[發明專利]一種通過非線性能量轉移與碰撞耗能作用的吸振器

有效

• 申請號: 201110184107.2
• 申請日: 2011-07-02
• 公開（公告）號: CN102384213A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 成建聯;徐信芯;李兆凱
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: F16F15/02
• 分類號: F16F15/02;F16F15/067;F16F15/023
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明涉及一種吸振裝置，尤其是涉及一種用于抑制各種機械設備結構件振動的通過非線性能量轉移與碰撞耗能作用的吸振器。

背景技術

振動是各種機械設備在運轉過程中不可避免地產生的一種運動形式。振動會導致機械設備結構件過早產生疲勞破壞，使結構件的運動發生失常，定位不準確，以及產生噪音等問題。因此，對于結構件的振動抑制成為一種有效提高設備運動精度、使用壽命和降低噪音的方式。

而目前，對于結構件振動的抑制通常是采用三種方式，即主動控制、被動控制和主被動聯合控制。其中，主動控制就是預先分析目標偏離的可能性，并擬訂和采取各項預防性措施，以使計劃目標得以實現，主動控制是一種前饋控制，其具有控制精度高和反應靈敏等特點，但是控制結構復雜，成本高，頻域范圍窄，且必須提供能源，因此使其應用范圍受到一定的限制；被動控制是從計劃的實際輸出中發現偏差，通過對產生偏差原因的分析，研究制定糾偏措施，以使偏差得以糾正，恢復到原來的計劃狀態，或雖然不能恢復到計劃狀態但可以減少偏差的嚴重程度，被動控制是一種事中控制和事后控制，其具有結構簡單、無需能量源和成本低的特點，但是控制范圍窄，作用效果差；主被動聯合控制就是利用主動控制和被動控制各自的優點，互相彌補各自的不足，實現目標的精確控制。

綜上，主動控制是針對目標的偏差分析，提供一定的矯正量，被動控制是對目標產生的偏差進行糾正，提高系統的反應靈敏性，主被動聯合控制是結合主動控制與被動控制的優點綜合進行作用，其減振效果良好，但結構復雜，成本高，且需要能量源，因此使其應用范圍也受到了限制。

在為了提高振動控制的精度和設備運行的穩定性，且在能源供應不便利的情況下，被動控制應用較為廣泛，尤其是多用于對野外作業設備的振動抑制上。另外，從節約能源的角度出發，也需要較好的被動控制減振裝置。被動控制減振裝置是利用結構件自身運動產生的能量帶動被動控制減振裝置，使被動控制減振裝置發生運動，吸收和消耗結構件振動產生的能量，實現快速耗能，以降低結構件的振幅，提高運動精度，降低結構件相互之間的運動磨損，提高其疲勞強度。但是，由于常規的被動控制減振裝置往往在運動過程中產生較大的噪音，對作業環境產生污染，且常規的被動控制減振裝置往往都是以線性振動控制為主，因此其使用的頻帶范圍窄，只對幾個有效的頻率點能進行振動控制，無法實現較寬頻域范圍的吸振減振，且吸振效果不理想。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種通過非線性能量轉移與碰撞耗能作用的吸振器，其結構簡單、設計合理、使用操作方便且吸振效果好，能有效解決現有技術中采用主動控制、被動控制和主被動聯合控制三種控制方式均不理想的問題，可快速有效降低結構件產生的振動，同時無需外部任何能源供給，減振效率高，應用范圍廣。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種通過非線性能量轉移與碰撞耗能作用的吸振器，其特征在于：包括吸振器本體，所述吸振器本體包括與待減振結構件固定連接的連接支座，所述連接支座上固定安裝有箱體，所述箱體內部設置有質量塊，所述質量塊兩端分別設置有非線性彈簧一和非線性彈簧二，所述非線性彈簧一和非線性彈簧二的一端均與質量塊固定連接，所述非線性彈簧一和非線性彈簧二的另一端均與箱體的內壁固定連接；所述箱體上部設置有碰撞調節裝置一，所述箱體下部設置有碰撞調節裝置二，所述碰撞調節裝置一的下端和碰撞調節裝置二的上端均穿過箱體且位于箱體內，所述碰撞調節裝置一和碰撞調節裝置二分別設于質量塊的上下兩側，所述碰撞調節裝置一和碰撞調節裝置二均與質量塊之間有間隙，所述碰撞調節裝置二與待減振結構件之間有間隙。

上述的一種通過非線性能量轉移與碰撞耗能作用的吸振器，其特征在于：所述非線性彈簧一設于質量塊上端，所述非線性彈簧二設于質量塊下端，所述箱體內部設置有依次穿過非線性彈簧二、質量塊和非線性彈簧一的導柱，所述導柱上端與箱體頂部固定連接，所述導柱下端與箱體底部固定連接，所述質量塊與導柱滑動連接。

上述的一種通過非線性能量轉移與碰撞耗能作用的吸振器，其特征在于：所述碰撞調節裝置一和碰撞調節裝置二的數量均為兩個，兩個所述碰撞調節裝置一對稱設于非線性彈簧一的左右兩側，兩個所述碰撞調節裝置二對稱設于非線性彈簧二的左右兩側。

上述的一種通過非線性能量轉移與碰撞耗能作用的吸振器，其特征在于：所述碰撞調節裝置一和碰撞調節裝置二的數量均為一個，所述碰撞調節裝置一和碰撞調節裝置二斜對稱設于質量塊的上下兩側。