一种电磁可变刚度磁流变共振转换隔振系统

本发明属于振动控制，具体涉及一种电磁可变刚度磁流变共振转换隔振系统。

背景技术：

1、共振转换器自goodwin提出以来，得到了国内外学者的广泛研究，该装置已经应用在实船中，通过实测表明能够有效减小由轴系纵向振动所引起的线谱振动。

2、现有共振转换器存在的主要问题和不足包括：

3、现有共振转换器结构和参数固定，无法根据实际工况实时调节等效质量、等效阻尼和等效刚度等力学参数，存在滤波频带较窄、无法消减多线谱峰值、低频控制效果不理想和载荷适应能力不足等问题。

4、针对共振转换器动力学参数可调节性的技术需求，cn 112594282a公开了一种可调式共振转换器容腔结构，利用液压装置实现工作容腔的容积调节，其实质是实现共振转换器的等效刚度调节。受布置空间、重量和能耗限制，刚度的调节范围通常有限，难以满足实际需求。

5、磁流变液材料具有优异的磁控特性，具有阻尼磁场可控特性，在振动控制领域具有巨大的应用潜力。不同于传统的共振转换器利用流体介质的体积模量提供刚度及不可控的流体黏性，本发明利用磁流变液材料的阻尼可控特性和电磁变刚度能力，通过磁流变液动力粘度和体积模量的磁场可控特性，以及电磁绕组与永磁体之间的电磁力对刚性容腔内等效刚度的调节，对传统共振转换器进行改造，提出一种电磁可变刚度磁流变共振转换隔振系统，拓宽共振转换器隔振器的等效阻尼和等效刚度调节范围。该技术方案不仅可用于舰船推进轴系的纵向振动控制，也适用于精密仪器、电动车驱动电机悬置和船舶动力机械悬置等高性能减振降噪领域。

技术实现思路

1、为改善传统共振转换器存在的滤波频带较窄、无法消减多线谱峰值和低频控制效果不理想等难题，本发明提供了一种电磁可变刚度磁流变共振转换隔振系统，通过反馈控制系统对共振转换器导管和刚性容腔内磁流变液的脉动压力进行调控，保证共振转换隔振系统工作于调谐状态，以最大限度地发挥设计所达到的隔振效果。

2、为达到上述目的本发明采用了以下技术方案：

3、一种电磁可变刚度磁流变共振转换隔振系统，包括液压缸、液压缸活塞、导管、导管单元励磁线圈、刚性容腔、刚性容腔活塞、导向杆、螺旋弹簧、直线轴承、永磁体、电磁绕组、电磁绕组骨架、导磁套筒、铁芯和反馈控制系统；

4、所述液压缸活塞位于液压缸中并通过活塞杆与被隔振对象连接，所述液压缸和刚性容腔通过导管连接，所述导管单元励磁线圈设置于导管外，所述刚性容腔活塞位于刚性容腔内，所述导磁套筒固定于刚性容腔内壁，所述导磁套筒的内壁设置有永磁体，所述铁芯固定于导磁套筒中心，所述电磁绕组骨架位于导磁套筒内且一端固定在刚性容腔活塞的一侧，且位于永磁体和铁芯之间，所述电磁绕组设置在电磁绕组骨架上，所述导向杆与刚性容腔活塞的一侧固定连接并穿过固定于刚性容腔上的直线轴承，所述螺旋弹簧套于导向杆外，所述被隔振对象上设置有振动传感器，所述振动传感器的输出端与反馈控制系统的输入端连接，所述反馈控制系统的输出端通过导线分别与导管单元励磁线圈和电磁绕组连接，所述液压缸、导管和刚性容腔内填充有磁流变液。

5、进一步，所述反馈控制系统包括控制器和功率放大器，所述振动传感器的输出端依次与控制器和功率放大器连接，所述功率放大器的输出端通过导线分别与导管单元励磁线圈和电磁绕组连接。

6、进一步，所述导管单元励磁线圈和电磁绕组设置为多个线圈。

7、进一步，所述螺旋弹簧、导向杆和直线轴承设置为两组或多组对称周向分布于刚性容腔内。

8、进一步，所述反馈控制系统的控制策略为连续或离散控制策略。

9、与现有技术相比本发明具有以下优点：

10、(1)本发明将磁流变液作为共振转换器的流体介质，区别于传统的液压油介质的共振转换器，利用磁场作用下磁流变液动力粘度、体积模量可控特性及电磁变刚度能力，结合振动半主动控制技术，拓宽共振转换器等效阻尼和等效刚度可调范围，保证共振转换隔振系统工作于调谐状态，有效改善传统共振转换器存在的滤波频带较窄、无法消减多线谱峰值和低频控制效果不理想等难题，以最大限度地发挥设计所达到的隔振效果。

11、(2)本发明具有等效阻尼和等效刚度同时调节能力、结构简单、适应性强、可靠性高和能耗低等优点，适用于舰船推进轴系、精密仪器、电动车驱动电机悬置和船舶动力机械悬置等高性能减振降噪领域的宽频带、多线谱、变载荷振动隔离。

技术特征：

1.一种电磁可变刚度磁流变共振转换隔振系统，其特征在于，包括液压缸、液压缸活塞、导管、导管单元励磁线圈、刚性容腔、刚性容腔活塞、导向杆、螺旋弹簧、直线轴承、永磁体、电磁绕组、电磁绕组骨架、导磁套筒、铁芯和反馈控制系统；

2.根据权利要求1所述的一种电磁可变刚度磁流变共振转换隔振系统，其特征在于，所述反馈控制系统包括控制器和功率放大器，所述振动传感器的输出端依次与控制器和功率放大器连接，所述功率放大器的输出端通过导线分别与导管单元励磁线圈和电磁绕组连接。

3.根据权利要求1所述的一种电磁可变刚度磁流变共振转换隔振系统，其特征在于，所述导管单元励磁线圈和电磁绕组设置为多个线圈。

4.根据权利要求1所述的一种电磁可变刚度磁流变共振转换隔振系统，其特征在于，所述螺旋弹簧、导向杆和直线轴承设置为两组或多组对称周向分布于刚性容腔内。

5.根据权利要求1所述的一种电磁可变刚度磁流变共振转换隔振系统，其特征在于，所述反馈控制系统的控制策略为连续或离散控制策略。

技术总结
本发明属于振动控制技术领域，具体涉及一种电磁可变刚度磁流变共振转换隔振系统。为解决传统共振转换器存在的滤波频带较窄、无法消减多线谱峰值和低频控制效果不理想等难题，本发明中导管单元励磁线圈、导管、导管内的磁流变液构成导管单元的工作磁路，刚性容腔活塞位于刚性容腔内并与电磁绕组骨架相连，永磁体镶嵌于导磁套筒内，铁芯固定于导磁套筒中心，导向杆与刚性容腔活塞固定连接并穿过固定于刚性容腔结构的直线轴承，螺旋弹簧位于导向杆外，反馈控制系统用于根据隔振系统的振动状态调控导管单元励磁线圈和电磁绕组中的电流以改变共振转换器的等效阻尼和等效刚度。

技术研发人员：王小龙,黄晋英,郭彦青,王喜红,吕海峰,刘波
受保护的技术使用者：中北大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16