压电堆-橡胶组合隔振器的设计及实验研究
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实验三十三:主动隔振和被动隔振实验振动的干扰对人、建筑物以及仪表设备都会带来直接的危害,因此振动的隔离涉及到很多方面。
隔振的作用有两个方面:一、减少振源振动传至周围环境;二、减少环境振动对物体或设备的影响。
二者原理相似,性能也相似。
原理就是在设备和底座之间安装适当的隔振器,组成隔振系统,以减少或隔离振动的传递。
有两类隔振,一是隔离机械设备通过支座传至地基的振动,以减少动力的传递,称为主动隔振;另一种是防止地基的振动通过支座传至需保护的精密仪器或仪器仪表,以减少运动的传递,称为被动隔振。
【实验目的】1 .学习隔振的基本知识。
2 .学习隔振的基本原理。
3 .了解主动隔振和被动隔振效果的测量 【仪器和用具】ZJY -601A 型振动教学试验仪、计算机、空气阻尼器 【实验原理 】 1.主动隔振在一般隔振设计中,常常用振动传递比T 和隔振效率η来评价隔振效果。
主动隔振传递比等于物体传递到底座的振动与物体的振动比,被动隔振传递比等于底座传递到物体的振动与底座的振动之比,两个方向的传递比相等。
一般,由物体传递到底座时常用力表示,由底座传递到物体时则用位移、振动速度或振动加速度表示,这样便于应用。
隔振效率:()%1001⨯-=T η (33-1)传动比T :()22222211u D u u D T +-+=(33-2)式中D 为阻尼比,u=激振频率和共振频率的比。
只有传递比小于才有隔振效果。
因此T<1的区域称为隔振区。
由图中的曲线可知:当002f f f <<时,T<1。
系统有放大作用;当0f f =时,系统发生共振,传递比极大;当0032f f f <<时,作用有限;0063f f f <<时,隔振能力低(20—30dB );00106f f f <<时,隔振能力中等(30—40dB );010f f >时,隔振能力强(>40dB );阻尼比D 对T 的影响。
第 43 卷第 3 期2023 年 6 月振动、测试与诊断Vol. 43 No. 3Jun.2023 Journal of Vibration,Measurement & Diagnosis尺蠖式压电线性作动器设计及实验研究∗柏德恩1,邓少龙1,李云涛2,沈刚1,朱真才1(1.中国矿业大学机电工程学院 徐州, 221116) (2.上海航天控制技术研究所 上海, 201109)摘要针对空间环境下小型抓取操作机构对新型作动器的使用需求,考虑压电作动器具有耐温范围宽、无电磁干扰及断电自锁等特点,仿照昆虫尺蠖的行走方式设计一种新型压电线性作动器。
首先,利用柔性铰链式位移放大机构放大压电陶瓷(Pb⁃Zr⁃Ti,简称PZT)叠堆的输出位移,以增大线性作动器的移动步长及对导轨的夹紧变形量,将多个压电陶瓷叠堆器件分为3组,分别作为尺蠖式压电线性作动器的2个夹持单元和1个推进单元的激励源,以获得较大的驱动力并进一步增大作动器的移动步长;其次,借助有限元仿真分析软件,研究压电陶瓷叠堆力电耦合行为的预测方法,并实验验证该方法的可行性;然后,简化柔性铰链式位移放大机构,提出放大倍数的数值分析方法,对位移放大机构在压电陶瓷叠堆作动方向上的刚度进行仿真分析,并验证放大倍数的数值分析方法的准确性;最后,基于设计的线性作动器开展实验研究。
结果表明:位移放大机构对压电陶瓷叠堆输出位移的放大倍数为7.3,处于理论值与仿真值之间;在激励电压频率为5 Hz时,作动器的最大空载移动速度为413 μm/s;作动器的最大推动力为16 N,对应的驱动速度为19 μm/s。
以上研究结果能为小型抓取操作机构的智能驱动提供技术支持。
关键词尺蠖式;压电作动器;压电陶瓷叠堆;位移放大;断电自锁中图分类号TH122引言压电作动器利用压电材料的逆压电效应将电能转化为机械能,实现运动的输出,广泛应用于机器人[1⁃2]、精密仪器[3⁃5]、纳米级定位台[6⁃7]、多自由度指向平台[8⁃9]及生物工程[10⁃11]等领域。
高阻尼隔震橡胶支座的阻尼性能试验研究摘要:通过不同剪应变剪切试验研究了高阻尼隔震橡胶支座(HDR)的等效阻尼比的剪应变和温度相关性,研究结果表明:不同的剪应变下,支座的等效阻尼比都在18% 以上,具有稳定的阻尼比;在温度相关性试验中,支座的等效阻尼比值低于15%,低温环境下支座的水平等效刚度比常温下要高。
关键词:高阻尼隔震橡胶支座;等效阻尼比;剪应变;水平等效刚度;温度Abstract:The equivalent damping ratio of HDR under different strain amplitude and temperature environment were studied.Based on strain amplitude testing result,the equivalent damping ratio of the bearing was over 18% and was stable.Based on the temperature correlation testing result,the equivalent damping ratio of the bearing was less than 15%.The horizontal equivalent stiffness was higher at low temperature.Keywords:HDR;equivalent damping ratio;strain amplitude;horizontal equivalent stiffness;temperature1 引言HDR具有阻尼效果的橡胶制成,隔震性能好。
它由橡胶层和钢板硫化处理后结合组成,并在某些方面与标准的弹性支座类似。
传统的隔震橡胶支座,往往在温度和交通荷载作用下,阻尼性能大幅度下降[1][2]。
同样,寒冷地区高阻尼隔震橡胶支座因其材料本身的性质,它的阻尼性能和温度变化有较强的相关性,随环境温度而降低。
实验三 被动隔振实验一、实验目的1、建立被动隔振的概念。
2、掌握被动隔振的的基本方法。
3、学会测量、计算被动隔振系数和隔振效率。
二、实验装置与仪器Labview8.2软件、NI CompactDAQ数据采集系统、普通计算机、加速度压电式传感器、电荷放大仪、质量板、100KG振动实验台等。
三、实验原理图3-1 被动隔振系统的装置简图被动隔振系统的实验装置如图3-1所示。
振动隔离是消除与减小振动危害的重要途径之一,在企业,振源通常是振动较大的机器,振源的振动通过地基传到周围环境和仪器设备。
对于精密的仪器设备,为了使外界振动尽可能少地传到系统中来,就需要将其与地基隔离开来,称为被动隔振或消极隔振。
被动隔振是为了防止周围环境的振动通过机脚、支座传到精密仪器和设备,又称为防护隔振,其目的在于隔离或减小振动的传递,使精密仪器和设备不受振动的影响。
被动隔振的力学模型如图3-2所示,被隔离的设备置于减振器上,设备的质量为m ,减振器的刚度为k ,阻尼系数为c 。
图3-2 被动隔振系统的力学模型被动隔振的振源是振动平台,被动隔振的效果通常用隔振系数η和隔振效率E 来度量。
隔振系数η的定义为12/A A =η (3-1)式中1A 为振源的振幅,2A 为设备隔振后的振幅。
隔振效率E 的定义为()%1001×−=ηE (3-2)在本实验系统中振源为振动台的垂直简谐振动)sin(11t A x ω=,由振动理论可知:()()()22222121ξλλξλη+−+=(3-3)式中阻尼比ξ为21ln 21A A πξ=(3-4) 频率比λ为21/f f =λ (3-5)其中2f 为主动隔振系统的固有频率,1f 为激振频率。
当频率比20<<λ时,1>η,即12A A >,隔振器不起隔振作用。
当频率比趋于1时,即21f f =时,出现共振。
共振时,被隔离体系不能正常工作,2.1~8.0=λ为共振区,无论系统阻尼大小,只有当2>λ时,隔振器才起到隔振作用,隔振系数的值才小于1。
第35卷第2期2022年4月振动工程学报Journal of Vibration EngineeringVol.35No.2Apr.2022电磁液压主被动复合隔振器动力学特性及算法研究张庆伟1,2,俞翔3,闫政涛4,杨理华5,6(1.海军工程大学动力工程学院,湖北武汉430033;2.海军航空大学岸防兵学院,山东烟台264001;3.海军工程大学舰船与海洋学院,湖北武汉430033;4.江汉大学智能制造学院,湖北武汉430056;5.海军潜艇学院动力操纵系,山东青岛266199;6.中国科学院声学研究所噪声与振动重点实验室,北京100190)摘要:针对舰船机械设备存在的低频线谱振动,设计了一种电磁作动器与液压悬置结构有效并联的电磁液压主被动复合隔振器。
该复合隔振器利用电磁作动器输出力抑制低频线谱振动,液压悬置结构隔离宽频振动且实现了对电磁力的有效放大,具有占用空间小、承载能力大、输出力大等优点。
对主被动复合隔振器电磁和液压悬置部分进行了建模分析,提出了考虑通道耦合振动的分布式多通道修正解耦算法,保证了滤波器权系数正确收敛。
开展了多线谱激励的多通道主被动隔振控制实验,结果表明该主被动复合隔振器对3根线谱取得平均35.12,39.51和38.35 dB的衰减,控制效果显著。
关键词:主被动复合隔振器;电磁作动器;液压悬置结构;修正解耦算法;多通道多线谱中图分类号:O328;U661.44文献标志码:A文章编号:1004-4523(2022)02-0417-09DOI:10.16385/ki.issn.1004-4523.2022.02.017引言隔振是降低舰船机械设备振动传递的有效途径,是提高舰船声隐身性能的重要手段[1]。
双层隔振[2]、浮筏隔振[3]在中高频段表现较好,但无法满足舰船机械设备低频振动隔离要求。
主动隔振通过附加力源可有效抑制低频振动[4],但存在耗能较大、承载能力较弱等问题。
主被动一体化隔振技术综合了主动和被动隔振的技术优势,具有更为广泛的应用前景。