一种基于压电效应的三轴向主动减振器及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于压电效应的三轴向主动减振器，包括作动器、负载基板和减振器基座，所述负载基板设有槽口，所述减振器基座设有通孔，所述作动器嵌于所述负载基板槽口中并从所述减振器基座通孔穿出；其中，所述作动器包括径向作动器和轴向作动器，所述径向作动器呈X轴向和Y轴向设置并分别用于X轴向和Y轴向的主动减振；所述轴向作动器呈Z轴向设置并用于Z轴向的主动减振。本发明专利技术提出的一种基于压电效应的三轴向主动减振器及其系统，能实现三个轴向的主动减振，具有体积小、集成度高、稳定性好等多种优势，同时，还集成和具有被动减振能力，减振频带更宽，更利于实际工程应用。更利于实际工程应用。更利于实际工程应用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于压电效应的三轴向主动减振器及其系统


[0001]本专利技术涉及减振
，具体涉及一种基于压电效应的三轴向主动减振器及其系统。

技术介绍

[0002]随着军事装备对振动环境、产品结构振动特性越来越高的要求，被动隔振因其低频效果不好、不能适应外扰变化等局限性已难以满足需求，主动减振技术由于具有效果好、适应性强的特点具有重要的发展潜力，目前已成功应用于智能制造领域(光刻机、机床)，汽车领域(汽车悬架、座椅)，航空领域(航天器、空间站实验平台)及其它振动敏感设备中。
[0003]现有的主动减振器大多为单向减振，实际应用性差，难以直接应用于军事装备的减振，或者通过并联机构等方式实现多轴向减振，体积大，通用性差；如专利号为CN201921540891.4的专利文献，公开了一种主动减振器，其贮油缸右外侧壁在流通器处设计有电磁阀，流通器的第三油通孔与电磁阀的进油孔连通，电磁阀的出油孔与第二油通道连通，电磁阀通过电流的大小控制油液的流量，以此实现振动主动控制，该结构基于液压减振器，轴向尺寸大，且只能实现轴向振动控制；专利号为CN201911108027.1的专利文献，公开了一种面向军用计算机机柜应用的主动减振平台，其具有被动减振系统和主动减振系统，通过被动减振与主动减振系统的配合，实现对全频段振动的有效控制，但是其主动减振与被动减振独立，各轴向作动器相互独立，整个减振系统一体性差，集成度低；专利号为CN201811196314.8的专利文献，公开了一种三维主动减振控制系统，能够对测量得到平台上的振动进行计算，得到反馈信号，基于反馈信号驱动三维主动减振装置抵消残余的振动，来提高隔振效果，从而提高精密仪器的测量精度，相对于现有的被动隔振，其隔振能力大大增强，从而能够满足非常严苛的隔振需求，但是其可控频率仅为1
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150Hz，难以满足军用设备振动环境试验。
[0004]鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本
亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的不足，本专利技术所要解决的技术问题是：
[0006]本专利技术提供一种基于压电效应的三轴向主动减振器及其系统，将多个作动器设计于一体，可实现三轴向减振，整体体积小、集成度高，且更利于实际工程的应用。
[0007]本专利技术采用如下技术方案达到上述目的：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种基于压电效应的三轴向主动减振器，包括：
[0009]作动器2、负载基板3和减振器基座5，所述负载基板3设有槽口，所述减振器基座5设有通孔，所述作动器2嵌于所述负载基板3槽口中并从所述减振器基座5通孔穿出；其中，所述作动器2包括径向作动器21、22和轴向作动器23，所述径向作动器21、22呈X轴向和Y轴向设置并分别用于X轴向和Y轴向的主动减振；所述轴向作动器23呈Z轴向设置并用于Z轴向的主动减振。
[0010]优选的，所述作动器2包括封装壳体24和压电堆25，所述封装壳体24设有槽口，所述压电堆25设于所述封装壳体24的槽口最深处，所述压电堆25根据所述X轴向、Y轴向和Z轴向的振动产生压电效应，通过所述压电效应实现所述X轴向、所述Y轴向和所述Z轴向的主动减振。
[0011]优选的，所述作动器2还包括依次设于所述压电堆25上方的球铰29、负载杆28、预压弹簧26和预紧力调节螺母27；其中，
[0012]所述球铰29做为传力装置，用于隔绝所述负载杆28弯曲载荷的传入和装配误差导致的弯矩直接作用于所述压电堆25上，防止所述压电堆25损坏；
[0013]所述负载杆28受到振动的激励时，外部控制系统自动调节输出电压使得所述压电堆25产生反向作用力，实现振动抑制；
[0014]所述预压弹簧26和所述预紧力调节螺母27用于消除所述压电堆25、所述球铰29和所述负载杆28之间的轴向间隙，使所述压电堆25始终工作在受压状态，通过调整预紧力调节螺母27，可控制所述压电堆25预压力大小。
[0015]优选的，还包括激励传感器11和响应传感器8，所述响应传感器8位于所述减振器基座5内部并设于所述负载基板3，所述激励传感器11设于所述减振器基座5下部，所述激励传感器11和所述响应传感器8用于采集和分析振动信号。
[0016]优选的，还包括控制接口1，所述控制接口1设于所述减振器基座5上，所述控制接口1用于传递所述激励传感器11和所述响应传感器8采集和分析的振动信号。
[0017]优选的，还包括弹性元件10，所述弹性元件10嵌于所述负载基板3槽口中并与所述径向作动器21、22同轴向相对设置，所述弹性元件10用于降低所述径向作动器21、22不同步引起的负载不平衡。
[0018]优选的，还包括位于所述减振器基座5下部的金属橡胶减振器6和高阻尼橡胶垫7，所述金属橡胶减振器6一端嵌入所述高阻尼橡胶垫7，另一端与所述减振器基座5机械连接；其中，所述金属橡胶减振器6和所述高阻尼橡胶垫7能实现被动减振。
[0019]优选的，还包括位于所述减振器基座5上部的密封盖4和密封圈9，所述密封盖4设有通孔，使得所述负载基板3能从所述密封盖4通孔穿出并能与外部基础连接；其中，所述密封圈9用于所述减振器基座5和所述密封盖4之间缝隙的填充。
[0020]优选的，所述作动器2与所述负载基板3为剪切力解耦结构，所述剪切力解耦结构用于降低所述作动器2与所述负载基板3之间的摩擦。
[0021]第二方面，本专利技术提供一种基于压电效应的三轴向主动减振器的系统，包括：控制器12、主动减振器13和振动敏感设备14，所述控制器12和所述主动减振器13通信连接，所述主动减振器13和所述振动敏感设备14机械连接，所述主动减振器13在所述控制器12的控制下用于对所述振动敏感设备14进行减振，所述主动减振器13根据振动敏感设备14的重心分布。
[0022]与现有技术相比，本专利技术所取得的有益效果在于：
[0023]本专利技术通过巧妙的结构设计，将多个作动器设计于一体，多个作动器集于一个负载基板上，通过三个作动器实现三个轴向的主动减振，整体结构简单、体积小巧、集成度高，实际工程应用范围广。
[0024]进一步的，本专利技术将压电堆设于封装壳体的最深处，并通过球铰、负载杆、预压弹
簧和预紧力调节螺母等部件的保护下，产品寿命长，可靠性好。
[0025]进一步的，本专利技术通过在径向作动器的轴向方向相对设置的弹性元件，降低了径向作动器不同步引起的负载不平衡，稳定性好，主动减振效果更优。
[0026]进一步的，本专利技术通过与金属橡胶减振器6和高阻尼橡胶垫7的结合应用，还能实现被动减振，减振频带更宽。
[0027]整体而言，本专利技术提出的一种基于压电效应的三轴向主动减振器及其系统，能实现三个轴向的主动减振，具有体积小、集成度高、稳定性好等多种优势，同时，还集成和具有被动减振能力，减振频带更宽，更利于实际工程应用。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于压电效应的三轴向主动减振器，其特征在于，包括作动器(2)、负载基板(3)和减振器基座(5)，所述负载基板(3)设有槽口，所述减振器基座(5)设有通孔，所述作动器(2)嵌于所述负载基板(3)槽口中并从所述减振器基座(5)通孔穿出；其中，所述作动器(2)包括径向作动器(21、22)和轴向作动器(23)，所述径向作动器(21、22)呈X轴向和Y轴向设置并分别用于X轴向和Y轴向的主动减振；所述轴向作动器(23)呈Z轴向设置并用于Z轴向的主动减振。2.根据权利要求1所述的基于压电效应的三轴向主动减振器，其特征在于，所述作动器(2)包括封装壳体(24)和压电堆(25)，所述封装壳体(24)设有槽口，所述压电堆(25)设于所述封装壳体(24)的槽口最深处，所述压电堆(25)根据所述X轴向、Y轴向和Z轴向的振动产生压电效应，通过所述压电效应实现所述X轴向、所述Y轴向和所述Z轴向的主动减振。3.根据权利要求2所述的基于压电效应的三轴向主动减振器，其特征在于，所述作动器(2)还包括依次设于所述压电堆(25)上方的球铰(29)、负载杆(28)、预压弹簧(26)和预紧力调节螺母(27)；其中，所述球铰(29)做为传力装置，用于隔绝所述负载杆(28)弯曲载荷的传入和装配误差导致的弯矩直接作用于所述压电堆(25)上，防止所述压电堆(25)损坏；所述负载杆(28)受到振动的激励时，外部控制系统自动调节输出电压使得所述压电堆(25)产生反向作用力，实现振动抑制；所述预压弹簧(26)和所述预紧力调节螺母(27)用于消除所述压电堆(25)、所述球铰(29)和所述负载杆(28)之间的轴向间隙，使所述压电堆(25)始终工作在受压状态，通过调整预紧力调节螺母(27)，可控制所述压电堆(25)预压力大小。4.根据权利要求1
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3任一所述的基于压电效应的三轴向主动减振器，其特征在于，还包括激励传感器(11)和响应传感器(8)，所述响应传感器(8)位于所述减振器基座(5)内部并设于所述负载基板(3)，所述激励传感器(11)设于所述减振器基座(5)下部，所述激励传感器(11)...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈京会，徐进，卢江昇，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零九研究所，
类型：发明
国别省市：