[實用新型]壓電疊堆型自供能液壓減振器

有效

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• 申請日: 2011-09-18
• 公開（公告）號: CN202215659U
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發(fā)明（設計）人: 王淑云;闞君武;曾平;程光明
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: F16F15/027
• 分類號: F16F15/027;H02N2/00
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 魏征驥

技術領域

本實用新型涉及一種減振器，具體涉及一種利用壓電疊堆換能器通過回收振動主體的振動能量進行控制的自供能液壓減振器，適用于交通工具、機械設備等的振動抑制與消除，是壓電與液壓振動控制技術優(yōu)勢相融合的新型自供能半主動減振技術。?

背景技術

目前，壓電振動控制與液壓振動控制是作為兩個不同振動控制技術領域而獨立存在的。?

壓電陶瓷具有良好的機電耦合特性，在振動的主動、被動及半主動振動控制中已廣為利用。被動式壓電振動控制是通過在壓電元件電極間串聯(lián)電感或電阻來耗散振動能，系統(tǒng)構成簡單、成本低、技術較成熟，但控制效果及通用性較差；主動式壓電振動控制是通過外加電場使壓電陶瓷產生機械抗力來抑制振動，控制效果好、環(huán)境適應性強，但通常需要傳感器、驅動器及信號處理器等外圍設備，不僅系統(tǒng)體積龐大復雜、成本高，還降低了可靠和穩(wěn)定性，最關鍵是持續(xù)、穩(wěn)定、充足的外部能量供應實際中難以保證。為此，人們又提出了半主動、半被動及主被動混合控制等方法，有效地降低了功耗（遠低于主動系統(tǒng)）、提高了控制效果（優(yōu)于被動、接近主動）。除控制方法外，壓電器件自身結構及性能也是制約壓電振動控制能力及效果的關鍵要素：壓電疊堆雖控制力較大，但變形小（僅微米級）、脆性較大，且僅能實現單向振動控制（非壓縮狀態(tài)時壓電疊堆僅能通過施加正電壓的方法使其伸長）。因此，目前將單個壓電疊堆直接作用于受控主體的控制方法無法用于振動沖擊及振動強度較大，如直升機螺旋槳擺動/航空器表面振動/火箭發(fā)射隔振/汽車發(fā)動機懸掛減振等。?

另一方面，液壓振動控制技術以其高能量密度、低噪音、無沖擊等優(yōu)勢，也在國民經濟和國防工業(yè)的各個行業(yè)獲得成功應用，所形成的振動控制方法也包括被動、主動及半主動等多種形式。與壓電振動控制一樣，液壓主動及半主動振動控制系統(tǒng)的控制效果較好、通用性強，但通常需要較大的泵站（電機＋液壓泵）提供動力、并由電磁換向/溢流/減壓閥（或多個單向閥）進行控制，因此現有的液壓振動控制系統(tǒng)體積龐大、連接及控制較復雜，且同樣需要持續(xù)的外界能量供應。?

可見，目前所采用的單一式壓電振動控制及液壓振動控制技術均存在一定局限性和不足，能量自給、體積小、結構緊湊、強度高、通用性強、控制效果好且適用于寬頻帶復雜環(huán)境的半主動及主動減振器是很多領域所急需的。?

發(fā)明內容

為解決現有壓電及液壓減振技術的上述問題，本實用新型提出一種利用壓電疊堆換能器發(fā)電并實現自供能的半主動式壓電液壓減振器，即利用同步開關能量回收技術通過壓電疊堆與液體的耦合作用將振動主體的機械能能轉換成電能、并用于振動控制，進而消除或降低現有主動/半主動控制依賴外部能量供應、陶瓷易碎且控制力/位移有限等弊端，所形成的壓電疊堆型液壓減振器是壓電發(fā)電、壓電振動控制、及液壓振動控制技術優(yōu)勢的有機融合。?

本實用新型采取的技術方案是，上端蓋用螺釘安裝于主體上構成液壓缸，活塞安裝于液壓缸腔內并將其分隔成液壓缸上腔和液壓缸下腔，活塞將彈簧壓接在液壓缸下腔內；主體用螺釘安裝在底座上，底座將兩組壓電疊堆換能器壓接在主體下部的兩組空腔內；所述其中一組壓電疊堆換能器一依次由碟形彈簧一、壓縮腔活塞一及壓電疊堆一壓接而成，所述壓縮腔活塞一與主體之間形成壓縮腔一；所述其中另一組壓電疊堆換能器二依次由碟形彈簧二、壓縮腔活塞二及壓電疊堆二壓接而成，所述壓縮腔活塞二與主體之間形成壓縮腔二；所述液壓缸上腔與蓄能器及壓縮腔二連通，液壓缸上腔與液壓缸下腔通過截止閥連接；所述液壓缸下腔與壓縮腔一連通；所述壓電疊堆一和壓電疊堆二分別通過導線組一、導線組二與電控單元連接。?

本實用新型一種實施方式是：兩組壓電疊堆換能器中的數量均為1-20個；當壓電疊堆換能器為兩個以上時，每組壓電疊堆換能器中的各壓電疊堆分別采用并聯(lián)方式連接，再分別與電控單元連接。?

本實用新型所述電控單元主要由電感、一對檢波器、比較器、儲能單元、一組控制開關構成，功能是進行振動能量回收和振動的半主動控制。?

在減振器非工作狀態(tài)下，壓電疊堆受蓄能器的預置壓力作用而被預壓縮。進入穩(wěn)態(tài)工作后，振動主體帶動液壓缸活塞上下運動，使液壓缸上腔及下腔流體壓力發(fā)生變化，并致使壓電疊堆交替地伸長與縮短，從而將流體的壓力能轉換成電能；所生成的電壓經電控單元進行換向后再施加到壓電疊堆的兩端，通過抑制壓電疊堆的伸長或縮短而抑制振動主體的振動。?