一种基于能量层级衰减的主被动复合式减振基座

本发明属于动力装置振动控制领域，特别是涉及一种基于能量层级衰减的主被动复合式减振基座。

背景技术：

1、随着现代科学技术的蓬勃发展，船舶工业也不断取得新的突破，船舶尺度与航行速度逐渐增加，船舶产生有害振动的现象时有发生。而船舶动力装置作为保证船舶正常营运、航行的重要组成部分，工作过程中将不可避免地产生机械振动，这种振动能量经由基座传递到船体板架结构，引起板架结构振动响应，并以弹性波的形式传递到船壳，向周围流体介质辐射噪声。于是，减隔振装置成为船舶振动控制的重要屏障，其减振性能直接决定船舶辐射噪声水平。

2、传统基座减振效果不理想，只能减小振动总量级，对低频振动以及线谱振动控制较差。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种基于能量层级衰减的主被动复合式减振基座,以解决传统基座对低频振动以及线谱振动控制较差的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于能量层级衰减的主被动复合式减振基座，包括平面式铰链面板、压电传感器、限位板架、减振液囊、自适应控制器、弹性限位器、作动器和平面底板，所述平面式铰链面板设置在平面底板上方，所述平面式铰链面板与平面底板之间设置多个用于对平面底板进行竖向限位的弹性限位器，所述限位板架设置在平面式铰链面板下方，所述限位板架内设置多个沿左右方向均匀排布的减振液囊，每个所述减振液囊的上端面均与平面式铰链面板的下端面相连，所述限位板架下端面设置多个作动器并与每个作动器的作动头上端相连，每个所述作动器的下端均与平面底板相连，每个所述作动器对应设置一个压电传感器，全部所述压电传感器均与限位板架下端面相连，全部所述作动器和全部所述压电传感器均与自适应控制器相连。

3、更进一步的，所述平面式铰链面板包括多个沿左右方向依次排布的子面板，每相邻两个子面板转动连接。

4、更进一步的，每相邻两个所述子面板通过多个沿前后方向等间距布置的合页转动连接。

5、更进一步的，所述减振液囊与子面板数量相同并一一对应的与对应位置的子面板下端面相连。

6、更进一步的，所述限位板架上设置多个与减振液囊一一对应的缓冲腔，全部所述减振液囊一一对应的设置在各个缓冲腔内。

7、更进一步的，每个所述减振液囊下方对应设置两个前后对称分布的作动器。

8、更进一步的，两个所述弹性限位器相对于平面底板呈左右两侧对称分布且上端分别与位于两侧的子面板下端面相连，位于中间位置的每个子面板下端面前后两侧对称设置弹性限位器。

9、更进一步的，所述弹性限位器包括上面板、下面板、上面板支撑柄、下面板支撑柄和弹性部件，所述上面板与平面式铰链面板下端面相连，所述上面板支撑柄为正立山字结构包括中间杆、相对于中间杆呈两侧对称布置的侧杆和横杆，所述中间杆上端与上面板下端面中间位置相连，所述中间杆下端与横杆相连，两个所述侧杆对称连接在横杆的两端，每个所述侧杆上端通过弹性部件与一个下面板支撑柄相连，全部所述下面板支撑柄均与下面板相连，所述下面板与平面底板上端面相连。

10、更进一步的，所述侧杆和下面板支撑柄均通过支撑柄连接端与弹性部件相连。

11、更进一步的，所述减振基座还包括四个橡胶脚垫，四个所述橡胶脚垫布置在平面底板下端面四角。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

13、1、通过平面式铰链面板包含多个相互转动连接的子面板的设置方式，能够使结构阻抗失配，子面板的振动波波形转换、散射、反射明显加大，衰减了部分振动能量，有效提高基座的减隔振性能；

14、2、通过弹性限位器的设置，能够限制平面式铰链面板和平面底座之间的位移仅可发生在垂直方向，并限位平面式铰链面板垂向高度维持在安全范围内，保证减振液囊不被压溃的同时能够防止设备倾覆；

15、3、通过减振液囊配合平面式铰链面板的方式，使得各子面板的输入阻抗趋于均衡化，阻抗均衡化的提高将降低本减振基座受到不平衡激励力及不平衡激励力矩作用时的振动响应，将振动能量散射到结构的不同部位，从而降低结构自身的振动，并将集中点载荷转化为面载荷，提高系统的隔振能力；基于波形转换理论，液体介质中不存在切变弹性，横波无法在液体介质内传播的特性，机械设备产生的振动波传递至减振液囊时，传递路径发生介质突变，引起结构阻抗失配，发生强制波形转换，只有纵波传递至所述减振液囊，通过所述减振液囊中的液体实现振动能量耗散；平面式铰链面板在机械设备的压力下与减振液囊紧贴，并且当减振液囊中液体阻抗表现为抗性时，液体提供惯性力，有效控制振动能量；

16、4、通过减振液囊设置在缓冲腔内的方式，能够防止减振液囊内的液体剧烈流动并起到一定的支撑作用；

17、5、通过压电传感器的设置能够采集限位板架的信号然后通过自适应控制器控制作动器进行主动激励限位板架，从而实现主动减振，且主动减振处理的振动是弹性限位器和减振液囊进行减弱后的振动能量，且只剩下竖向的振动波，因此不需要作动器做过多的功，减少能耗，同时在作动器的选型上也可以选相对较小的型号即可，投入成本也降低。

技术特征：

1.一种基于能量层级衰减的主被动复合式减振基座，其特征在于：包括平面式铰链面板（1）、压电传感器（3）、限位板架（4）、减振液囊（5）、自适应控制器（6）、弹性限位器（7）、作动器（8）和平面底板（9），所述平面式铰链面板（1）设置在平面底板（9）上方，所述平面式铰链面板（1）与平面底板（9）之间设置多个用于对平面底板（9）进行竖向限位的弹性限位器（7），所述限位板架（4）设置在平面式铰链面板（1）下方，所述限位板架（4）内设置多个沿左右方向均匀排布的减振液囊（5），每个所述减振液囊（5）的上端面均与平面式铰链面板（1）的下端面相连，所述限位板架（4）下端面设置多个作动器（8）并与每个作动器（8）的作动头（13）上端相连，每个所述作动器（8）的下端均与平面底板（9）相连，每个所述作动器（8）对应设置一个压电传感器（3），全部所述压电传感器（3）均与限位板架（4）下端面相连，全部所述作动器（8）和全部所述压电传感器（3）均与自适应控制器（6）相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于能量层级衰减的主被动复合式减振基座，其特征在于：所述平面式铰链面板（1）包括多个沿左右方向依次排布的子面板（11），每相邻两个子面板（11）转动连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于能量层级衰减的主被动复合式减振基座，其特征在于：每相邻两个所述子面板（11）通过多个沿前后方向等间距布置的合页（2）转动连接。

4.根据权利要求2所述的一种基于能量层级衰减的主被动复合式减振基座，其特征在于：所述减振液囊（5）与子面板（11）数量相同并一一对应的与对应位置的子面板（11）下端面相连。

5.根据权利要求4所述的一种基于能量层级衰减的主被动复合式减振基座，其特征在于：所述限位板架（4）上设置多个与减振液囊（5）一一对应的缓冲腔（12），全部所述减振液囊（5）一一对应的设置在各个缓冲腔（12）内。

6.根据权利要求5所述的一种基于能量层级衰减的主被动复合式减振基座，其特征在于：每个所述减振液囊（5）下方对应设置两个前后对称分布的作动器（8）。

7.根据权利要求2所述的一种基于能量层级衰减的主被动复合式减振基座，其特征在于：两个所述弹性限位器（7）相对于平面底板（9）呈左右两侧对称分布且上端分别与位于两侧的子面板（11）下端面相连，位于中间位置的每个子面板（11）下端面前后两侧对称设置弹性限位器（7）。

8.根据权利要求1所述的一种基于能量层级衰减的主被动复合式减振基座，其特征在于：所述弹性限位器（7）包括上面板（71）、下面板（72）、上面板支撑柄（73）、下面板支撑柄（74）和弹性部件（75），所述上面板（71）与平面式铰链面板（1）下端面相连，所述上面板支撑柄（73）为正立山字结构包括中间杆（731）、相对于中间杆（731）呈两侧对称布置的侧杆（732）和横杆（733），所述中间杆（731）上端与上面板（71）下端面中间位置相连，所述中间杆（731）下端与横杆（733）相连，两个所述侧杆（732）对称连接在横杆（733）的两端，每个所述侧杆（732）上端通过弹性部件（75）与一个下面板支撑柄（74）相连，全部所述下面板支撑柄（74）均与下面板（72）相连，所述下面板（72）与平面底板（9）上端面相连。

9.根据权利要求8所述的一种基于能量层级衰减的主被动复合式减振基座，其特征在于：所述侧杆（732）和下面板支撑柄（74）均通过支撑柄连接端（76）与弹性部件（75）相连。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的一种基于能量层级衰减的主被动复合式减振基座，其特征在于：所述减振基座还包括四个橡胶脚垫（10），四个所述橡胶脚垫（10）布置在平面底板（9）下端面四角。

技术总结
本发明提出了一种基于能量层级衰减的主被动复合式减振基座，属于动力装置振动控制领域。解决传统基座对低频振动以及线谱振动控制较差的问题。它包括平面式铰链面板、压电传感器、限位板架、减振液囊、自适应控制器、弹性限位器、作动器和平面底板，平面式铰链面板设置在平面底板上方，平面式铰链面板与平面底板之间设置多个用于对平面底板进行竖向限位的弹性限位器，限位板架内设置多个沿左右方向均匀排布的减振液囊，限位板架下端面设置多个作动器并与每个作动器的作动头上端相连，每个作动器对应设置一个压电传感器，全部压电传感器均与限位板架下端面相连，全部作动器和全部压电传感器均与自适应控制器相连。它主要用于衰减振动。

技术研发人员：庞福振,梁冉,李海超,王寅兵,秦宇璇,高聪,汤旸,江沛,陈海龙,郎济才
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12