一种半主动减振基座及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半主动减振基座及控制方法，属于半主动减振基座。
【背景技术】
[0002]现有减振基座的阻尼材料以橡胶阻尼为主，在工程应用中老化现象，容易失效。同时橡胶阻尼属于被动阻尼，不可控制，因此目前的减振基座在实际应用中会受到限制。利用颗粒作为阻尼介质、颗粒的相互作用作为阻尼机理的颗粒阻尼系统可以克服粘弹性阻尼和材料结构阻尼的种种限制。颗粒阻尼器是在振动结构体上加工一定数量的孔洞，在其中填充适当数量的金属或非金属颗粒。大量的实验研宄表明，当结构体发生振动时，颗粒之间及颗粒与孔壁之间发生摩擦和碰撞，从而进行能量耗散与转换，于是降低了结构的振幅。颗粒阻尼器具有减振频带宽、冲击力小、噪声小等优点。同时，这种阻尼器具有结构简单，耐高温，抗老化，特别适用于工作环境恶劣的场合。
[0003]被动颗粒阻尼在实际应用过程中存在许多限制:1.在结构体处于低频段振动时，颗粒阻尼器内位于上半部的颗粒受到激励参与了能量的消耗，但是位于阻尼器下半部的颗粒由于自身重力的影响产生了不同程度的挤压，呈现了固态特性，导致下半部颗粒丧失了活性，几乎不参与减振，此时减振效果不明显；2.在结构体处于高频段振动时，整个阻尼器中的颗粒呈现液态属性，发生了颗粒的流动，此时颗粒之间、颗粒与器壁之间发生了剧烈的碰撞与摩擦，此时减振效果最为明显。但是由于结构体振动幅值较大，导致上半部颗粒的运动位移变大，颗粒之间的联系变得不够紧密，在一定时间内碰撞和摩擦的几率随着振动频率的增加反而减小，导致减振效果减弱，因此在高频段控制颗粒的行为尤为重要。
【发明内容】
[0004]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种半主动减振基座及控制方法，使得在装置处于低频和高频的时候都可以很好的减振，而且减振噪音小。
[0005]技术方案:为解决上述技术问题，本发明的一种半主动减振基座，包括上端板和下端板，所述上端板和下端板之间设有若干个筒状的颗粒阻尼器，颗粒阻尼器内放置有固体颗粒，颗粒阻尼器外套有线圈，线圈与控制器连接，控制器通过传感器与下端板连接，颗粒阻尼器、线圈和控制器组成一个闭合的电流回路。
[0006]作为优选，所述颗粒阻尼器外设有吸热层。
[0007]作为优选，所述上端板和下端板之间对称的布置颗粒阻尼器。
[0008]作为优选，所述吸热层为环状结构，包含内环和外环，内环和外环之间填充有冷却液，内环或外环的材料为碳钢、塑料、玻璃钢或橡胶，冷却液为水或油。
[0009]作为优选，所述传感器为位移传感器、速度传感器或加速度传感器。
[0010]作为优选，所述颗粒阻尼器的截面形状为正六边形、菱形、矩形、三角形、圆形中的一种。
[0011]作为优选，所述颗粒阻尼器中固体颗粒填充率为20%?80%。
[0012]作为优选，所述颗粒阻尼器的高度为5mm?300mm，高度与直径的比值为0.8?2。
[0013]一种半主动减振基座的控制方法，包括以下步骤:
[0014](I)在下端板上焊接颗粒阻尼器，在颗粒阻尼器中填充固体颗粒，在颗粒阻尼器的外安装线圈，将上端板焊接在颗粒阻尼器上，连接控制器和传感器；
[0015](2)设定控制器内的比较值，当传感器实际的检测值与比较值相比大，控制器控制线圈的电流为I1，当传感器实际的检测值与比较值相比小，控制器控制线圈的电流为I2，当传感器实际的检测值与比较值相比一样大，控制器控制线圈的电流保持不变。
[0016]在线圈的匝数一定时，通过线圈的电流大小与线圈所产生的磁力大小成正比，电流大，磁力大，电流小，磁力小。
[0017]有益效果:本发明的半主动减振基座及控制方法，具有以下优点:
[0018]1.在结构体的振动频率处于低频段时，颗粒阻尼器内位于上半部的颗粒受到激励，参与了振动能量的消耗，呈现液态属性的颗粒被通电线圈中的磁场磁化，使得颗粒间的吸引力增强，增大摩擦，上半部颗粒上下运动的同时，借助磁滞力间接带动了下半部部分颗粒的运动，使得在低频段时，下半部的部分颗粒也参与了碰撞与摩擦；
[0019]2.在结构体处于高频段振动时，整个阻尼器中的颗粒呈现液态属性，由于结构体振动幅值较大，为了避免因为上半段颗粒的运动位移变大，导致颗粒之间的联系变得不够紧密这一现象，通过施加电磁场的方式可以约束过于松散的颗粒，使同层颗粒之间、不同层颗粒之间的接触碰撞的几率增大，进而增大颗粒阻尼的效果；
[0020]3.由于颗粒的碰撞和摩擦中有部分能量以热的形式消耗掉，阻尼器外部附着吸热层既可以吸收阻尼器内部的热量，也可以吸收通电线圈发热。
【附图说明】
[0021]图1为本发明的主视剖视结构示意图；
[0022]图2为图1的A-A截面结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0024]如图1和图2所示，本发明的一种半主动减振基座，包括上端板I和下端板2，上端板I和下端板2之间布置四个筒状的颗粒阻尼器3，其中上端板I和下端板2都为100*50*3mm钢板，上端板1、下端板2和颗粒阻尼器3焊接在一起，颗粒阻尼器3内放置有固体颗粒6，颗粒阻尼器3外套有线圈5，颗粒阻尼器3外设有吸热层4，线圈5与控制器8连接，控制器8选用80c51单片机，控制器8通过传感器7与下端板2连接，颗粒阻尼器3、线圈5和控制器8组成一个闭合的电流回路。
[0025]在本发明中，吸热层4为环状结构，包含内环和外环，内环和外环之间填充有冷却液，内环或外环的材料为碳钢、塑料、玻璃钢或橡胶，冷却液为水或油，在本发明中，吸热层4的材料为玻璃钢，厚度为10mm，玻璃钢内注的液体为水，高度为160mm，考虑到冰冻环境下水结成冰的膨胀问题。传感器7为位移传感器、速度传感器或加速度传感器，通过传感器7检测共振速度或位移或加速度，从而转化为共振的加速度。
[0026]在本发明中，颗粒阻尼器3的截面形状为正六边形、菱形、矩形、三角形、圆形中的一种，颗粒阻尼器3中固体颗粒6填充率为20 %?80 %，固体颗粒6为钢球，直径为3mm，颗粒阻尼器3的高度为5mm?300mm，高度与直径的比值为0.8?2，线圈5选择铜质漆包线，导线直径为0.8mm，匝数为3000匝。
[0027]一种半主动减振基座的控制方法，包括以下步骤:
[0028](I)在下端板2上焊接颗粒阻尼器3，在颗粒阻尼器3中填充固体颗粒6，在颗粒阻尼器3的外安装线圈5，将上端板I焊接在颗粒阻尼器3上，连接控制器8和传感器7 ;
[0029](2)设定控制器8内的比较值为5m/s2，当加速度传感器7实际的检测值与5m/s2相比大，控制器8控制线圈5的电流为0.3A，当传感器7实际的检测值与比较值相比小，控制器8控制线圈5的电流为0.6A，当传感器7实际的检测值与比较值相比一样大，控制器8控制线圈5的电流保持不变。
[0030]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种半主动减振基座，包括上端板和下端板，其特征在于:所述上端板和下端板之间设有若干个筒状的颗粒阻尼器，颗粒阻尼器内放置有固体颗粒，颗粒阻尼器外套有线圈，线圈与控制器连接，控制器通过传感器与下端板连接，颗粒阻尼器、线圈和控制器组成一个闭合的电流回路。
2.根据权利要求1所述的半主动减振基座，其特征在于:所述颗粒阻尼器外设有吸热层O
3.根据权利要求2所述的半主动减振基座，其特征在于:所述上端板和下端板之间对称的布置颗粒阻尼器。
4.根据权利要求2所述的半主动减振基座，其特征在于:所述吸热层为环状结构，包含内环和外环，内环和外环之间填充有冷却液，内环或外环的材料为碳钢、塑料、玻璃钢或橡胶，冷却液为水或油。
5.根据权利要求2所述的半主动减振基座，其特征在于:所述传感器为位移传感器、速度传感器或加速度传感器。
6.根据权利要求2所述的半主动减振基座，其特征在于:所述颗粒阻尼器的截面形状为正六边形、菱形、矩形、三角形、圆形中的一种。
7.根据权利要求2所述的半主动减振基座，其特征在于:所述颗粒阻尼器中固体颗粒填充率为20%?80%。
8.根据权利要求2所述的半主动减振基座，其特征在于:所述颗粒阻尼器的高度为5mm?300mm，高度与直径的比值为0.8?2。
9.一种半主动减振基座的控制方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)在下端板上焊接颗粒阻尼器，在颗粒阻尼器中填充固体颗粒，在颗粒阻尼器的外安装线圈，将上端板焊接在颗粒阻尼器上，连接控制器和传感器； (2)设定控制器内的比较值，当传感器实际的检测值与比较值相比大，控制器控制线圈的电流为I1，当传感器实际的检测值与比较值相比小，控制器控制线圈的电流为I2，当传感器实际的检测值与比较值相比一样大，控制器控制线圈的电流保持不变。
【专利摘要】本发明公开了一种半主动减振基座及控制方法，包括上端板和下端板，所述上端板和下端板之间设有若干个筒状的颗粒阻尼器，颗粒阻尼器内放置有固体颗粒，颗粒阻尼器外套有线圈，线圈与控制器连接，控制器通过传感器与下端板连接，颗粒阻尼器、线圈和控制器组成一个闭合的电流回路。本发明的结构体的振动频率处于低频段时，颗粒阻尼器内位于上半部的颗粒受到激励，参与了振动能量的消耗，呈现液态属性的颗粒被通电线圈中的磁场磁化，使得颗粒间的吸引力增强，增大摩擦，上半部颗粒上下运动的同时，借助磁滞力间接带动了下半部部分颗粒的运动，使得在低频段时，下半部的部分颗粒也参与了碰撞与摩擦。
【IPC分类】F16F7-01, F16F15-02
【公开号】CN104565163
【申请号】CN201410829779
【发明人】夏兆旺, 魏守贝, 方媛媛, 刘吉财, 刘辉, 张灵龙, 郑喜阳
【申请人】江苏科技大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月26日