[實用新型]一種主動式壓電液壓阻尼器

有效

• 申請號: 201220691049.2
• 申請日: 2012-12-13
• 公開（公告）號: CN202992002U
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 闞君武;于麗;王淑云;李洋;劉殿龍;曾平
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: F16F13/00
• 分類號: F16F13/00
• 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

本實用新型屬于減振技術領域，具體涉及一種主動式壓電液壓阻尼器，適用于交通工具、機械設備等的振動抑制與消除。

背景技術

液壓阻尼器在交通工具、機械設備等的振動控制領域已有廣泛應用。早期的被動式液壓阻尼器結構簡單、成本低、技術較成熟，但因阻尼不可調，其減振效果及環境的適應性較差，不適于某些要求振動控制效果較好的場合，如汽車發動機及車架懸置、大型精密儀器設備減振等。因此，人們提出了主動式、半主動式可調液壓阻尼器，即利用電機驅動液壓泵提供動力、并由電磁換向/溢流/減壓閥進行控制的主動式可調阻尼器，如中國實用新型專利CN1367328A、CN101392809A等。比之于被動式不可調液壓阻尼器，主動式可調液壓阻尼器的控制效果好、振動環境的適應能力強，已在汽車主動懸置等方面獲得成功應用；但現有的主動式液壓阻尼器大都需要較大的泵站進行驅動、并結合多個電磁閥進行聯合控制，因此系統體積龐大、連接及控制較復雜、能耗高、可靠性較低等，在應用上存在一定的局限性。鑒于現有主動式液壓阻尼器自身結構、控制能力以及依賴外界能量供應等問題，申請人曾提出一種基于壓電疊堆換能器與流體耦合作用回收能量并進行阻尼調節的半主動式自供能可調阻尼器，即中國專利201110275849.6，可在一定程度上解決常規主動式液壓阻尼器的某些弊端；但因該阻尼器利用壓電疊堆直接驅動閥芯實現阻尼調節，而壓電疊堆在電壓作用下的伸縮能力極其有限、僅微米級，故阻尼調節能力低，不適于調節范圍較大的場合。

發明內容

本實用新型提出一種主動式壓電液壓阻尼器，以解決現有主動式液壓阻尼器以及壓電疊堆式自供能可調液壓阻尼器所存在的阻尼調節能力低、不適于調節范圍較大的場合問題。

本實用新型采取的技術方案是：端蓋通過螺釘固定在缸體上，大活塞套接在缸體內腔中并將缸體內腔分隔成上缸腔和下缸腔；平衡彈簧通過大活塞壓接在下缸腔內，活塞桿端部的法蘭通過螺釘固定在大活塞上；壓電疊堆置于活塞桿的內腔中，并依次將小活塞、閥芯及復位彈簧壓接在大活塞的階梯型內腔中；小活塞與活塞桿端部的法蘭之間壓接有碟形彈簧、且小活塞上臺肩頂靠在活塞桿端部的法蘭上；小活塞與大活塞及閥芯之間共同構成上閥腔，閥芯與大活塞之間共同構成下閥腔，上閥腔通過管路與蓄能器連通；小活塞依次將閥簧和閥球壓接在閥芯的內腔中，閥芯的內腔、閥簧和閥球共同構成單向閥；閥芯的內腔通過閥芯上端的橫槽與上閥腔連通、通過閥芯上的縱孔與下閥腔連通、還通過閥芯上的縱孔及橫孔與閥芯上的環槽連通；所述環槽與大活塞上的左流道及右流道連通，所述的左流道和右流道還分別與所述的上缸腔和下缸腔連通；所述環槽與所述左流道及右流道共同構成用于阻尼調節的阻尼閥。

工作前阻尼器系統內充滿流體，上下缸腔及上下閥腔內流體壓力相等，均為蓄能器預置壓力P₀。阻尼器非工作時，壓電疊堆不通電?、且不受預緊力作用；大活塞及小活塞在流體壓力及各彈簧的作用下處于平衡狀態，阻尼閥處于常開狀態、系統阻尼小。

需要調節阻尼時，壓電疊堆通電并伸長，推動小活塞向下運動，從而使上閥腔內流體壓力增加為P、并使單向閥維持在關閉狀態；當閥芯7上端所受外力F_s=F_t8+πr²P大于下端所受外力F_x=F_t10+πr²P₀時，即上閥腔內流體壓力增至P＞[F_t10-F_t8+πr²P₀]/(πr²)時，閥芯開始向下運動，使阻尼閥的通流面積減小、阻尼增加，式中：F_t8和F_t10分別為閥簧和復位彈簧對閥芯的作用力，r為閥芯半徑；當壓電疊堆在電壓作用下的伸長量為L=Vη時，則閥芯的移動量、即阻尼閥的開度調節量為l=(R/r)²L=(R/r)²Vη，其中V為壓電疊堆的驅動電壓，η為與壓電疊堆、碟形彈簧、復位彈簧及閥簧的結構尺寸及流體壓力有關的系數，R為大活塞的半徑；因此，當大活塞直徑遠大于小活塞直徑時，壓電疊堆的伸長量將被放大n=l/L=(R/r)²倍，即阻尼閥的阻尼的調節能力被放大n=(R/r)²倍。