本發(fā)明涉及設(shè)備減振，尤其涉及一種自適應(yīng)可調(diào)諧振頻率的電磁渦流減振系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
1、減振技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)和工程領(lǐng)域中扮演著至關(guān)重要的角色，各領(lǐng)域?qū)p振技術(shù)的需求日益增加。減振結(jié)構(gòu)不僅可以降低振動(dòng)和噪聲，提高設(shè)備的穩(wěn)定性和使用壽命，還能顯著提升系統(tǒng)的工作性能和安全性。在建筑領(lǐng)域和其他新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，減振技術(shù)逐漸成為提升設(shè)備性能的關(guān)鍵因素。
2、目前大量場(chǎng)景中大多應(yīng)用被動(dòng)減振技術(shù)，如彈簧、橡膠減振器等，其成本低、技術(shù)成熟，但隨著科技的快速發(fā)展，在面對(duì)現(xiàn)代工業(yè)裝備精密化和更為復(fù)雜的工作環(huán)境時(shí)，傳統(tǒng)被動(dòng)減振技術(shù)難以滿(mǎn)足精準(zhǔn)需求。因此，需要提供一種自適應(yīng)可調(diào)諧振頻率的電磁渦流減振系統(tǒng)及方法，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)被動(dòng)減振機(jī)構(gòu)無(wú)法實(shí)時(shí)滿(mǎn)足精準(zhǔn)減振需求的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種自適應(yīng)可調(diào)諧振頻率的電磁渦流減振系統(tǒng)及方法，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)被動(dòng)減振機(jī)構(gòu)無(wú)法實(shí)時(shí)滿(mǎn)足精準(zhǔn)減振需求的問(wèn)題。
2、本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：
3、一種自適應(yīng)可調(diào)諧振頻率的電磁渦流減振系統(tǒng)，包括設(shè)備結(jié)構(gòu)板、彈簧可調(diào)結(jié)構(gòu)、質(zhì)量體、第一電磁鐵結(jié)構(gòu)、信息采集儀、數(shù)控電源和控制器；設(shè)備結(jié)構(gòu)板為中空的閉合箱體結(jié)構(gòu)，第一電磁鐵結(jié)構(gòu)安裝在質(zhì)量體的外壁上并與設(shè)備結(jié)構(gòu)板的內(nèi)壁之間形成氣隙滑動(dòng)結(jié)構(gòu)，使質(zhì)量體可移動(dòng)式設(shè)置在設(shè)備結(jié)構(gòu)板內(nèi)，彈簧可調(diào)結(jié)構(gòu)設(shè)置在質(zhì)量體與設(shè)備結(jié)構(gòu)板之間，第一電磁鐵結(jié)構(gòu)與位于設(shè)備結(jié)構(gòu)板外的信息采集儀和數(shù)控電源電連接；位于設(shè)備結(jié)構(gòu)板外的控制器與數(shù)控電源和信息采集儀電連接。
4、所述的設(shè)備結(jié)構(gòu)板為復(fù)合型電磁阻尼板，復(fù)合型電磁阻尼板的內(nèi)壁與第一電磁鐵結(jié)構(gòu)之間形成氣隙滑動(dòng)結(jié)構(gòu)，復(fù)合型電磁阻尼板的外壁上安裝有第一加速度傳感器，第一加速度傳感器與信息采集儀電連接。
5、所述的質(zhì)量體包括質(zhì)量體外殼和質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)；第一電磁鐵結(jié)構(gòu)設(shè)置在質(zhì)量體外殼的頂面和底面上，使質(zhì)量體外殼可移動(dòng)式設(shè)置在設(shè)備結(jié)構(gòu)板內(nèi)；質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)通過(guò)彈簧可調(diào)結(jié)構(gòu)可調(diào)節(jié)式設(shè)置在質(zhì)量體外殼內(nèi)。
6、所述的第一電磁鐵結(jié)構(gòu)包括若干個(gè)陣列布置在質(zhì)量體外殼外壁上的第一電磁鐵及連接若干個(gè)第一電磁鐵的第一線(xiàn)圈；第一線(xiàn)圈與數(shù)控電源電連接，第一線(xiàn)圈上安裝有第一溫度傳感器，第一溫度傳感器與信息采集儀電連接。
7、所述的彈簧可調(diào)結(jié)構(gòu)包括絲杠和伺服彈簧陣列，伺服彈簧陣列為多個(gè)不同規(guī)格的彈簧組成的可變壓縮剛度彈簧體，伺服彈簧陣列的一端通過(guò)絲杠可調(diào)節(jié)式安裝在設(shè)備結(jié)構(gòu)板的側(cè)壁上，伺服彈簧陣列的另一端嵌入質(zhì)量體外殼的側(cè)壁，使質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)移動(dòng)后能與伺服彈簧陣列的另一端抵觸；彈簧可調(diào)結(jié)構(gòu)成對(duì)設(shè)置并對(duì)稱(chēng)布置在質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)的兩側(cè)。
8、所述的設(shè)備結(jié)構(gòu)板與伺服彈簧陣列之間設(shè)有位移傳感器，位移傳感器與信息采集儀電連接。
9、所述的質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)包括質(zhì)量塊殼體、質(zhì)量桿、質(zhì)量塊、第二電磁鐵結(jié)構(gòu)和永磁體；質(zhì)量桿的兩端分別貫穿質(zhì)量塊殼體的兩側(cè)壁和質(zhì)量體外殼的兩側(cè)壁并安裝在設(shè)備結(jié)構(gòu)板的兩側(cè)壁上，若干個(gè)質(zhì)量塊的一端分別對(duì)稱(chēng)設(shè)置在質(zhì)量桿上且位于質(zhì)量塊殼體內(nèi)，若干個(gè)質(zhì)量塊的另一端分別設(shè)有第二電磁鐵結(jié)構(gòu)；永磁體設(shè)置在質(zhì)量塊殼體的內(nèi)壁上并與若干個(gè)第二電磁鐵結(jié)構(gòu)相對(duì)設(shè)置。
10、所述的第二電磁鐵結(jié)構(gòu)包括若干個(gè)陣列布置在質(zhì)量塊上的第二電磁鐵及連接若干個(gè)第二電磁鐵的第二線(xiàn)圈，第二線(xiàn)圈與數(shù)控電源電連接，使若干個(gè)第二電磁鐵能對(duì)應(yīng)吸附若干個(gè)永磁體。
11、所述的質(zhì)量體外殼的內(nèi)壁上安裝有第二溫度傳感器和第二加速度傳感器，第二溫度傳感器和第二加速度傳感器與信息采集儀電連接。
12、一種自適應(yīng)可調(diào)諧振頻率的電磁渦流減振方法，包括以下步驟：
13、步驟1：分別對(duì)質(zhì)量體內(nèi)的若干個(gè)第二電磁鐵和永磁體進(jìn)行編碼；
14、步驟2：通過(guò)控制器控制數(shù)控電源給編碼的多塊第二電磁鐵輸入電流，使該多塊第二電磁鐵具有磁性，并吸附對(duì)應(yīng)位置處的永磁體，從而使多塊質(zhì)量塊成為共同工作的質(zhì)量體；
15、步驟3：通過(guò)彈簧可調(diào)結(jié)構(gòu)的絲杠調(diào)節(jié)伺服彈簧陣列的壓縮量，從而調(diào)節(jié)伺服彈簧陣列位于質(zhì)量體外殼內(nèi)的一端與質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)的間距；
16、當(dāng)一組彈簧可調(diào)結(jié)構(gòu)及全部質(zhì)量塊工作時(shí)，設(shè)備的頻率最低，為fl；當(dāng)全部彈簧可調(diào)結(jié)構(gòu)及無(wú)質(zhì)量塊工作時(shí)，設(shè)備的頻率最大，為fh；通過(guò)不同的彈簧可調(diào)結(jié)構(gòu)和質(zhì)量塊的工作數(shù)量的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的頻率f的靈活調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為fl＜f＜fh；
17、步驟4：在受到外力f作用時(shí)，設(shè)備結(jié)構(gòu)板及其內(nèi)部的質(zhì)量體和第一電磁鐵結(jié)構(gòu)發(fā)生運(yùn)動(dòng)，通過(guò)信息采集儀實(shí)時(shí)采集第一加速度傳感器、第二加速度傳感器、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、位移傳感器的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸至控制器，通過(guò)控制器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析；
18、步驟5：控制器根據(jù)處理和分析結(jié)果向數(shù)控電源發(fā)出電流調(diào)整指令，使數(shù)控電源根據(jù)電流調(diào)整指令調(diào)節(jié)對(duì)第二電磁鐵的輸入電流和電流輸入位置；
19、步驟6：質(zhì)量體帶動(dòng)第一電磁鐵在設(shè)備結(jié)構(gòu)板內(nèi)運(yùn)動(dòng)，使復(fù)合型電磁阻尼板切割第一電磁鐵形成的磁感線(xiàn)并產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生磁場(chǎng)并阻礙質(zhì)量體在設(shè)備結(jié)構(gòu)板內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，以調(diào)節(jié)電磁渦流減振系統(tǒng)提供的阻尼力大小，達(dá)到減振的效果和諧振頻率的自適應(yīng)調(diào)節(jié)。
20、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：
21、1、本發(fā)明由于設(shè)有設(shè)備結(jié)構(gòu)板、質(zhì)量體和第一電磁鐵結(jié)構(gòu)，在設(shè)備結(jié)構(gòu)板受力時(shí)，質(zhì)量體和第一電磁鐵結(jié)構(gòu)在設(shè)備結(jié)構(gòu)板內(nèi)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并使設(shè)備結(jié)構(gòu)板切割第一電磁鐵的磁感線(xiàn)后產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律產(chǎn)生阻礙質(zhì)量體運(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng)，從而能夠調(diào)節(jié)電磁渦流減振系統(tǒng)的阻尼力的大小，形成相應(yīng)的諧振頻率，為設(shè)備提供有效的減振效果。
22、2、本發(fā)明由于設(shè)有彈簧可調(diào)結(jié)構(gòu)和質(zhì)量體，通過(guò)為第二電磁鐵和永磁體編號(hào)，可通過(guò)控制器控制數(shù)控電源為不同數(shù)量和不同位置的第二電磁鐵供電，使相應(yīng)的第二電磁鐵和永磁體吸附，用于精確調(diào)節(jié)質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)的工作質(zhì)量；同時(shí)，通過(guò)絲杠調(diào)節(jié)伺服彈簧陣列的剛度及其與質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)的間距，能夠精確調(diào)節(jié)質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)范圍，以滿(mǎn)足設(shè)備減振需求的精度要求和諧振頻率的自適應(yīng)智能調(diào)節(jié)要求。
23、3、本發(fā)明由于設(shè)有第一加速度傳感器、第二加速度傳感器、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和位移傳感器，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境數(shù)據(jù)，適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景需求，并通過(guò)各傳感器的數(shù)據(jù)反饋智能控制數(shù)控電源的輸入電流和輸入位置，最終達(dá)到設(shè)備振動(dòng)頻率與系統(tǒng)振動(dòng)同頻，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)減振效果。
1.一種自適應(yīng)可調(diào)諧振頻率的電磁渦流減振系統(tǒng)，其特征是：包括設(shè)備結(jié)構(gòu)板(1)、彈簧可調(diào)結(jié)構(gòu)(2)、質(zhì)量體、第一電磁鐵結(jié)構(gòu)(4)、信息采集儀(5)、數(shù)控電源(6)和控制器(7)；設(shè)備結(jié)構(gòu)板(1)為中空的閉合箱體結(jié)構(gòu)，第一電磁鐵結(jié)構(gòu)(4)安裝在質(zhì)量體的外壁上并與設(shè)備結(jié)構(gòu)板(1)的內(nèi)壁之間形成氣隙滑動(dòng)結(jié)構(gòu)(100)，使質(zhì)量體可移動(dòng)式設(shè)置在設(shè)備結(jié)構(gòu)板(1)內(nèi)，彈簧可調(diào)結(jié)構(gòu)(2)設(shè)置在質(zhì)量體與設(shè)備結(jié)構(gòu)板(1)之間，第一電磁鐵結(jié)構(gòu)(4)與位于設(shè)備結(jié)構(gòu)板(1)外的信息采集儀(5)和數(shù)控電源(6)電連接；位于設(shè)備結(jié)構(gòu)板(1)外的控制器(7)與數(shù)控電源(6)和信息采集儀(5)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)可調(diào)諧振頻率的電磁渦流減振系統(tǒng)，其特征是：所述的設(shè)備結(jié)構(gòu)板(1)為復(fù)合型電磁阻尼板；復(fù)合型電磁阻尼板的內(nèi)壁與第一電磁鐵結(jié)構(gòu)(4)之間形成氣隙滑動(dòng)結(jié)構(gòu)(100)，復(fù)合型電磁阻尼板的外壁上安裝有第一加速度傳感器(101)，第一加速度傳感器(101)與信息采集儀(5)電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)可調(diào)諧振頻率的電磁渦流減振系統(tǒng)，其特征是：所述的質(zhì)量體包括質(zhì)量體外殼(300)和質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)；第一電磁鐵結(jié)構(gòu)(4)設(shè)置在質(zhì)量體外殼(300)的頂面和底面上，使質(zhì)量體外殼(300)可移動(dòng)式設(shè)置在設(shè)備結(jié)構(gòu)板(1)內(nèi)；質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)通過(guò)彈簧可調(diào)結(jié)構(gòu)(2)可調(diào)節(jié)式設(shè)置在質(zhì)量體外殼(300)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自適應(yīng)可調(diào)諧振頻率的電磁渦流減振系統(tǒng)，其特征是：所述的第一電磁鐵結(jié)構(gòu)(4)包括若干個(gè)陣列布置在質(zhì)量體外殼(300)外壁上的第一電磁鐵(401)及連接若干個(gè)第一電磁鐵(401)的第一線(xiàn)圈(402)；第一線(xiàn)圈(402)與數(shù)控電源(6)電連接，第一線(xiàn)圈(402)上安裝有第一溫度傳感器(403)，第一溫度傳感器(403)與信息采集儀(5)電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自適應(yīng)可調(diào)諧振頻率的電磁渦流減振系統(tǒng)，其特征是：所述的彈簧可調(diào)結(jié)構(gòu)(2)包括絲杠(201)和伺服彈簧陣列(202)，伺服彈簧陣列(202)為多個(gè)不同規(guī)格的彈簧組成的可變壓縮剛度彈簧體，伺服彈簧陣列(202)的一端通過(guò)絲杠(201)可調(diào)節(jié)式安裝在設(shè)備結(jié)構(gòu)板(1)的側(cè)壁上，伺服彈簧陣列(202)的另一端嵌入質(zhì)量體外殼(300)的側(cè)壁，使質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)移動(dòng)后能與伺服彈簧陣列(202)的另一端抵觸；彈簧可調(diào)結(jié)構(gòu)(2)成對(duì)設(shè)置并對(duì)稱(chēng)布置在質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)的兩側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自適應(yīng)可調(diào)諧振頻率的電磁渦流減振系統(tǒng)，其特征是：所述的設(shè)備結(jié)構(gòu)板(1)與質(zhì)量體外殼(300)之間設(shè)有位移傳感器(203)，位移傳感器(203)與信息采集儀(5)電連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的自適應(yīng)可調(diào)諧振頻率的電磁渦流減振系統(tǒng)，其特征是：所述的質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)包括質(zhì)量塊殼體(301)、質(zhì)量桿(302)、質(zhì)量塊(303)、第二電磁鐵結(jié)構(gòu)(304)和永磁體(305)；質(zhì)量桿(302)的兩端分別貫穿質(zhì)量塊殼體(301)的兩側(cè)壁和質(zhì)量體外殼(300)的兩側(cè)壁并安裝在設(shè)備結(jié)構(gòu)板(1)的兩側(cè)壁上，若干個(gè)質(zhì)量塊(303)的一端分別對(duì)稱(chēng)設(shè)置在質(zhì)量桿(302)上且位于質(zhì)量塊殼體(301)內(nèi)，若干個(gè)質(zhì)量塊(303)的另一端分別設(shè)有第二電磁鐵結(jié)構(gòu)(304)；永磁體(305)設(shè)置在質(zhì)量塊殼體(301)的內(nèi)壁上并與若干個(gè)第二電磁鐵結(jié)構(gòu)(304)相對(duì)設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自適應(yīng)可調(diào)諧振頻率的電磁渦流減振系統(tǒng)，其特征是：所述的第二電磁鐵結(jié)構(gòu)(304)包括若干個(gè)陣列布置在質(zhì)量塊(303)上的第二電磁鐵(3041)及連接若干個(gè)第二電磁鐵(3041)的第二線(xiàn)圈(3042)，第二線(xiàn)圈(3042)與數(shù)控電源(6)電連接，使若干個(gè)第二電磁鐵(3041)能對(duì)應(yīng)吸附若干個(gè)永磁體(305)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自適應(yīng)可調(diào)諧振頻率的電磁渦流減振系統(tǒng)，其特征是：所述的質(zhì)量體外殼(300)的內(nèi)壁上安裝有第二溫度傳感器(306)和第二加速度傳感器(307)，第二溫度傳感器(306)和第二加速度傳感器(307)與信息采集儀(5)電連接。
10.一種權(quán)利要求9所述的自適應(yīng)可調(diào)諧振頻率的電磁渦流減振方法，其特征是：包括以下步驟：