基于PZT的新型主动减振器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于PZT(压电陶瓷)的新型减振器，包括：外轴套、弹性结构、瓦块、PZT和金属橡胶块。所述外轴套、弹性结构、瓦块为一体式结构。所述外轴套与瓦块通过中间弹性结构柔性连接，所述弹性结构与PZT周向分布在瓦块与外轴套之间，所述弹性结构中间设计有凹槽，PZT置于其中。所述的金属橡胶块安装在PZT和弹性结构两侧的凹槽中，与PZT一起并联支撑起瓦块。本发明专利技术提出的新型减振器具有高承载能力、高刚度、高阻尼、可主动控制的阻尼特性等特点。

A new type of active vibration absorber based on PZT

The invention discloses a method based on PZT (piezoelectric ceramic) of the new type of shock absorber, comprises an outer sleeve, an elastic structure, tile, PZT and metal rubber block. The outer sleeve, elastic structure, tile is an integral structure. The outer sleeve and the pad through the middle elastic structure of the flexible connection, the elastic structure and PZT circumferential distribution between the tile and the outer sleeve, the middle of the elastic structure design with a groove into which the PZT. The metal rubber block is arranged in the groove and the elastic structure on both sides of the PZT, together with PZT parallel support pad. The new shock absorber proposed by the invention has the characteristics of high carrying capacity, high rigidity, high damping, and damping characteristic capable of being actively controlled.

【技术实现步骤摘要】
基于PZT的新型主动减振器
本专利技术涉及减振
，具体涉及一种基于PZT(压电陶瓷)的新型主动减振器。
技术介绍
基于PZT的新型主动减振器是一种可主动控制其阻尼特性的减振器。该减振器中瓦块与外轴套是一个整体，通过弹性结构连接在一起，中间嵌入PZT与两端金属橡胶块形成并联结构作为支撑。与普通橡胶减振器相比，它具有承载能力高、阻尼大、可控的阻尼特性等优点。与传统的橡胶减振器相比，可控制PZT调节金属橡胶块变形空间，表现出不同的阻尼特性。根据瓦块受激励的幅值和角度的不同，调整PZT的电信号使减振器表现出更好的吸振效果。基于PZT的主动减振器在汽轮机、离心机等旋转机械中具有广阔的应用前景。在传统的橡胶减振器中橡胶通过被挤压变形实现减振效果，其阻尼特性不变且支撑刚度小。本专利技术将PZT引入减振器中，PZT是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料。当电压作用于PZT时，就会随电压和频率的变化产生机械变形；而当压电陶瓷发生机械变形时，则会产生电荷，输出电信号。通过控制PZT的供电信号可以量好的控制其机械变形。然而PZT具有较大的支撑刚度但阻尼效果不明显。金属橡胶是将螺旋状的金属丝通过冷冲压工艺压制成特定的形状，它由金属制成同时具有橡胶的弹性，金属橡胶在受到外部激振时内部金属丝之间相互摩擦消耗大量的能量，从而起到减振的效果，因而金属橡胶具有较好的阻尼特性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，而提供一种具有PZT和金属橡胶块支撑弹性瓦块结构的主动减振器，提高结构的支撑刚度、控制结构的阻尼特性，使减振器可根据激励的幅值和角度的不同主动控制PZT电信号调节瓦块，表现出更优的阻尼特性，实现更好减振效果。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：基于PZT的新型主动减振器，包括：外轴套、PZT、弹性支撑结构、瓦块和金属橡胶块，所述PZT在弹性支撑结构之间，所述金属橡胶块在弹性支撑结构和PZT两侧。进一步，所述外轴套、弹性支撑结构和瓦块为一体式结构。进一步，所述弹性结构中间和两侧分别设有凹槽。进一步，所述PZT嵌入在弹性结构中间的凹槽之中，信号传输线通过外轴套上的通孔伸出或者通过两侧金属橡胶块上的通孔伸出。进一步，所述PZT个数与瓦块个数相同，由两个弹性结构体和中间一个PZT支撑起一个瓦块。进一步，所述金属橡胶块由螺旋状的金属丝压制成弧形，塞入瓦块两端的凹槽中。进一步，所述PZT个数与瓦块个数可以不相同，由两个PZT和中间一个弹性结构体支撑起一个瓦块。本专利技术所采用的技术方案具有以下有益效果：本专利技术提出的基于PZT的新型主动减振器，通过引入PZT将其嵌入在两个弹性结构体之间的凹槽中，PZT支撑起瓦块，弹性结构体对瓦块形成回弹作用。这样两侧的金属橡胶块与PZT形成并联支撑瓦块的结构。由于PZT具有较大的支撑刚度，与两侧相对低刚度的金属橡胶块并联，提高了新型减振器的支撑刚度。由于PZT是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料，可根据供电信号控制其机械变形量，实现对瓦块机械变形的控制。这样可以根据PZT电信号的变化情况判断振动激励的方向和大小，控制各个PZT的电信号的大小和频率分别控制瓦块的机械变形大小，瓦块的机械变形形成对金属橡胶块的激励。由于金属橡胶在受到外部激振时内部金属丝之间相互摩擦消耗大量的能量，从而起到减振的效果。这样可以通过控制瓦块机械变形的分布，使金属橡胶块更好的起到减振效果。因此在PZT和金属橡胶块的共同作用下，本专利技术提出的减振器具有高承载能力、高刚度、高阻尼、可主动控制的阻尼特性等特点。附图说明图1为本专利技术整体结构示意图；图2为本专利技术爆炸图；图3为本专利技术轴套结构示意图；图4为本专利技术轴套横截面及剖视图；图5为本专利技术PZT结构示意图；图6为本专利技术金属橡胶块横截面及剖视图；图7为本专利技术另外一种结构基于PZT的新型减振器示意图；具体实施方式下面结合附图及具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述。然而可以理解的是，下述具体实施方式仅仅是本专利技术的优选技术方案，而不应该理解为对本专利技术的限制。如图1所示，基于PZT的新型主动减振器包括外轴套2、弹性结构体4、瓦块5、PZT3和金属橡胶块1构成。所述外轴套2、弹性结构体4、瓦块5为一体式结构。所述PZT3嵌入在两个弹性结构体4之间的凹槽中，所述的金属橡胶块1安装在两侧凹槽中，一起并联支撑起瓦块5。如图4所示，轴套是由数控铣和电火花线切割加工而成，弹性结构的厚度决定了弹性结构的回弹刚度。瓦块的弧度θ和轴承长度L决定了轴承承载区域的大小，瓦块的厚度δ决定了瓦块的扭转刚度，瓦块个数为n。弹性结构体中间凹槽长度Lj、宽a、高h，图5所示PZT3通过过盈配合的方式固定其中，PZT3的电信号控制线通过外轴套上的两个通孔伸出。弹性结构体两侧的凹槽内经Ri、外径Ro、长Lm。将螺旋状的金属丝通过冷冲压工艺压制成图6所示结构的金属橡胶块，将其塞入弹性结构体左右两侧的凹槽中。通过调节PZT3的结构尺寸长度Lj、宽a、高h可获得不同的支撑刚度。调节金属橡胶块1的结构尺寸可获得不同的阻尼特性。再根据振动激励PZT3产生的电信号大小计算出振动激励的大小和方向，进而对PZT3电信号进行控制使其产生不同的机械变形，控制各个瓦块5的相对运动，最终控制金属橡胶块1的形变区域分布，提高在振动激励方向上的能量耗散。除了以上提出的实例，减振器弹性结构体4和PZT3可以有其它不同的分布形式。图7所示的减振器，弹性结构体4和PZT3用不同的分布形式支撑起瓦块。采用两个PZT3和中间一个弹性结构体4支撑起一个瓦块，PZT3的电信号控制线通过金属橡胶块1上的通孔穿出。此外，减振器金属橡胶块1和PZT3的结构形状可根据具体情况进行设计。以上所举实例仅为本专利技术的优选实例，但凡依本专利技术权利要求及本专利技术说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应属本专利技术专利覆盖的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有PZT(压电陶瓷)和金属橡胶块支撑弹性瓦块结构的主动减振器，其特征在于，包括：外轴套(2)、瓦块(5)、弹性结构(4)、PZT(3)、金属橡胶块(1)。其特征是，PZT(3)安装在瓦块(5)与外轴套(2)之间的矩形槽内，弹性结构(4)与PZT(3)周向分布在瓦块(5)与外轴套(2)之间，金属橡胶块(1)布置在PZT(3)和弹性结构(4)的两侧。

【技术特征摘要】
1.一种具有PZT(压电陶瓷)和金属橡胶块支撑弹性瓦块结构的主动减振器，其特征在于，包括：外轴套(2)、瓦块(5)、弹性结构(4)、PZT(3)、金属橡胶块(1)。其特征是，PZT(3)安装在瓦块(5)与外轴套(2)之间的矩形槽内，弹性结构(4)与PZT(3)周向分布在瓦块(5)与外轴套(2)之间，金属橡胶块(1)布置在PZT(3)和弹性结构(4)的两侧。2.根据权利要求1所述的具有PZT和金属橡胶块支撑弹性瓦块结构的主动减振器，其特征是，所述减振器的瓦块(5)与外轴套(2)为一体结构，瓦块(5)与外轴套(2)通过弹性结构(4)连接。减振器半径为R，轴向长度为L，瓦块个数为n、弧度为θ、厚度为δ，瓦块(5)轴向长度与外轴套(2)轴向长度相等，等于L。中间弹性结构(4)轴向长度为Lj，弹性结构(4)轴向方向两侧各有一凹槽长度为Lm。瓦块与外轴套之间有一对凹槽，凹槽的宽度为a，两槽端部间距h。3.根据权利要求1所述的具有压电陶瓷片和金属橡胶块支撑弹性瓦块结构的主动减振...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯凯，吕鹏，刘天宇，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43