[發明專利]一種自供電壓電流體阻尼器

有效

• 申請號: 201710729569.5
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN107327532B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 闞君武;劉志浩;陳松
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: F16F9/34
• 分類號: F16F9/34;F16F9/32;F16F9/512
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種自供電壓電流體阻尼器，屬減振技術領域。底座上裝有缸體，缸體側壁凸臺上裝有壓電振子一、彈性隔膜、壓電振子二和限位環；彈性隔膜兩側裝有環形頂塊；壓電振子一和二都由基板和壓電片粘接而成，壓電振子一和二端部壓在環形頂塊上；缸體側壁上裝有接線柱和電路板，接線柱一與壓電振子一和二連接、另一端與電路板相連，電路板與阻尼閥相連，阻尼閥與缸體的上下通孔相連；缸體內自上而下依次套有活塞和隔板，活塞和隔板間裝有平衡彈簧；活塞、隔板及彈性隔膜將底座與缸體所圍成的空腔分隔成上下阻尼腔和上下緩沖腔；上阻尼腔經上通孔、阻尼閥及下通孔與下阻尼腔相連；上緩沖腔經彈性隔膜上的阻尼孔與下緩沖腔相連通。

技術領域

本發明屬于振動控制技術領域，具體涉及一種自供電壓電流體阻尼器。

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。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。現有的主動式液壓阻尼調節技術需要持續的外部能量供應，因此具有體積龐大、連接及控制較復雜、可靠性低的局限性；為解決這些問題，人們曾提出過多種形式的基于壓電能量回收的阻尼器，但這些阻尼器中利用的都是壓電振子的雙向彎曲變形發電的，易因壓電片所受拉應力過大而損毀，故可靠性仍有待提高。

發明內容

本發明提出一種自供電壓電流體阻尼器，本發明采用的實施方案是：底座上經螺釘安裝有缸體，缸體側壁內側凸臺上經螺釘和壓板自下而上壓接有壓電振子一、彈性隔膜、壓電振子二和限位環；彈性隔膜的兩側經鉚釘安裝有環形頂塊；壓電振子一和二都由基板和壓電片粘接而成，基板靠近彈性隔膜安裝，壓電振子一和二的端部都壓在環形頂塊上；缸體側壁上安裝有接線柱，缸體側壁的外側經螺釘和墊圈安裝有電路板，接線柱一端經導線組與壓電振子一和二連接，另一端經導線組與電路板相連，電路板經導線與阻尼閥相連，阻尼閥經管路與缸體上的上通孔及下通孔相連接；缸體內自上而下依次套有活塞和隔板，活塞和隔板之間安裝有平衡彈簧，活塞桿從缸體的上壁伸出，活塞桿上安裝有重物；活塞、隔板及彈性隔膜將底座與缸體所圍成的空腔分隔成上阻尼腔、下阻尼腔、上緩沖腔和下緩沖腔；上阻尼腔經上通孔、阻尼閥及下通孔與下阻尼腔相連，上阻尼腔和下阻尼腔中充滿液體；上緩沖腔經彈性隔膜上的阻尼孔與下緩沖腔相連通，上緩沖腔和下緩沖腔中充滿高壓惰性氣體。

本發明中，壓電振子一和二安裝前為平直結構、安裝后為彎曲結構且壓電片承受壓應力；非工作時壓電片上最大的壓應力為其許用壓應力的50％，此時所對應的壓電振子一和二自由端的變形量為其中：B＝1-α+αβ，A＝α⁴(1-β)²-4α³(1-β)+6α²(1-β)-4α(1-β)+1，α＝h_m/H，β＝E_m/E_p，h_m為基板厚度，H為壓電振子一和二的總厚度，E_m和E_p分別為基板和壓電片的楊氏模量，k₃₁和分別為壓電陶瓷材料的機電耦合系數和許用壓應力，L為壓電振子一和二的長度。

非工作狀態下，彈性隔膜不發生彎曲變形，彈性隔膜兩側對稱安裝的壓電振子一和二的變形和受力狀態分別相同，工作中，活塞上下運動并使上阻尼腔、下阻尼腔、上緩沖腔及下緩沖腔的容積發生相應的變化，再經彈性隔膜及環形頂塊迫使壓電振子一和二產生往復的單向彎曲變形，從而將機械能轉換成電能，此為壓電發電過程：