一种基于磁流变弹性体的准零刚度隔振器的制作方法

本发明涉及动态负刚度调节准零刚度隔振器，更具体的说是一种基于磁流变弹性体的准零刚度隔振器。

背景技术：

振动在工程应用的各个领域普遍存在，但是在绝大部分精密仪器工作条件下，振动都是要避免的有害条件。例如，过度的振动会损害设备的功能，加剧仪器的老化速度，从而导致其使用周期年限的减少。随着隔振技术的不断发展，目前的较高频率的隔振问题得到了较好的解决，但在经典的线性隔振理论下，经典的隔振系统如双层隔振器当振动频率是等于或者小于系统的共振频率时候，都不能起到有效的隔振效果，因此低频隔振依然是工程技术待解决的问题。高精密工程技术中隔振技术的广泛应用，需要采用小的共振频率系统来隔绝外界环境的宽频信号。

准零刚度隔振技术是一项新兴的有代表性的低频隔振技术。其基本思想是：利用正负刚度的结合，得到高的静刚度和低的动刚度。准零刚度隔振器在平衡位置的组合刚度区域零，而系统的静刚度没有降低，所以在小幅振动下，系统具有高的静刚度和低的低动刚度的特性，属于非线性隔振器的范畴。高静刚度使得系统的静变形量很小；低动刚度可以减小系统的固有频率，从而扩大隔振区间；这样就保证了系统既有软弹簧的隔振优点，又有较小的固有频率，平衡了静位移与隔振效果之间的矛盾。目前，在现实中负刚度结构有大量存在，通过此装置保证系统的动刚度远远小于其静刚度。但是很多准零刚度隔振机构中刚度无法调节或者调节反应速度过于缓慢、调节范围太小，以致无法实现期望的隔振效果。

技术实现要素：

本发明是为解决上述现有技术所存在的不足，提供一种基于磁流变弹性体的准零刚度隔振器，以期能实现准零刚度隔振器的刚度调节速度快、刚度变化范围广的目标。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明一种基于磁流变弹性体的准零刚度隔振器，其特征是在所述隔振器底座上依次固定有第一固定台、第二固定台和第三固定台；

在所述第一固定台和第二固定台之间设置有两层柔性板；在两层柔性板之间通过连接螺栓设置有被隔振机构；在所述被隔振机构的一侧设置有加速度传感器；

在两层柔性板的下方，并处于所述隔振器底座上设置有碟形弹簧支撑台；在所述碟形弹簧支撑台上设置有碟形弹簧；且所述碟形弹簧抵于所述连接螺栓的末端，并对所述被隔振机构提供垂直支撑力；

在所述第二固定台上贯穿设置有连接键板，且所述连接键板在所述第二固定台内为可滑动结构；所述连接键板一端固定在两层柔性板之间，另一端与磁流变弹性体总成的一端固连；所述磁流变弹性体总成的另一端固连在所述第三固定台的侧面。

本发明所述的准零刚度隔振器的特点也在于：

所述磁流变弹性体总成是在所述磁流变弹性体底座上同轴装配有所述励磁外缸体；在所述励磁外缸体内同轴设置有两个筒状励磁载体；在两个筒状励磁载体之间设置有所述磁流变弹性体，并使得两个筒状励磁载体之间留有间隙；在两个筒状励磁载体的凹槽上均绕有励磁线圈，且不超过凹槽的深度；

在筒状励磁载体的顶部并贯穿所述励磁外缸体设置有磁流变弹性连接头；所述磁流变弹性连接头与所述连接键板连接；

所述加速度传感器获取所述被隔振机构的振动信号并传递给控制器；由所述控制器控制电流源提供相反的输出电流给两个筒状励磁载体上的励磁线圈，使得所述筒状励磁载体与励磁外缸体组成闭合的导磁回路；所述磁流变弹性体在磁场的作用下刚度发生相应变化，并通过所述连接键板将磁流变弹性体总成变化的刚度同步传递给所述两层柔性板，从而将变化的刚度作用于所述被隔振机构上。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1.本发明使用的磁流变弹性体是一个刚度可调机构，控制器接收加速度传感器的信号，控制电流源输出到励磁线圈的电流，通过改变通入线圈的励磁电流改变磁流变弹性体刚度，使得系统在平衡位置附近有较高的静刚度和很低的动刚度，平衡了静位移与隔振效果之间的矛盾，解决了经典的线性隔振理论无法解决的工程技术中低频隔振问题。

2.本发明使用的磁流变弹性体基于磁流变液反应迅速的能力，其刚度调节范围扩大，刚度调节速度灵敏，实现了刚度调节的大扩围，高灵敏度。

3.本发明的实现方法相对简单、体积较小、成本较低，更有利于工程应用。

附图说明

图1为本发明的磁流变弹性体准零刚度执行器原理图；

图2为本发明的磁流变弹性体准零刚度执行器原型图；

图3为本发明的磁流变弹性体准零刚度隔振器的碟形弹簧的俯视图；

图4为本发明的磁流变弹性体总成结构示意图；

图中标号：1第一固定台，2柔性板，3连接螺栓，4第二固定台，5连接键板，6磁流变弹性体总成，7第三固定台，8被隔振机构，9碟形弹簧，10碟形弹簧支撑台，11加速度传感器，12固定螺栓，13隔振器底座，14电流源，15控制器，16磁流变弹性连接头，17励磁线圈，18磁流变弹性体，19磁流变弹性体底座，20筒装励磁载体，21外缸体。

具体实施方式

本实施例中，如图2所示，一种基于磁流变弹性体的准零刚度隔振器，是在隔振器底座13上依次固定有第一固定台1、第二固定台14和第三固定台7；

在第一固定台1和第二固定台14之间设置有两层柔性板2；在两层柔性板2之间通过连接螺栓3设置有被隔振机构8；在被隔振机构8的一侧设置有加速度传感器11；

在两层柔性板2的下方，并处于隔振器底座13上设置有碟形弹簧支撑台10；在碟形弹簧支撑台10上设置有如图3所示的碟形弹簧9；且碟形弹簧9抵于连接螺栓3的末端，并对被隔振机构8提供垂直支撑力；

在第二固定台14上贯穿设置有连接键板5，且连接键板6在第二固定台14内为可滑动结构；连接键板5一端固定在两层柔性板2之间，另一端与磁流变弹性体总成6的一端固连；磁流变弹性体总成6的另一端固连在第三固定台7的侧部。

如图4所示，磁流变弹性体总成6是在磁流变弹性体底座19上同轴装配有励磁外缸体21；在励磁外缸体21内同轴设置有两个筒状励磁载体20；在两个筒状励磁载体20之间设置有磁流变弹性体18，并使得两个筒状励磁载体20之间留有间隙；在两个筒状励磁载体20的凹槽上均绕有励磁线圈17，且线圈绕组不超过凹槽的深度；

在筒状励磁载体20的顶部并贯穿励磁外缸体21设置有磁流变弹性连接头16；磁流变弹性连接头16与连接键板5连接；

加速度传感器11获取被隔振机构8的振动信号并传递给控制器15；由控制器15控制电流源14提供相反的输出电流给两个筒状励磁载体20上的励磁线圈17，使得筒状励磁载体20与励磁外缸体21组成闭合的导磁回路；磁流变弹性体18在磁场的作用下刚度发生相应变化，并通过连接键板5将磁流变弹性体总成6变化的刚度同步传递给两层柔性板2，从而将变化的刚度作用于被隔振机构8上。

本实施例中，如图1所示，是准零刚度隔振器的原理图，k1是碟形弹簧9的等效弹簧刚度，k2是磁流变弹性体总成6的等效刚度。没有振动激励输入时候，被隔振机构8在蝶形弹簧9和从磁流变弹性体6的共同作用下处于平衡状态；当有振动激励输入的时候，被隔振机构8处于平衡位置下方时，蝶形弹簧9提供向上支撑力变大，控制器15减小磁流变弹性体总成6供电电流，磁流变弹性体总成6提供的向上的拉力减小，被隔振机构8所受合外力不变；被隔振机构8处于平衡位置上方时，蝶形弹簧9提供向上支撑力变小，控制器15增大磁流变弹性体总成6供电电流，磁流变弹性体总成6提供的向上的拉力增加，被隔振机构8所受合外力不变；至此就实现改变磁流变弹性体总成6刚度使得被隔振机构8在平衡位置附近有高的静刚度和低的动刚度。