一种半主动减隔振装置

本发明涉及振动控制，具体涉及一种半主动减隔振装置。

背景技术：

1、土木工程结构、机械结构会遇到很多的振动问题，这些问题会造成比较严重的后果，所以我们可以采用减隔振结构进行振动控制。而常规的减隔振装置存在减振能力适应范围小以及减振装置自身损耗大，需要人为地去根据振动情况进行设置和调整振动装置，并且由于自身耗能严重造成隔振装置寿命低的问题。

2、因此，亟需一种能够智能控制并且降低振动装置自身损耗，来适应多种振动场合的隔振装置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，本发明提供了一种半主动减隔振装置，包括压电层、储能层、螺线管、电极、振荡器、永磁体以及液压杆，所述压电层分为上、下两层，分别设置于隔振装置的顶端和底端，在上、下两层所述压电层之间设置有储能层、振荡器、螺线管以及液压杆，所述储能层与所述压电层连接，所述储能层与所述振荡器之间设置有永磁体，所述液压杆贯穿所述振荡器和永磁体与所述储能层固定连接，所述螺线管旋绕在所述振荡器的周围，所述螺线管的两端通过所述电极与所述压电层电连接。

2、进一步地，所述储能层分为上、下两层，分别与所述压电层的上、下两层固定连接，在上、下两层所述压电层上均固定设置有电极，所述电极的一端与所述压电层固定连接，另一端伸出所述储能层与所述螺线管连接。

3、进一步地，所述永磁体为成对设置，分为第一永磁体组和第二永磁体组，所述第一永磁体组由两个第一永磁体组合而成，分别固定于所述上储能层的下端和下储能层的上端；所述第二永磁体组由两个第二永磁体组合而成，分别固定于所述振荡器的上端和下端。

4、进一步地，在上层所述压电层中设置有加速传感器，用来测量隔振装置振动过程中的加速度。

5、进一步地，在上层的所述储能层中还设置有控制系统，所述加速传感器测得的加速度传送至所述控制系统中，所述控制系统用于控制隔振装置的运行。

6、进一步地，在所述控制系统中预设一个加速度范围，可以根据隔振装置的震动程度分为三种振动工况，

7、工况一：振动加速度小于预设的振动加速度范围的下限值；

8、工况二：振动加速度处于预设的振动加速度范围内；

9、工况三：振动加速度大于预设的振动加速度范围的上限值

10、进一步地，所述振荡器内部被划分为多层，每层均填充有二分之一至三分之二的振荡颗粒。

11、进一步地，所述压电层的材料可以选用二氧化锆、二氧化硅等硅酸盐类的压电材料；可以选用二氧化钛、钛酸钡等铁电体类的压电材料；可以选用锆钛酸铅、锌酸钛等压电陶瓷类的压电材料；可以选用聚偏氟乙烯、聚乙烯偏氟乙烯共聚物和聚乙炔等有机压电材料；还可以选用将无机压电材料与有机压电材料组合在一起的复合压电材料，如：压电陶瓷-pvdf复合压电材料。

12、进一步地，所述振荡器内部的振荡颗粒可以根据使用环境的不同放置不同材质的振荡颗粒，如聚氨酯、聚碳酸酯、石墨以及金属等。

13、进一步地，所述储能层的材质为：铅酸电池、锂离子电池、钠离子电池、铅碳电池以及液流电池等电化学储能材料。

14、进一步地，所述螺线管可以选用软铁、硅铁、铜和镍等金属材料。

15、本发明具有以下有益效果：

16、1.本发明的隔振装置引入控制系统，可以根据振动状态来对装置进行控制，使得装置更加的智能和高效。

17、2.本发明的隔振装置的永磁体可以实现负刚度元件，与液压杆构成的正刚度元件共同实现准零刚度，从而装置能够实现“高静低动”的功能，同时具有较高的静载支撑能力和低频隔振性能。

18、3.本发明的隔振装置根据振动程度不同，分为三种工况，而不同工况的耗能机理有所不同，从而使隔振装置具有分级耗能的功能。

技术特征：

1.一种半主动减隔振装置，其特征在于，包括压电层、储能层、螺线管、电极、振荡器、永磁体以及液压杆，所述压电层分为上、下两层，分别设置于隔振装置的顶端和底端，在上、下两层所述压电层之间设置有储能层、振荡器、螺线管以及液压杆，所述储能层与所述压电层连接，所述储能层与所述振荡器之间设置有永磁体，所述液压杆贯穿所述振荡器和永磁体与所述储能层固定连接，所述螺线管旋绕在所述振荡器的周围，所述螺线管的两端通过所述电极与所述压电层电连接。

2.根据权利要求1所述的半主动减隔振装置，其特征在于，所述储能层分为上、下两层，分别与所述压电层的上、下两层固定连接，在上、下两层所述压电层上均固定设置有电极，所述电极的一端与所述压电层固定连接，另一端伸出所述储能层与所述螺线管连接。

3.根据权利要求1所述的半主动减隔振装置，其特征在于，所述永磁体为成对设置，分为第一永磁体组和第二永磁体组，所述第一永磁体组由两个第一永磁体组合而成，分别固定于所述上储能层的下端和下储能层的上端；所述第二永磁体组由两个第二永磁体组合而成，分别固定于所述振荡器的上端和下端。

4.根据权利要求1所述的半主动减隔振装置，其特征在于，在上层所述压电层中设置有加速传感器，用来测量隔振装置振动过程中的加速度。

5.根据权利要求4所述的半主动减隔振装置，其特征在于，在上层的所述储能层中还设置有控制系统，所述加速传感器测得的加速度传送至所述控制系统中，所述控制系统用于控制隔振装置的运行。

6.根据权利要求1所述的半主动减隔振装置，其特征在于，所述振荡器内部被划分为多层，每层均填充有二分之一至三分之二的振荡颗粒。

7.根据权利要求1所述的半主动减隔振装置，其特征在于，所述压电层的材料可以选用二氧化锆、二氧化硅等硅酸盐类的压电材料；可以选用二氧化钛、钛酸钡等铁电体类的压电材料；可以选用锆钛酸铅、锌酸钛等压电陶瓷类的压电材料；可以选用聚偏氟乙烯、聚乙烯偏氟乙烯共聚物和聚乙炔等有机压电材料；还可以选用将无机压电材料与有机压电材料组合在一起的复合压电材料，如：压电陶瓷-pvdf复合压电材料。

8.根据权利要求1所述的半主动减隔振装置，其特征在于，所述振荡器内部的振荡颗粒可以根据使用环境的不同放置不同材质的振荡颗粒，如聚氨酯、聚碳酸酯、石墨以及金属等。

9.根据权利要求1所述的半主动减隔振装置，其特征在于，所述储能层的材质为：铅酸电池、锂离子电池、钠离子电池、铅碳电池以及液流电池等电化学储能材料。

10.根据权利要求1所述的半主动减隔振装置，其特征在于，所述螺线管可以选用软铁、硅铁、铜和镍等金属材料。

技术总结
本发明的一种半主动减隔振装置，包括压电层、储能层、螺线管、电极、振荡器、永磁体以及液压杆，所述压电层分为上、下两层，分别设置于隔振装置的顶端和底端，在上、下两层所述压电层之间设置有储能层、振荡器、螺线管以及液压杆，所述储能层与所述压电层连接，所述储能层与所述振荡器之间设置有永磁体，所述液压杆贯穿所述振荡器和永磁体与所述储能层固定连接，所述螺线管旋绕在所述振荡器的周围，所述螺线管的两端通过所述电极与所述压电层电连接。通过隔振装置的压电层中部设置加速度传感器，用于实时监测装置的振动，测得的加速度传送至控制系统，用于控制装置的运行，并根据振动的程度分为三种工况，在每种工况下装置均可以高效地减隔振。

技术研发人员：傅博,曹伊晨,张嘉驰,王悦,李雨欣,夏丹蕙
受保护的技术使用者：长安大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8