[實用新型]基于環狀壓電堆疊的減振環

有效

• 申請號: 201822075580.7
• 申請日: 2018-12-11
• 公開（公告）號: CN209925504U
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 何晉丞;譚星;張晨凱;何歡
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F16F15/02
• 分類號: F16F15/02
• 代理公司: 32237 江蘇圣典律師事務所
• 代理人: 賀翔

本實用新型提供了一種基于環狀壓電堆疊的減振環，包括環狀壓電堆疊、保護框和外接分流電路，其中保護框為套在軸承上的環裝結構，保護框由上下兩個U型護框組合而成，兩個U型護框的U型槽組合成環裝空槽，環裝空槽中安裝有環狀壓電堆疊，環狀壓電堆疊接入外接分流電路，串聯電阻和電感。本實用新型可以利用壓電分流阻尼技術有效降低傳動系統通過軸和軸承傳遞到支承的振動，并可以有效避免壓電堆疊承受切向應力和扭矩，增加壓電堆疊的使用壽命。

技術領域

本實用新型涉及減振裝置領域，作用在航空領域轉子系統中軸承和軸承座或者機械的箱體上，具體是一種基于環狀壓電堆疊的減振環。

背景技術

傳統的作用在軸承和軸承座上的減振裝置有擠壓油膜阻尼器等。擠壓油膜阻尼器按其軸頸中心和軸承中心在轉子未旋轉時是否同心分為帶定心彈性支承和不帶定心彈性支承的擠壓油膜阻尼器，如圖1所示是帶彈性支承的擠壓油膜阻尼器結構簡圖。擠壓油膜阻尼器將振動能量吸收變成熱能并被滑油帶走，對減小轉子臨界轉速時和經由軸承向外傳遞的振動，效果十分顯著。擠壓油膜阻尼器有結構簡單，重量輕，體積小，減振效果好等優點。但是，由于油膜剛度的高度非線性可能導致擠壓油膜阻尼器在工作過程中鎖死、雙穩態和非協調的進動現象，傳動系統振動過大甚至產生疲勞和碰撞。

該裝置的技術論述參考文獻為：張家忠,鄭鐵生,劉士學,等.擠壓油膜阻尼器-滑動軸承-剛性傳動系統的穩定性及分岔行為.應用力學學報,1996,13(4):35~40。

如圖2所示，Atzrodt, Mayer, Melz等研究人員將壓電堆疊安裝在軸承徑向來減小傳動軸傳遞的振動。利用壓電分流阻尼技術可以將軸承傳遞出的振動能量轉化為電能，電能通過分流阻尼電路會被耗散掉，從而起到減振作用。但是壓電堆在受到剪切力和扭矩的時候容易破碎。所以在轉子系統高速旋轉的情況下，該裝置的環境適應性較差，使用壽命較短。且該裝置需要將壓電堆埋在機箱里，對于一般的工程結構不易安裝和加工。

該裝置的技術論述參考文獻為：Atzrodt H, Mayer D, Melz T. Reduction ofBearing Vibrations with Shunt Damping. 16th International Congress on Soundand Vibration. 2009: 2383-2389。

實用新型內容

本實用新型為了解決現有技術的問題，提供了一種基于環狀壓電堆疊的減振環，可以利用壓電分流阻尼技術有效降低傳動系統通過軸和軸承傳遞到支承的振動，并可以有效避免壓電堆疊承受切向應力和扭矩，增加壓電堆疊的使用壽命。

本實用新型包括環狀壓電堆疊、保護框和外接分流電路，其中保護框為套在軸承上的環裝結構，保護框由上下兩個U型護框組合而成，兩個U型護框的U型槽組合成環裝空槽，環裝空槽中安裝有環狀壓電堆疊，環狀壓電堆疊接入外接分流電路，串聯電阻和電感。

所述的兩個U型護框上開有螺栓安裝孔，兩個U型護框之間的螺栓安裝孔通過螺栓固定。

本實用新型有益效果在于：

1、在和軸承連接的軸上施加豎直方向的正弦激勵，通過MATLAB數值仿真計算，得到在頻域范圍內連接外界電路和不連接外接分流電路的情況下系統的力傳遞率。當連接外接分流電路后，此減振環在該方向力傳遞率峰值下降了60%，具有明顯的減振效果。2、由于減振環是環狀結構，在軸承徑向平面內對稱分布，所以當受到其他徑向平面內的激勵時同樣可以起到減振效果。

3、基于壓電分流阻尼技術的被動控制技術具有很高的魯棒性，且反應迅速。

4、該裝置不需要類似于主動控制系統中的功率放大器和外接電源，減少了體積和重量，方便安裝和檢修。

附圖說明

圖1為擠壓油膜阻尼器結構簡圖。

圖2為壓電堆疊減振裝置示意圖。