一種自動調節控制頻率的減振器的製作方法

2023-06-01 14:16:11

專利名稱：一種自動調節控制頻率的減振器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種減振器，特別是一種自動調節控制頻率的減振器。
背景技術：
目前國內外的減振器種類繁多，如橡膠減振墊、不鏽鋼鋼絲繩減振器、金屬螺旋 彈簧減振器、金屬橡膠減振器和空氣彈簧減振器等，它們在用於降低振動設備源固有頻率 噪聲均有良好的減振降噪性能。但由於這類減振器一般均受限於特定的固有頻率，對用於 超出固有頻率的振動設備源時其減振降噪控制效果明顯降低，甚至沒有減振降噪效果。實 際運行中的振動設備源，如變頻電機、變頻空調發動機和變壓器等，大多是隨著其實時轉速 改變或負荷變化等因素，而發生振動頻率連續不斷的變化，並不在一個固定的範圍內，明顯 與設有固定頻率的減振器不相吻合，因而減振器的減振效果不理想。為探尋解決這種問題 的技術方案，不少專家學者進行了不懈努力，但無實質性進展，如中科院院士馬大猷先生主編的《噪聲與振動控制工程手冊》第8篇《振動控制》(戰 嘉愷、張向慧、邵斌、孫家麒編著)中指出橡膠減振墊的固有頻率為11 20Hz，不鏽鋼鋼 絲繩減振器的固有頻率為5 28Hz，金屬螺旋彈簧減振器的固有頻率為5Hz以下，金屬橡膠 減振器的固有頻率為5 100Hz，空氣彈簧減振器的固有頻率為1 2Hz，每種型號的減振 器均有一定的頻率控制範圍，都不能隨著振動源頻率變化而進行相應的改變，對超出頻率 控制範圍的振動其減振效果相對很小。中國專利申請號200410005675. 1的專利申請「車輛自適應平衡系統」，採用傾角 傳感器分別測量汽車運行中左右轉向的程度和啟動、制動時汽車傾斜的程度並轉化為電信 號，位移傳感器分別測量汽車在粗糙路面每個車輪的振動位移量和前後車橋的振動位移 量，並轉化為電信號；通過控制計算機和控制執行機構組成的控制系統可控制非主動、半主 動、主動和複合控制懸架減振器，以達到全自動實時控制懸架減振器升降的目的。該專利申 請是採用傾角傳感器採集汽車傾斜的程度、位移傳感器採集振動位移量並將測量的結果轉 化為電信號的方法來實現對懸架減振器升降控制的目的，其汽車運行中左右轉向的程度和 啟動、制動時汽車傾斜的程度和汽車在粗糙路面每個車輪的振動位移量和前後車橋的振動 位移量均變化較頻繁，變化量較大，電信號為始終處於變化的值，懸架減振器也始終處於一 個變化的狀態；其中採用的測量信號轉換電信號以及模擬控制電路就顯得比較關鍵，測量 信號轉換電信號的轉換效率和精度、模擬控制電路的控制精度和穩定性等因素都會導致或 影響到控制的效果。顯然測量信號轉換電信號的轉換效率和精度、模擬控制電路的控制精 度和穩定性是很難實現對如此變化較頻繁，變化量較大的控制。中國專利申請號200620103324. 9的專利申請「磁流變彈性體橡膠空氣彈簧」，由 彈性體橡膠及其上下連接的上支板、下支板和控制系統組成，彈性體橡膠為磁流變彈性體 橡膠，內部安裝限位器；控制系統包括實時剛度調節系統。實時剛度調節系統由振動參數傳 感器、控制單元模塊以及電磁鐵與線圈組成，電磁鐵與線圈安裝在磁流變彈性體橡膠外，並 固定在下支板上，振動參數傳感器固定在上支板和下支板上，並與控制單元模塊和電磁鐵及線圈相連接。該專利申請採用磁流變彈性體橡膠，通過外部附加振動參數傳感器、控制單 元模塊以及電磁鐵與線圈，內部安裝限位器，來改變磁流變彈性體橡膠的高度和剛度，實現 彈簧的控制。其內部限位器的安裝又會對彈性體橡膠產生位置的限制，振動控制頻率範圍 也相應得到了限制。中國專利申請號200810022475. 5的專利申請「一種車用空氣彈簧」，它包括先進 橡膠氣囊、上蓋板和下蓋板，上下蓋板將橡膠氣囊封閉，在橡膠氣囊內上蓋板或下蓋板的內 表面安裝有壓電薄膜(PVDF)傳感器和紅外光電距離傳感器，在橡膠氣囊內上蓋板或下蓋 板的內表面與紅外光電距離傳感器正對的位置設有反光面；壓電薄膜和紅外光電距離傳感 器的輸入/輸出信號線密封引出到橡膠氣囊外。該專利申請用在橡膠氣囊內上蓋板或下蓋 板的內表面安裝有壓電薄膜(PVDF)傳感器和紅外光電距離傳感器，在橡膠氣囊內上蓋板 或下蓋板的內表面與紅外光電距離傳感器正對的位置設有反光面；壓電薄膜和紅外光電距 離傳感器的輸入/輸出信號線密封引出到橡膠氣囊外，顯然的目的是考慮如何檢測到空氣 彈簧的工作壓力和長度，檢測空氣彈簧的工作狀態，對橡膠氣囊的減振沒有進行考慮。中國專利申請號200480030503. 8的專利申請「將空氣彈簧壓力用於與負載相關 的減振器的具有彈簧的增壓器」，它用於車輛的懸架系統，包括用於限定第一受壓工作腔的 與頻率相關的阻尼器(FDD)或減振器，以及限定第二受壓工作腔的空氣彈簧組件。增壓器 使該第一受壓工作腔與該第二受壓工作腔之間能夠壓力連通。該增壓器包括影響增壓器性 能的彈性件。中國專利申請號200680047640. 1的專利申請「具有先導控制主閥的空氣彈簧 和減振單元」，它提供一種用於車輛的空氣彈簧和減振單元，具有至少兩個充有壓縮空氣並 通過流動通道相互連接的壓力腔(作為工作腔)，並具有捲動式波紋管或摺疊式波紋管形 式的可移動壁，其中，在低壓側加載控制壓力的先導控制主閥被配置在第一流動通道內的 至少一個流動方向內。從這兩份專利申請可以看出，採用了設有兩個壓力腔，通過先導控制 閥來控制氣體的流動，從而實現空氣彈簧的變化控制，但這種方法中先導控制閥的設置顯 然有一個範圍，控制的頻率範圍則也受到一定的限制。綜上所述，空氣彈簧是一種在柔性密閉容器中加入壓縮空氣、利用壓縮空氣的體 積壓力進行工作的非線性元件，具有緩衝、隔振和動作等功能，空氣彈簧的主要工作參數是 氣壓和彈簧高度，但因受技術、結構和成本等因素的影響，不能根據振動設備的振動載荷變 化、振動頻率改變等工作參數變化而改變。因此，如何克服振動載荷實時變化、振動頻率實 時改變的振動設備源減振降噪問題已成為當今減振器領域亟待解決的重大難題。

發明內容
為克服現有技術的不足，本發明的目的是提供一種自動調節控制頻率的減振器， 它不但具有現有減振器在固有頻率範圍內的良好減振性能，而且能根據振動設備因運行負 荷變化所產生的實時振動頻率改變，進行自動調節減振器控制頻率變化，實現有效減振降 噪。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的一種自動調節控制頻率的減振器，其特徵在於該減振器包括空氣彈簧減振器、氣 路元件、控制模塊和輸氣泵，所述空氣彈簧減振器設置在振動設備的底部，空氣彈簧減振器 通過設置在氣管上的氣路元件與輸氣泵連接；氣路元件包括依次連接的壓力開關、電磁閥
4和二位三通閥，壓力開關與空氣彈簧減振器連接，二位三通閥與輸氣泵連接；控制模塊包括 信號測量分析輸出裝置、氣路控制輸出信號元件和電路控制元件，信號測量分析輸出裝置 包括加速度傳感器晶片、信號接受轉換裝置、信號數字處理器和信號轉換輸出裝置，加速度 傳感器晶片設置在振動設備上並與信號接受轉換裝置連接，信號數字處理器和信號轉換輸 出裝置的一端與信號接受轉換裝置連接，另一端通過氣路控制輸出信號元件與壓力開關連 接；電路控制元件與氣路控制輸出信號元件、電磁閥和輸氣泵連接。本發明中，控制模塊中除加速度傳感器晶片外，其餘的信號接受轉換裝置、信號數 字處理器、信號轉換輸出裝置以及氣路控制輸出信號元件、電路控制元件和氣路元件均設 置在控制櫃內，並通過數據線與輸氣泵連接。為控制精確，本發明中空氣彈簧減振器為一組，均勻設置在振動設備的底部。加速 度傳感器晶片設置在振動設備的中部區域。所述電磁閥由兩個電磁閥並聯構成。本發明的工作原理是利用加速度傳感器晶片對振動設備源的負荷和振動頻率的 變化進行實時監控並採集信號，反饋給控制模塊，再由控制模塊輸出控制信號，對在空氣彈 簧減振器上設置的氣路元件進行自動控制，氣路元件中的閥門根據信號數字處理器輸出的 信號實施開啟或關閉，以調整空氣彈簧減振器內部的氣體壓力，實時改變空氣彈簧減振器 的固有頻率，使其減振控制頻率在5 500Hz範圍內始終與振動設備的振動頻率相吻合，從 而實現抑制振動設備所產生的振動噪聲的傳遞。與現有技術相比，本發明的顯著優點是第一，本發明不但保持了現有減振器在固 有頻率範圍內的良好減振性能，而且能根據振動設備因運行負荷變化所產生的實時振動頻 率改變，進行自動調節減振器控制頻率變化，達到有效減振降噪的效果。第二，本發明實現 了空氣彈簧減振器的控制頻率(5 500Hz)範圍內始終與振動設備的振動頻率相吻合，從 而達到抑制振動設備的振動噪聲傳遞。第三，本發明結構簡單、可靠性高，而且造價低、維護 保養方便。本發明適用於各種需要用空氣彈簧的減振降噪場合應用。


圖1是本發明的結構示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明作進一步的詳細描述。實施例1以製造承載4500kg振動設備的自動調節控制頻率的減振器為例。結合圖1。一種 自動調節控制頻率的減振器，它包括空氣彈簧減振器1、控制櫃7，空氣彈簧減振器1以其氣 管6連接輸氣泵4。振動設備5設置在空氣彈簧減振器1的上部有，由壓力開關21、電磁閥 22和二位三通閥23組成的氣路元件2與由信號測量分析輸出裝置31、氣路控制輸出信號 元件32和電路控制元件33組成的控制模塊3連接，均設置在控制櫃7內，並以其數據線8 與輸氣泵4連接。信號測量分析輸出裝置31由加速度傳感器晶片311、信號接受轉換裝置 312、信號數字處理器313和信號轉換輸出裝置314組成。其中，振動源設備5選用630KAV戶 內乾式變壓器，根據用電負荷的變化，動態載荷在4500kg，振動頻率在15 95Hz內不斷變 化的要求，並根據現有公知的減振設計規範對空氣彈簧減振器1的使用數量的要求；選用12個同型號規格的空氣彈簧減振器1，其內部氣體壓力0. 6MPa時單個承載500kg，均勻分布 設置在振動設備下部；加速度傳感器晶片311採用型號為ADXLL326的美國ADI公司產品、 信號接受轉換裝置312採用型號為AD9201-雙通道十位的美國AD公司AD轉換器產品、信 號數字處理器313採用德州儀器公司的16位數位訊號處理器DSP晶片(TWS320VC542)、信 號轉換輸出裝置314採用雙十位電壓輸出DA轉換器(TV5617A)；壓力開關型號為KP 36、耐 壓1. 6MPa、壓差可調0. 05 0. 15MPa，電磁閥選用三力信公司產品，型號為SLP-2或SLP-3， 當選用2個電磁閥並聯應用時其效果更佳，二位三通閥選用ZBF-24Q-10，功率20W，開閉閥 時間7S。實施例2以製造承載範圍2100 3900kg振動設備的自動調節控制頻率的空氣彈簧減振 器為例。結合圖1。又一種自動調節控制頻率的減振器的組成同實施例1。其中，振動源 設備5為垂直上下電梯，空負荷時載荷2100kg，滿載時載荷為3900kg(電梯最大載重量 1800kg)，運行時振動頻率在10 150Hz內變化，並根據現有公知的減振設計規範對空氣彈 簧減振器1的使用數量的要求，選用12個同型號規格的空氣彈簧減振器1，其內部氣體壓 力0. 7MPa時單個承載820kg，均勻分布設置在振動設備下部；加速度傳感器晶片311採用 型號為ADXLL326的美國ADI公司產品、信號接受轉換裝置312採用型號為AD9201-雙通道 十位的美國AD公司AD轉換器產品、信號數字處理器313採用德州儀器公司的16位數字信 號處理器DSP晶片(TWS320VC542)、信號轉換輸出裝置314採用雙十位電壓輸出DA轉換器 (TV5617A)；壓力開關型號為KP 36、耐壓1. 6MPa、壓差可調0. 05 0. 15MPa，電磁閥選用三 力信公司產品，型號為SLP-2或SLP-3，當選用2個電磁閥並聯應用時其效果更佳，二位三通 閥選用ZBF-24Q-10，功率20W，開閉閥時間7S。實踐表明本發明能根據振動設備因運行負荷變化所產生的實時振動頻率改變， 進行自動調節減振器控制頻率變化，達到有效減振降噪的效果。空氣彈簧減振器的控制頻 率(5 500Hz)範圍內始終與振動設備的振動頻率相吻合，從而達到抑制振動設備的振動 噪聲傳遞。本發明適用於各種需要用空氣彈簧的減振降噪場合應用。
權利要求
一種自動調節控制頻率的減振器，其特徵在於該減振器包括空氣彈簧減振器(1)、氣路元件(2)、控制模塊(3)和輸氣泵(4)，所述空氣彈簧減振器(1)設置在振動設備(5)的底部，空氣彈簧減振器(1)通過設置在氣管(6)上的氣路元件(2)與輸氣泵(4)連接；氣路元件(2)包括依次連接的壓力開關(21)、電磁閥(22)和二位三通閥(23)，壓力開關(21)與空氣彈簧減振器(1)連接，二位三通閥(23)與輸氣泵(4)連接；控制模塊(3)包括信號測量分析輸出裝置(31)、氣路控制輸出信號元件(32)和電路控制元件(33)，信號測量分析輸出裝置(31)包括加速度傳感器晶片(311)、信號接受轉換裝置(312)、信號數字處理器(313)和信號轉換輸出裝置(314)，加速度傳感器晶片(311)設置在振動設備(5)上並與信號接受轉換裝置(312)連接，信號數字處理器(313)和信號轉換輸出裝置(314)的一端與信號接受轉換裝置(312)連接，另一端通過氣路控制輸出信號元件(32)與壓力開關(21)連接；電路控制元件(33)與氣路控制輸出信號元件(32)、電磁閥(22)和輸氣泵(4)連接。
2.根據權利要求1所述的自動調節控制頻率的減振器，其特徵在於信號接受轉換裝 置(312)、信號數字處理器(313)、信號轉換輸出裝置(314)、氣路控制輸出信號元件(32)、 電路控制元件(33)和氣路元件(2)均設置在控制櫃(7)內，並通過數據線⑶與輸氣泵 ⑷連接。
3.根據權利要求1所述的自動調節控制頻率的減振器，其特徵在於空氣彈簧減振器 (1)為一組，均勻設置在振動設備(5)的底部。
4.根據權利要求1所述的自動調節控制頻率的減振器，其特徵在於加速度傳感器芯 片(311)設置在振動設備(5)的中部區域。
5.根據權利要求1所述的自動調節控制頻率的減振器，其特徵在於所述電磁閥(22) 由兩個電磁閥並聯構成。
全文摘要
本發明公開了一種自動調節控制頻率的減振器，包括空氣彈簧減振器、氣路元件、控制模塊和輸氣泵，空氣彈簧減振器設置在振動設備的底部，空氣彈簧減振器通過設置在氣管上的氣路元件與輸氣泵連接；由壓力開關、電磁閥和二位三通閥組成的氣路元件與由信號測量分析輸出裝置、氣路控制輸出信號元件和電路控制元件組成的控制模塊連接，均設置在控制櫃內，並以其數據線與輸氣泵連接。本發明不但具有現有減振器在固有頻率範圍內的良好減振性能，而且能根據振動設備因運行負荷變化所產生的實時振動頻率改變，進行自動調節空氣減振器控制頻率變化，達到有效減振降噪的效果。本發明適用於各種需要用空氣彈簧減振降噪的場合運用。
文檔編號F16F9/512GK101949424SQ201010270328
公開日2011年1月19日 申請日期2010年8月31日 優先權日2010年8月31日
發明者亓慶憲, 劉宇清, 張榮初, 聞小明 申請人:南京常榮噪聲控制環保工程有限公司