液体泵6，储液箱1通过液体泵6与变质量颗粒阻尼装置2连接，液体泵6与变质量颗粒阻尼装置2之间的软管上设置有流量计3，控制单元4的输入端分别与流量计3的信号输出端、振动传感器5输出端相连接，控制单元4的输出端与液体泵6相连接，振动传感器5设置于激励源上。

所述变质量颗粒阻尼装置2包括设置于被控对象7上表面的弹性部件21，弹性部件21上设置有容器22，容器22内水平设置有用于密闭液体的活塞24，塞24下方的空腔内设置有阻尼颗粒23，容器22下方开设有液体进出口，液体进出口位置设置滤网，液体进出口通过软管与流量计3的液体进出口端相连接。

所述微处理控制单元4采用飞思卡尔 MC9S12XS256、或为飞思卡尔32位Kinetis-K60单片机；所述振动传感器5为位移传感器、或为速度传感器、或为加速度传感器。

所述容器22为圆柱形容器；所述所述阻尼颗粒23为金属颗粒、或为陶瓷颗粒；所述所述弹性部件21为悬臂梁式弹簧片、或为十字形或圆形弹簧片。

结合附图2、3简述本实用新型在工作过程为：

利用振动传感器5和流量计3分别测量激励振动信号和流入或者流出变质量颗粒阻尼装置2内的液体量，并将测量的信号输送给微处理控制单元4；微处理控制单元4分析激励振动信号的幅值和频率，根据分析出的激励振动信号的幅值和频率，利用激励信号与最佳液体量的关系，计算质量颗粒阻尼装置2中的最佳液体量；微处理控制单元4分析流量计3测量的液体量，得出颗粒容器内的现有液体量，对比颗粒容器内的现有液体量和计算出的最佳液体量，判断两者之间差值是否在允许的范围之内，如果在允许的范围之内，则无需控制液体泵，如果超出所允许的范围，则控制液体泵调节颗粒容器内的液体量使其等于最佳液体量，从而使吸振器处于最佳减振状态，需要重点说明的是，本实用新型不涉及软件创新，采用现有常规的软件算法均可实现。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。