[發明專利]一種基于壓電分流電路的頻率可調臂梁式動力吸振器

在審

• 申請號: 201510822142.0
• 申請日: 2015-11-24
• 公開（公告）號: CN105402300A
• 公開（公告）日: 2016-03-16
• 發明（設計）人: 毛崎波
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: F16F7/10
• 分類號: F16F7/10;F16F15/02
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所 36111
• 代理人: 劉凌峰

技術領域

本發明屬于機械振動減振技術領域，具體涉及的是一種基于壓電分流電路的頻率可調臂梁式動力吸振器。

背景技術

機械振動問題是工程領域中的一種常見現象。它不但可以造成結構的疲勞損傷，還會降低測量儀器的精度，同時結構振動產生的噪聲還會影響相關人員的正常工作甚至危害健康。如何有效抑制有害的振動，長期以來是機械工程、航空航天、交通運輸領域所關切的問題。

由于動力吸振器結構簡單，易于實施，能有效抑制頻率變化較小的設備振動，因此得到了廣泛應用，目前已成為控制振動的重要手段之一。動力吸振器一般可分為被動式和半主動式兩大類。其中被動式動力吸振器只能用于控制特定某一頻段的振動。當外激勵頻率或者結構邊界條件發生變化時，被動式動力吸振器就會失效。為了拓寬動力吸振器的控制頻率范圍，可以通過調節吸振器的剛度或者質量，使得吸振器的固有頻率能隨外部條件的變化而變化，這種頻率可調的動力吸振器被稱為半主動吸振器。

專利CN203641391U描述了一種頻率可調的懸臂梁式半主動吸振器，通過手動方式調節質量塊在懸臂梁上的位置，實現吸振器頻率的調節。由于采用手動方式，所以實際使用中不太方便。

專利CN203670596U描述了一種通過步進電機改變質量塊位置的簡支梁式頻率可調的動力吸振器。專利CN102116357A描述了一種電動式懸臂梁式半主動吸振器，利用直線電機結合傳動齒輪和齒條驅動質量塊，從而調節吸振器頻率。這類半主動吸振器需要機械驅動裝置、結構相對復雜。

專利CN103615487A分別公開了一種電磁式懸臂式半主動吸振器，通過調節輸入電流改變電磁剛度，從而實現吸振器頻率的改變。但是這種吸振器存在電磁泄漏現象。

針對上述半主動吸振器需要機械驅動裝置、結構復雜、存在電磁泄漏現象等缺點，本發明提供一種結構簡單、頻率調節便捷的懸臂梁式吸振器。

發明內容

本發明目的在于提供一種結構簡單、頻率調節便捷的采用壓電分流電路的可調臂梁式動力吸振器。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：一種基于壓電分流電路的頻率可調臂梁式動力吸振器，由動力吸振器和壓電分流電路兩部分組成，所述動力吸振器包括底座、懸臂梁、質量塊；底座的下端固定于吸振對象，底座上端與懸臂梁一端固定，質量塊與懸臂梁另一端固定；所述壓電分流電路包括壓電陶瓷片和負電容，將壓電陶瓷片粘貼在懸臂梁表面，壓電陶瓷片正負電極連接負電容兩端構成回路。負電容的作用調節壓電陶瓷片表面電荷絕對值，從而調節壓電陶瓷片兩端的電壓絕對值，由于逆壓電效應，壓電陶瓷片兩端的電壓變化導致懸臂梁剛度發生變化，實現吸振器頻率的調節。

本發明所述懸臂梁通過焊接或者螺釘與底座和質量塊相固定。

本發明所述懸臂梁的橫截面為長方形。

本發明所述壓電陶瓷片的形狀為長方體。

本發明所述壓電陶瓷片可粘貼在懸臂梁上表面，也可粘貼在懸臂梁下表面。

本發明所述壓電陶瓷片可以是單片壓電材料，也可以是兩片以上壓電材料層疊而成。

本發明所述壓電分流電路中負電容值可以調節。

本發明的優勢在于：本發明結構簡單，拆裝方便。由于本發明不需要如何機械傳動裝置，只需要通過調節分流電路中負電容值即可調節吸振器的固有頻率，所以本發明響應快速，可靠性高。

附圖說明

圖1本發明的模型示意圖。

其中，1-底座，2-懸臂梁，3-質量塊，4-壓電陶瓷片，5-負電容。

具體實施方式

下面結合附圖舉例對本發明做更加詳細的描述：

結合圖1，本發明包括底座1、懸臂梁2、質量塊3、壓電陶瓷片4、負電容5。其中懸臂梁2與質量塊3組成一懸臂結構，壓電陶瓷片4粘貼在懸臂梁2表面，壓電陶瓷片4正負電極連接負電容5兩端組成壓電分流電路。如圖1所示。負電容的實現可參見文獻（HorowitzP,HillW.TheArtofElectronics.NewYork:CambridgeUniversityPress.1996）。

作為本發明的優選實施方式，所述壓電陶瓷片4的寬度為懸臂梁2寬度的80%-95%，所述壓電陶瓷片4的長度為懸臂梁2長度的40%-50%，所述壓電陶瓷片4的厚度在0.2mm-2mm之間。

本發明的工作原理如下：負電容5的作用調節壓電陶瓷片4表面電荷絕對值，從而調節壓電陶瓷片4兩端的電壓絕對值，由于逆壓電效應，壓電陶瓷片4兩端的電壓變化導致懸臂梁2剛度發生變化，實現吸振器頻率的調節。