專利名稱:一種自動(dòng)調(diào)節(jié)控制頻率的減振器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種減振器,特別是一種自動(dòng)調(diào)節(jié)控制頻率的減振器。
背景技術(shù):
目前國(guó)內(nèi)外的減振器種類繁多,如橡膠減振墊、不銹鋼鋼絲繩減振器、金屬螺旋 彈簧減振器、金屬橡膠減振器和空氣彈簧減振器等,它們?cè)谟糜诮档驼駝?dòng)設(shè)備源固有頻率 噪聲均有良好的減振降噪性能。但由于這類減振器一般均受限于特定的固有頻率,對(duì)用于 超出固有頻率的振動(dòng)設(shè)備源時(shí)其減振降噪控制效果明顯降低,甚至沒有減振降噪效果。實(shí) 際運(yùn)行中的振動(dòng)設(shè)備源,如變頻電機(jī)、變頻空調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)和變壓器等,大多是隨著其實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速 改變或負(fù)荷變化等因素,而發(fā)生振動(dòng)頻率連續(xù)不斷的變化,并不在一個(gè)固定的范圍內(nèi),明顯 與設(shè)有固定頻率的減振器不相吻合,因而減振器的減振效果不理想。為探尋解決這種問題 的技術(shù)方案,不少專家學(xué)者進(jìn)行了不懈努力,但無實(shí)質(zhì)性進(jìn)展,如中科院院士馬大猷先生主編的《噪聲與振動(dòng)控制工程手冊(cè)》第8篇《振動(dòng)控制》(戰(zhàn) 嘉愷、張向慧、邵斌、孫家麒編著)中指出橡膠減振墊的固有頻率為11 20Hz,不銹鋼鋼 絲繩減振器的固有頻率為5 28Hz,金屬螺旋彈簧減振器的固有頻率為5Hz以下,金屬橡膠 減振器的固有頻率為5 100Hz,空氣彈簧減振器的固有頻率為1 2Hz,每種型號(hào)的減振 器均有一定的頻率控制范圍,都不能隨著振動(dòng)源頻率變化而進(jìn)行相應(yīng)的改變,對(duì)超出頻率 控制范圍的振動(dòng)其減振效果相對(duì)很小。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00410005675. 1的專利申請(qǐng)“車輛自適應(yīng)平衡系統(tǒng)”,采用傾角 傳感器分別測(cè)量汽車運(yùn)行中左右轉(zhuǎn)向的程度和啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)汽車傾斜的程度并轉(zhuǎn)化為電信 號(hào),位移傳感器分別測(cè)量汽車在粗糙路面每個(gè)車輪的振動(dòng)位移量和前后車橋的振動(dòng)位移 量,并轉(zhuǎn)化為電信號(hào);通過控制計(jì)算機(jī)和控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成的控制系統(tǒng)可控制非主動(dòng)、半主 動(dòng)、主動(dòng)和復(fù)合控制懸架減振器,以達(dá)到全自動(dòng)實(shí)時(shí)控制懸架減振器升降的目的。該專利申 請(qǐng)是采用傾角傳感器采集汽車傾斜的程度、位移傳感器采集振動(dòng)位移量并將測(cè)量的結(jié)果轉(zhuǎn) 化為電信號(hào)的方法來實(shí)現(xiàn)對(duì)懸架減振器升降控制的目的,其汽車運(yùn)行中左右轉(zhuǎn)向的程度和 啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)汽車傾斜的程度和汽車在粗糙路面每個(gè)車輪的振動(dòng)位移量和前后車橋的振動(dòng) 位移量均變化較頻繁,變化量較大,電信號(hào)為始終處于變化的值,懸架減振器也始終處于一 個(gè)變化的狀態(tài);其中采用的測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)換電信號(hào)以及模擬控制電路就顯得比較關(guān)鍵,測(cè)量 信號(hào)轉(zhuǎn)換電信號(hào)的轉(zhuǎn)換效率和精度、模擬控制電路的控制精度和穩(wěn)定性等因素都會(huì)導(dǎo)致或 影響到控制的效果。顯然測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)換電信號(hào)的轉(zhuǎn)換效率和精度、模擬控制電路的控制精 度和穩(wěn)定性是很難實(shí)現(xiàn)對(duì)如此變化較頻繁,變化量較大的控制。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00620103324. 9的專利申請(qǐng)“磁流變彈性體橡膠空氣彈簧”,由 彈性體橡膠及其上下連接的上支板、下支板和控制系統(tǒng)組成,彈性體橡膠為磁流變彈性體 橡膠,內(nèi)部安裝限位器;控制系統(tǒng)包括實(shí)時(shí)剛度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。實(shí)時(shí)剛度調(diào)節(jié)系統(tǒng)由振動(dòng)參數(shù)傳 感器、控制單元模塊以及電磁鐵與線圈組成,電磁鐵與線圈安裝在磁流變彈性體橡膠外,并 固定在下支板上,振動(dòng)參數(shù)傳感器固定在上支板和下支板上,并與控制單元模塊和電磁鐵及線圈相連接。該專利申請(qǐng)采用磁流變彈性體橡膠,通過外部附加振動(dòng)參數(shù)傳感器、控制單 元模塊以及電磁鐵與線圈,內(nèi)部安裝限位器,來改變磁流變彈性體橡膠的高度和剛度,實(shí)現(xiàn) 彈簧的控制。其內(nèi)部限位器的安裝又會(huì)對(duì)彈性體橡膠產(chǎn)生位置的限制,振動(dòng)控制頻率范圍 也相應(yīng)得到了限制。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00810022475. 5的專利申請(qǐng)“一種車用空氣彈簧”,它包括先進(jìn) 橡膠氣囊、上蓋板和下蓋板,上下蓋板將橡膠氣囊封閉,在橡膠氣囊內(nèi)上蓋板或下蓋板的內(nèi) 表面安裝有壓電薄膜(PVDF)傳感器和紅外光電距離傳感器,在橡膠氣囊內(nèi)上蓋板或下蓋 板的內(nèi)表面與紅外光電距離傳感器正對(duì)的位置設(shè)有反光面;壓電薄膜和紅外光電距離傳感 器的輸入/輸出信號(hào)線密封引出到橡膠氣囊外。該專利申請(qǐng)用在橡膠氣囊內(nèi)上蓋板或下蓋 板的內(nèi)表面安裝有壓電薄膜(PVDF)傳感器和紅外光電距離傳感器,在橡膠氣囊內(nèi)上蓋板 或下蓋板的內(nèi)表面與紅外光電距離傳感器正對(duì)的位置設(shè)有反光面;壓電薄膜和紅外光電距 離傳感器的輸入/輸出信號(hào)線密封引出到橡膠氣囊外,顯然的目的是考慮如何檢測(cè)到空氣 彈簧的工作壓力和長(zhǎng)度,檢測(cè)空氣彈簧的工作狀態(tài),對(duì)橡膠氣囊的減振沒有進(jìn)行考慮。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00480030503. 8的專利申請(qǐng)“將空氣彈簧壓力用于與負(fù)載相關(guān) 的減振器的具有彈簧的增壓器”,它用于車輛的懸架系統(tǒng),包括用于限定第一受壓工作腔的 與頻率相關(guān)的阻尼器(FDD)或減振器,以及限定第二受壓工作腔的空氣彈簧組件。增壓器 使該第一受壓工作腔與該第二受壓工作腔之間能夠壓力連通。該增壓器包括影響增壓器性 能的彈性件。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00680047640. 1的專利申請(qǐng)“具有先導(dǎo)控制主閥的空氣彈簧 和減振單元”,它提供一種用于車輛的空氣彈簧和減振單元,具有至少兩個(gè)充有壓縮空氣并 通過流動(dòng)通道相互連接的壓力腔(作為工作腔),并具有卷動(dòng)式波紋管或折疊式波紋管形 式的可移動(dòng)壁,其中,在低壓側(cè)加載控制壓力的先導(dǎo)控制主閥被配置在第一流動(dòng)通道內(nèi)的 至少一個(gè)流動(dòng)方向內(nèi)。從這兩份專利申請(qǐng)可以看出,采用了設(shè)有兩個(gè)壓力腔,通過先導(dǎo)控制 閥來控制氣體的流動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)空氣彈簧的變化控制,但這種方法中先導(dǎo)控制閥的設(shè)置顯 然有一個(gè)范圍,控制的頻率范圍則也受到一定的限制。綜上所述,空氣彈簧是一種在柔性密閉容器中加入壓縮空氣、利用壓縮空氣的體 積壓力進(jìn)行工作的非線性元件,具有緩沖、隔振和動(dòng)作等功能,空氣彈簧的主要工作參數(shù)是 氣壓和彈簧高度,但因受技術(shù)、結(jié)構(gòu)和成本等因素的影響,不能根據(jù)振動(dòng)設(shè)備的振動(dòng)載荷變 化、振動(dòng)頻率改變等工作參數(shù)變化而改變。因此,如何克服振動(dòng)載荷實(shí)時(shí)變化、振動(dòng)頻率實(shí) 時(shí)改變的振動(dòng)設(shè)備源減振降噪問題已成為當(dāng)今減振器領(lǐng)域亟待解決的重大難題。
發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明的目的是提供一種自動(dòng)調(diào)節(jié)控制頻率的減振器, 它不但具有現(xiàn)有減振器在固有頻率范圍內(nèi)的良好減振性能,而且能根據(jù)振動(dòng)設(shè)備因運(yùn)行負(fù) 荷變化所產(chǎn)生的實(shí)時(shí)振動(dòng)頻率改變,進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)減振器控制頻率變化,實(shí)現(xiàn)有效減振降 噪。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種自動(dòng)調(diào)節(jié)控制頻率的減振器,其特征在于該減振器包括空氣彈簧減振器、氣 路元件、控制模塊和輸氣泵,所述空氣彈簧減振器設(shè)置在振動(dòng)設(shè)備的底部,空氣彈簧減振器 通過設(shè)置在氣管上的氣路元件與輸氣泵連接;氣路元件包括依次連接的壓力開關(guān)、電磁閥
4和二位三通閥,壓力開關(guān)與空氣彈簧減振器連接,二位三通閥與輸氣泵連接;控制模塊包括 信號(hào)測(cè)量分析輸出裝置、氣路控制輸出信號(hào)元件和電路控制元件,信號(hào)測(cè)量分析輸出裝置 包括加速度傳感器芯片、信號(hào)接受轉(zhuǎn)換裝置、信號(hào)數(shù)字處理器和信號(hào)轉(zhuǎn)換輸出裝置,加速度 傳感器芯片設(shè)置在振動(dòng)設(shè)備上并與信號(hào)接受轉(zhuǎn)換裝置連接,信號(hào)數(shù)字處理器和信號(hào)轉(zhuǎn)換輸 出裝置的一端與信號(hào)接受轉(zhuǎn)換裝置連接,另一端通過氣路控制輸出信號(hào)元件與壓力開關(guān)連 接;電路控制元件與氣路控制輸出信號(hào)元件、電磁閥和輸氣泵連接。本發(fā)明中,控制模塊中除加速度傳感器芯片外,其余的信號(hào)接受轉(zhuǎn)換裝置、信號(hào)數(shù) 字處理器、信號(hào)轉(zhuǎn)換輸出裝置以及氣路控制輸出信號(hào)元件、電路控制元件和氣路元件均設(shè) 置在控制柜內(nèi),并通過數(shù)據(jù)線與輸氣泵連接。為控制精確,本發(fā)明中空氣彈簧減振器為一組,均勻設(shè)置在振動(dòng)設(shè)備的底部。加速 度傳感器芯片設(shè)置在振動(dòng)設(shè)備的中部區(qū)域。所述電磁閥由兩個(gè)電磁閥并聯(lián)構(gòu)成。本發(fā)明的工作原理是利用加速度傳感器芯片對(duì)振動(dòng)設(shè)備源的負(fù)荷和振動(dòng)頻率的 變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并采集信號(hào),反饋給控制模塊,再由控制模塊輸出控制信號(hào),對(duì)在空氣彈 簧減振器上設(shè)置的氣路元件進(jìn)行自動(dòng)控制,氣路元件中的閥門根據(jù)信號(hào)數(shù)字處理器輸出的 信號(hào)實(shí)施開啟或關(guān)閉,以調(diào)整空氣彈簧減振器內(nèi)部的氣體壓力,實(shí)時(shí)改變空氣彈簧減振器 的固有頻率,使其減振控制頻率在5 500Hz范圍內(nèi)始終與振動(dòng)設(shè)備的振動(dòng)頻率相吻合,從 而實(shí)現(xiàn)抑制振動(dòng)設(shè)備所產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲的傳遞。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)是第一,本發(fā)明不但保持了現(xiàn)有減振器在固 有頻率范圍內(nèi)的良好減振性能,而且能根據(jù)振動(dòng)設(shè)備因運(yùn)行負(fù)荷變化所產(chǎn)生的實(shí)時(shí)振動(dòng)頻 率改變,進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)減振器控制頻率變化,達(dá)到有效減振降噪的效果。第二,本發(fā)明實(shí)現(xiàn) 了空氣彈簧減振器的控制頻率(5 500Hz)范圍內(nèi)始終與振動(dòng)設(shè)備的振動(dòng)頻率相吻合,從 而達(dá)到抑制振動(dòng)設(shè)備的振動(dòng)噪聲傳遞。第三,本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高,而且造價(jià)低、維護(hù) 保養(yǎng)方便。本發(fā)明適用于各種需要用空氣彈簧的減振降噪場(chǎng)合應(yīng)用。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。實(shí)施例1以制造承載4500kg振動(dòng)設(shè)備的自動(dòng)調(diào)節(jié)控制頻率的減振器為例。結(jié)合圖1。一種 自動(dòng)調(diào)節(jié)控制頻率的減振器,它包括空氣彈簧減振器1、控制柜7,空氣彈簧減振器1以其氣 管6連接輸氣泵4。振動(dòng)設(shè)備5設(shè)置在空氣彈簧減振器1的上部有,由壓力開關(guān)21、電磁閥 22和二位三通閥23組成的氣路元件2與由信號(hào)測(cè)量分析輸出裝置31、氣路控制輸出信號(hào) 元件32和電路控制元件33組成的控制模塊3連接,均設(shè)置在控制柜7內(nèi),并以其數(shù)據(jù)線8 與輸氣泵4連接。信號(hào)測(cè)量分析輸出裝置31由加速度傳感器芯片311、信號(hào)接受轉(zhuǎn)換裝置 312、信號(hào)數(shù)字處理器313和信號(hào)轉(zhuǎn)換輸出裝置314組成。其中,振動(dòng)源設(shè)備5選用630KAV戶 內(nèi)干式變壓器,根據(jù)用電負(fù)荷的變化,動(dòng)態(tài)載荷在4500kg,振動(dòng)頻率在15 95Hz內(nèi)不斷變 化的要求,并根據(jù)現(xiàn)有公知的減振設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)空氣彈簧減振器1的使用數(shù)量的要求;選用12個(gè)同型號(hào)規(guī)格的空氣彈簧減振器1,其內(nèi)部氣體壓力0. 6MPa時(shí)單個(gè)承載500kg,均勻分布 設(shè)置在振動(dòng)設(shè)備下部;加速度傳感器芯片311采用型號(hào)為ADXLL326的美國(guó)ADI公司產(chǎn)品、 信號(hào)接受轉(zhuǎn)換裝置312采用型號(hào)為AD9201-雙通道十位的美國(guó)AD公司AD轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品、信 號(hào)數(shù)字處理器313采用德州儀器公司的16位數(shù)字信號(hào)處理器DSP芯片(TWS320VC542)、信 號(hào)轉(zhuǎn)換輸出裝置314采用雙十位電壓輸出DA轉(zhuǎn)換器(TV5617A);壓力開關(guān)型號(hào)為KP 36、耐 壓1. 6MPa、壓差可調(diào)0. 05 0. 15MPa,電磁閥選用三力信公司產(chǎn)品,型號(hào)為SLP-2或SLP-3, 當(dāng)選用2個(gè)電磁閥并聯(lián)應(yīng)用時(shí)其效果更佳,二位三通閥選用ZBF-24Q-10,功率20W,開閉閥 時(shí)間7S。實(shí)施例2以制造承載范圍2100 3900kg振動(dòng)設(shè)備的自動(dòng)調(diào)節(jié)控制頻率的空氣彈簧減振 器為例。結(jié)合圖1。又一種自動(dòng)調(diào)節(jié)控制頻率的減振器的組成同實(shí)施例1。其中,振動(dòng)源 設(shè)備5為垂直上下電梯,空負(fù)荷時(shí)載荷2100kg,滿載時(shí)載荷為3900kg(電梯最大載重量 1800kg),運(yùn)行時(shí)振動(dòng)頻率在10 150Hz內(nèi)變化,并根據(jù)現(xiàn)有公知的減振設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)空氣彈 簧減振器1的使用數(shù)量的要求,選用12個(gè)同型號(hào)規(guī)格的空氣彈簧減振器1,其內(nèi)部氣體壓 力0. 7MPa時(shí)單個(gè)承載820kg,均勻分布設(shè)置在振動(dòng)設(shè)備下部;加速度傳感器芯片311采用 型號(hào)為ADXLL326的美國(guó)ADI公司產(chǎn)品、信號(hào)接受轉(zhuǎn)換裝置312采用型號(hào)為AD9201-雙通道 十位的美國(guó)AD公司AD轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品、信號(hào)數(shù)字處理器313采用德州儀器公司的16位數(shù)字信 號(hào)處理器DSP芯片(TWS320VC542)、信號(hào)轉(zhuǎn)換輸出裝置314采用雙十位電壓輸出DA轉(zhuǎn)換器 (TV5617A);壓力開關(guān)型號(hào)為KP 36、耐壓1. 6MPa、壓差可調(diào)0. 05 0. 15MPa,電磁閥選用三 力信公司產(chǎn)品,型號(hào)為SLP-2或SLP-3,當(dāng)選用2個(gè)電磁閥并聯(lián)應(yīng)用時(shí)其效果更佳,二位三通 閥選用ZBF-24Q-10,功率20W,開閉閥時(shí)間7S。實(shí)踐表明本發(fā)明能根據(jù)振動(dòng)設(shè)備因運(yùn)行負(fù)荷變化所產(chǎn)生的實(shí)時(shí)振動(dòng)頻率改變, 進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)減振器控制頻率變化,達(dá)到有效減振降噪的效果??諝鈴椈蓽p振器的控制頻 率(5 500Hz)范圍內(nèi)始終與振動(dòng)設(shè)備的振動(dòng)頻率相吻合,從而達(dá)到抑制振動(dòng)設(shè)備的振動(dòng) 噪聲傳遞。本發(fā)明適用于各種需要用空氣彈簧的減振降噪場(chǎng)合應(yīng)用。
權(quán)利要求
一種自動(dòng)調(diào)節(jié)控制頻率的減振器,其特征在于該減振器包括空氣彈簧減振器(1)、氣路元件(2)、控制模塊(3)和輸氣泵(4),所述空氣彈簧減振器(1)設(shè)置在振動(dòng)設(shè)備(5)的底部,空氣彈簧減振器(1)通過設(shè)置在氣管(6)上的氣路元件(2)與輸氣泵(4)連接;氣路元件(2)包括依次連接的壓力開關(guān)(21)、電磁閥(22)和二位三通閥(23),壓力開關(guān)(21)與空氣彈簧減振器(1)連接,二位三通閥(23)與輸氣泵(4)連接;控制模塊(3)包括信號(hào)測(cè)量分析輸出裝置(31)、氣路控制輸出信號(hào)元件(32)和電路控制元件(33),信號(hào)測(cè)量分析輸出裝置(31)包括加速度傳感器芯片(311)、信號(hào)接受轉(zhuǎn)換裝置(312)、信號(hào)數(shù)字處理器(313)和信號(hào)轉(zhuǎn)換輸出裝置(314),加速度傳感器芯片(311)設(shè)置在振動(dòng)設(shè)備(5)上并與信號(hào)接受轉(zhuǎn)換裝置(312)連接,信號(hào)數(shù)字處理器(313)和信號(hào)轉(zhuǎn)換輸出裝置(314)的一端與信號(hào)接受轉(zhuǎn)換裝置(312)連接,另一端通過氣路控制輸出信號(hào)元件(32)與壓力開關(guān)(21)連接;電路控制元件(33)與氣路控制輸出信號(hào)元件(32)、電磁閥(22)和輸氣泵(4)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)調(diào)節(jié)控制頻率的減振器,其特征在于信號(hào)接受轉(zhuǎn)換裝 置(312)、信號(hào)數(shù)字處理器(313)、信號(hào)轉(zhuǎn)換輸出裝置(314)、氣路控制輸出信號(hào)元件(32)、 電路控制元件(33)和氣路元件(2)均設(shè)置在控制柜(7)內(nèi),并通過數(shù)據(jù)線⑶與輸氣泵 ⑷連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)調(diào)節(jié)控制頻率的減振器,其特征在于空氣彈簧減振器 (1)為一組,均勻設(shè)置在振動(dòng)設(shè)備(5)的底部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)調(diào)節(jié)控制頻率的減振器,其特征在于加速度傳感器芯 片(311)設(shè)置在振動(dòng)設(shè)備(5)的中部區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)調(diào)節(jié)控制頻率的減振器,其特征在于所述電磁閥(22) 由兩個(gè)電磁閥并聯(lián)構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自動(dòng)調(diào)節(jié)控制頻率的減振器,包括空氣彈簧減振器、氣路元件、控制模塊和輸氣泵,空氣彈簧減振器設(shè)置在振動(dòng)設(shè)備的底部,空氣彈簧減振器通過設(shè)置在氣管上的氣路元件與輸氣泵連接;由壓力開關(guān)、電磁閥和二位三通閥組成的氣路元件與由信號(hào)測(cè)量分析輸出裝置、氣路控制輸出信號(hào)元件和電路控制元件組成的控制模塊連接,均設(shè)置在控制柜內(nèi),并以其數(shù)據(jù)線與輸氣泵連接。本發(fā)明不但具有現(xiàn)有減振器在固有頻率范圍內(nèi)的良好減振性能,而且能根據(jù)振動(dòng)設(shè)備因運(yùn)行負(fù)荷變化所產(chǎn)生的實(shí)時(shí)振動(dòng)頻率改變,進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)空氣減振器控制頻率變化,達(dá)到有效減振降噪的效果。本發(fā)明適用于各種需要用空氣彈簧減振降噪的場(chǎng)合運(yùn)用。
文檔編號(hào)F16F9/512GK101949424SQ201010270328
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者亓慶憲, 劉宇清, 張榮初, 聞小明 申請(qǐng)人:南京常榮噪聲控制環(huán)保工程有限公司