專利名稱：轉(zhuǎn)子振動(dòng)控制的復(fù)合式自適應(yīng)阻尼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于機(jī)械工程領(lǐng)域。
機(jī)械轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中會(huì)發(fā)生振動(dòng)，轉(zhuǎn)子振動(dòng)會(huì)磨損機(jī)械零件，縮短零件壽命，影響加工精度等。因而人們一直設(shè)法消除或者減弱轉(zhuǎn)子振動(dòng)。
Nikolaisen[1]等將電流變液技術(shù)應(yīng)用于轉(zhuǎn)子振動(dòng)的主動(dòng)控制，設(shè)計(jì)了一種控制轉(zhuǎn)子振動(dòng)的電流變阻尼器。其結(jié)構(gòu)如


圖1所示，其中a，外殼；b，盤片；c，鼠籠；d，軸承；e，轉(zhuǎn)軸；f，電流變液體；g，高壓電源；h，控制系統(tǒng)。
電流變液體(f)是由尺寸在0.1～100μm的高介電常數(shù)的固體微粒(如二氧化硅)分散于低介電常數(shù)的絕緣油(如硅油)中形成的一類懸浮液。當(dāng)在懸浮液中施加直流或交流電場(chǎng)時(shí)，懸浮液中的分散顆粒沿著電場(chǎng)方向排列，形成鏈狀結(jié)構(gòu)，其流變性能會(huì)發(fā)生顯著變化，表觀粘度比未加電場(chǎng)時(shí)增加幾個(gè)數(shù)量級(jí)。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)某一鄰界值(約103v/mm)時(shí)，甚至變成固體狀結(jié)構(gòu)。這種變化完全可逆，也非常迅速，當(dāng)電場(chǎng)取消后，僅需毫秒級(jí)時(shí)間，便可恢復(fù)到原來的液體狀態(tài)[2]。因而通過改變外加電場(chǎng)可迅速改變流體的剪切強(qiáng)度，從而使電流變阻尼器的阻尼和剛度產(chǎn)生快速連續(xù)的變化。
Nikolaisen設(shè)計(jì)的電流變阻尼器工作時(shí)需要外加高壓電源(g)及控制機(jī)構(gòu)(h)，控制機(jī)構(gòu)(h)由監(jiān)測(cè)器(如應(yīng)變片等)和計(jì)算機(jī)組成。監(jiān)測(cè)器把檢測(cè)到的轉(zhuǎn)軸(e)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理后發(fā)出指令給外加高壓電源(g)，控制加在電流變液體(f)上的電場(chǎng)強(qiáng)度來改變電流變液體(f)的粘性，從而影響轉(zhuǎn)軸(e)的支承剛度和外加阻尼，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)軸(e)振動(dòng)的控制。
Nikolajse設(shè)計(jì)的電流變阻尼器可以較好的控制轉(zhuǎn)軸(e)振動(dòng)。其不足之處在于它需要外加高壓電源和控制系統(tǒng)。這給實(shí)際使用帶來了許多不便，而且費(fèi)用昂貴，屬于事后控制。
提供一種不需要外加高壓電源及控制系統(tǒng)，具有自適應(yīng)特點(diǎn)的阻尼器是本實(shí)用新型的目的。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)如圖2所示，其中1，電流變阻尼器；2，轉(zhuǎn)軸；3，壓電陶瓷；4，聚氯乙烯圓筒(兩個(gè))；5，導(dǎo)線；6，電流變液的極板。壓電陶瓷(3)為薄圓筒狀，它的內(nèi)外壁與兩個(gè)聚氯乙烯圓筒(4)良好結(jié)合，并與空間固定物固定在一起。導(dǎo)線(5)將壓電陶瓷(3)兩塊極板與電流變阻尼器(1)中電流變液兩塊極板(6)連接。內(nèi)層的聚氯乙烯圓筒(4)的直徑稍大于轉(zhuǎn)軸(2)的直徑。轉(zhuǎn)軸(2)穿過內(nèi)層的聚氯乙烯圓筒(4)。
壓電陶瓷(3)是采用山東淄博無線電廠生產(chǎn)的PBaS-4系列壓電陶瓷材料，其機(jī)電藕合系數(shù)K33(＝0.7)大，壓電系數(shù)D33(＞350×10-12C/N)、g33(＝25×10-3Vm/N)高，絕緣電阻大，機(jī)械強(qiáng)度高，反復(fù)加壓后性能穩(wěn)定。形狀為圓筒狀，當(dāng)對(duì)之施以徑向壓力時(shí)，在它的內(nèi)外壁的兩個(gè)極板間產(chǎn)生高電壓。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)利用轉(zhuǎn)軸(2)振動(dòng)時(shí)對(duì)壓電陶瓷(3)施加的壓力使壓電陶瓷(3)產(chǎn)生高電壓，進(jìn)而使電流變阻尼器(1)中的電流變液固化，達(dá)到控制轉(zhuǎn)軸(2)振動(dòng)的目的。
結(jié)合
圖1、圖2對(duì)本實(shí)用新型的工作過程及效果說明如下1)機(jī)械轉(zhuǎn)軸(2)在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中如果發(fā)生振動(dòng)而且其振幅大于轉(zhuǎn)軸(2)與內(nèi)層的聚氯乙烯圓筒(4)之間的距離時(shí)，機(jī)械轉(zhuǎn)軸(2)就會(huì)擠壓壓電陶瓷(3)，使之產(chǎn)生電壓，通過導(dǎo)線(5)可將該電壓加在電流變阻尼器(1)內(nèi)的電流變液的兩塊極板(6)上，使電流變液固化，改變電流變液體的粘性，從而影響轉(zhuǎn)軸(2)的支承剛度和外加阻尼，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)軸(2)振動(dòng)的控制。實(shí)驗(yàn)表明轉(zhuǎn)軸(2)振幅愈大，壓電陶瓷(3)產(chǎn)生的電壓越高，加在電流變液上的電場(chǎng)愈大，對(duì)轉(zhuǎn)軸(2)振動(dòng)控制作用越強(qiáng)。
2)若不發(fā)生振動(dòng)或轉(zhuǎn)軸(2)振幅小于轉(zhuǎn)軸(2)與內(nèi)層的聚氯乙烯圓筒(4)之間的距離時(shí)，就不會(huì)擠壓壓電陶瓷(3)，電流變阻尼器(1)對(duì)轉(zhuǎn)軸(2)轉(zhuǎn)動(dòng)無影響。
本實(shí)用新型與原電流變阻尼器相比，它不需要外加高壓電源及控制系統(tǒng)，體積小，重量輕，省電，安全，方便，經(jīng)濟(jì)，具有自適應(yīng)的特點(diǎn)，是實(shí)時(shí)控制。
參考文獻(xiàn)[1].J.L.Nikolajsen，M，S.Hoque，An electroviscous damper forrotor applicationsTrans.ASME，Vol.112，1990，pp.440-443.[2]姚國(guó)治，孟光，方同，“電流變液的性能及其應(yīng)用研究”，《力學(xué)進(jìn)展》26(4)，(1996)。
權(quán)利要求1.一種轉(zhuǎn)子振動(dòng)控制的復(fù)合式自適應(yīng)阻尼器是由電流變阻尼器(1)、轉(zhuǎn)軸(2)、壓電陶瓷(3)、聚氯乙烯圓筒(4)、導(dǎo)線(5)組成。壓電陶瓷(3)為薄圓筒狀，它的內(nèi)外壁與兩個(gè)聚氯乙烯圓筒(4)良好結(jié)合，并與空間固定物固定在一起。導(dǎo)線(5)將壓電陶瓷(3)兩塊極板與電流變阻尼器(1)中電流變液兩塊極板(6)連接。內(nèi)層的聚氯乙烯圓筒(4)的直徑稍大于轉(zhuǎn)軸(2)的直徑。轉(zhuǎn)軸(2)穿過內(nèi)層的聚氯乙烯圓筒(4)。
專利摘要由阻尼器(1),轉(zhuǎn)軸(2),圓筒狀壓電陶瓷(3),兩個(gè)聚氯乙烯圓筒(4),導(dǎo)線(5)等組成轉(zhuǎn)子振動(dòng)控制的復(fù)合式自適應(yīng)阻尼器,屬機(jī)械工程領(lǐng)域。主要是用于減弱機(jī)械轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)。它是利用轉(zhuǎn)軸由于振動(dòng)而作用于壓電陶瓷上的力使之產(chǎn)生電壓,激勵(lì)阻尼器中的電流變液,使其固化,達(dá)到減振的目的。與原阻尼器相比,本實(shí)用新型不需要外加高壓電源及控制系統(tǒng),重量輕,體積小,省電,安全,方便,經(jīng)濟(jì),具有自適應(yīng)的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)F16F9/00GK2296934SQ9723943
公開日1998年11月11日 申請(qǐng)日期1997年4月4日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月4日
發(fā)明者趙曉鵬, 韓建強(qiáng) 申請(qǐng)人:趙曉鵬, 韓建強(qiáng)