專利名稱：一種主動式壓電液壓阻尼器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于減振技術領域，具體涉及一種主動式壓電液壓阻尼器，適用于交通工具、機械設備等的振動抑制與消除。
背景技術：
液壓阻尼器在交通工具、機械設備等的振動控制領域已有廣泛應用。早期的被動式液壓阻尼器結構簡單、成本低、技術較成熟，但因阻尼不可調，其減振效果及環(huán)境的適應性較差，不適于某些要求振動控制效果較好的場合，如汽車發(fā)動機及車架懸置、大型精密儀器設備減振等。因此，人們提出了主動式、半主動式可調液壓阻尼器，即利用電機驅動液壓泵提供動力、并由電磁換向/溢流/減壓閥進行控制的主動式可調阻尼器，如中國實用新型專利CN1367328A、CN101392809A等。比之于被動式不可調液壓阻尼器，主動式可調液壓阻尼器的控制效果好、振動環(huán)境的適應能力強，已在汽車主動懸置等方面獲得成功應用；但現(xiàn)有的主動式液壓阻尼器大都需要較大的泵站進行驅動、并結合多個電磁閥進行聯(lián)合控制，因此系統(tǒng)體積龐大、連接及控制較復雜、能耗高、可靠性較低等，在應用上存在一定的局限性。鑒于現(xiàn)有主動式液壓阻尼器自身結構、控制能力以及依賴外界能量供應等問題，申請人曾提出一種基于壓電疊堆換能器與流體耦合作用回收能量并進行阻尼調節(jié)的半主動式自供能可調阻尼器，即中國專利201110275849.6，可在一定程度上解決常規(guī)主動式液壓阻尼器的某些弊端；但因該阻尼器利用壓電疊堆直接驅動閥芯實現(xiàn)阻尼調節(jié)，而壓電疊堆在電壓作用下的伸縮能力極其有限、僅微米級，故阻尼調節(jié)能力低，不適于調節(jié)范圍較大的場
口 ο
發(fā)明內容
本實用新型提出一種主動式壓電液壓阻尼器，以解決現(xiàn)有主動式液壓阻尼器以及壓電疊堆式自供能可調液壓阻尼器所存在的阻尼調節(jié)能力低、不適于調節(jié)范圍較大的場合問題。本實用新型采取的技術方案是:端蓋通過螺釘固定在缸體上，大活塞套接在缸體內腔中并將缸體內腔分隔成上缸腔和下缸腔；平衡彈簧通過大活塞壓接在下缸腔內，活塞桿端部的法蘭通過螺釘固定在大活塞上；壓電疊堆置于活塞桿的內腔中，并依次將小活塞、閥芯及復位彈簧壓接在大活塞的階梯型內腔中；小活塞與活塞桿端部的法蘭之間壓接有碟形彈簧、且小活塞上臺肩頂靠在活塞桿端部的法蘭上；小活塞與大活塞及閥芯之間共同構成上閥腔，閥芯與大活塞之間共同構成下閥腔，上閥腔通過管路與蓄能器連通；小活塞依次將閥簧和閥球壓接在閥芯的內腔中，閥芯的內腔、閥簧和閥球共同構成單向閥；閥芯的內腔通過閥芯上端的橫槽與上閥腔連通、通過閥芯上的縱孔與下閥腔連通、還通過閥芯上的縱孔及橫孔與閥芯上的環(huán)槽連通；所述環(huán)槽與大活塞上的左流道及右流道連通，所述的左流道和右流道還分別與所述的上缸腔和下缸腔連通；所述環(huán)槽與所述左流道及右流道共同構成用于阻尼調節(jié)的阻尼閥。[0005]工作前阻尼器系統(tǒng)內充滿流體，上下缸腔及上下閥腔內流體壓力相等，均為蓄能器預置壓力Po。阻尼器非工作時，壓電疊堆不通電、且不受預緊力作用；大活塞及小活塞在流體壓力及各彈簧的作用下處于平衡狀態(tài)，阻尼閥處于常開狀態(tài)、系統(tǒng)阻尼小。需要調節(jié)阻尼時，壓電疊堆通電并伸長，推動小活塞向下運動，從而使上閥腔內流體壓力增加為P、并使單向閥維持在關閉狀態(tài)；當閥芯7上端所受外力Fs=FtJ3Ir2P大于下端所受外力Fx=Ftlo+Jir2P0時，即上閥腔內流體壓力增至P > [Ftlo-Ft8+Jir2P0]/(Jir2)時，閥芯開始向下運動，使阻尼閥的通流面積減小、阻尼增加，式中:Ft8和Ftltl分別為閥簧和復位彈簧對閥芯的作用力，r為閥芯半徑；當壓電疊堆在電壓作用下的伸長量為L=Vii時，則閥芯的移動量、即阻尼閥的開度調節(jié)量為l=(R/r)2L=(R/r)2Vii，其中V為壓電疊堆的驅動電壓，H為與壓電疊堆、碟形彈簧、復位彈簧及閥簧的結構尺寸及流體壓力有關的系數(shù)，R為大活塞的半徑；因此，當大活塞直徑遠大于小活塞直徑時，壓電疊堆的伸長量將被放大n=l/L=(R/r)2倍，即阻尼閥的阻尼的調節(jié)能力被放大n=(R/r)2倍。壓電疊堆斷電或驅動電壓降低時，壓電疊堆在其自身彈性力作用下開始收縮，小活塞及閥芯在流體及各相關彈簧的綜合作用下也均向上運動，從而使阻尼閥的開度逐漸增力口、阻尼逐漸減??；當小活塞的臺肩頂靠在活塞桿的法蘭上、且閥芯上端面頂靠在小活塞下表面上時，阻尼器恢復至初始狀態(tài)，此時阻尼閥的開度最大、阻尼最小。本實用新型的特色與優(yōu)勢在于:①在壓電疊堆與閥芯之間增加一個可自行填充流體的附加流體腔，通過較大的活塞與較小的閥芯相結合增加閥芯位移量，故阻尼調節(jié)及控制范圍大；②阻尼閥及壓電疊堆置于活塞及活塞桿內，無需電機、泵、電磁閥等外圍設備，故體積小、結構簡單、集成度高、密封性好，且易采用較長壓電疊堆實現(xiàn)大范圍的阻尼調節(jié)壓電疊堆非工作時不受流體力作用，故通電后變形量大、機電能量轉換效率高；④采用非磁性壓電疊堆驅動與控制閥芯運動，不產(chǎn)生/不受電磁干擾，更適用于強磁場、強輻射環(huán)境。因此，本實用新型的主動式壓電液壓阻尼器除了適用于大型的交通工具及機床設備外，也適于航空航天、智能結構等微小系統(tǒng)和遠程控制系統(tǒng)。

圖1是本實用新型一個較佳實施例阻尼器非工作時的結構剖面示意圖；圖2是本實用新型一個較佳實施例本實用新型一個較佳實施例阻尼器工作時的結構剖面示意圖；圖3是圖1的I部放大圖；圖4是本實用新型一個較佳實施例大活塞的結構剖面示意圖；圖5是本實用新型一個較佳實施例閥芯的結構剖面示意圖；圖6是圖5的左視圖。
具體實施方式
端蓋3通過螺釘固定在缸體4上，大活塞5套接在缸體4內腔中并將缸體4內腔分隔成上缸腔Cll和下缸腔C12 ;平衡彈簧10通過大活塞5壓接在下缸腔C12內，活塞桿I端部的法蘭102通過螺釘固定在大活塞5上；壓電疊堆2置于活塞桿I的內腔101內，并依次將小活塞6、閥芯7及復位彈簧11壓接在大活塞5的階梯型內腔C2中；小活塞6與活塞桿I的法蘭102之間壓接有碟形彈簧12、且小活塞6的臺肩601頂靠在活塞桿I的法蘭102上；小活塞6與大活塞5及閥芯7之間共同構成上閥腔C21，閥芯7與大活塞5之間共同構成下閥腔C22，上閥腔C21通過管路與蓄能器13連通；小活塞6依次將閥簧8和閥球9壓接在閥芯7的內腔705中，閥芯7的內腔705、閥簧8和閥球9共同構成單向閥Fl ;閥芯7的內腔705通過閥芯7上端的橫槽704與上閥腔C21連通、通過閥芯7上的縱孔701與下閥腔C22連通、還通過閥芯7上的縱孔701及橫孔702與閥芯上的環(huán)槽703連通；閥芯7上的環(huán)槽703與大活塞5上的左流道502和右流道501連通，所述左流道502和右流道501連通還分別與上缸腔Cll和下缸腔C12連通；閥芯7上的環(huán)槽703與大活塞5上的左流道502及右流道501共同構成用于阻尼調節(jié)的阻尼閥F2。工作前將阻尼器內充滿流體，流體填充過程中單向閥Fl開啟，流體經(jīng)單向閥F2進入上閥腔C21內；流體填充完畢后，上缸腔C11、下缸腔C12、上閥腔C21及下閥腔C22內的流體壓力相等，均為蓄能器12的預置壓力P。。阻尼器非工作時，壓電疊堆2不通電；大活塞5上下兩側的流體作用力相等，在振動體M及平衡彈簧10的作用下處于平衡狀態(tài)；小活塞6在流體壓力、復位彈簧11及碟形彈簧12的作用下頂靠在活塞桿I的法蘭102上，以避免使壓電疊堆2受流體作用而產(chǎn)生預壓縮；閥芯7上下兩端所受流體作用力相等，在復位彈簧11及閥簧8的作用下頂靠在小活塞6的下表面，以確保阻尼閥F2處于常開狀態(tài)，即大活塞5上的左流道502和右流道501與閥芯7上的環(huán)槽703完全連通，此時系統(tǒng)的阻尼?。划斦駝芋wM上下振動、且需進行控制時，壓電疊堆2通電并伸長，推動小活塞6向下運動，從而使上閥腔C21內流體壓力增加、并使單向閥F2維持在關閉狀態(tài)；上閥腔C21內流體壓力增加使得閥芯7上端所受外力Fs=Ft8+ π r2P大于下端所受外力Fx=Ftltl+ π r2P0時，即上閥腔C21內流體的壓力增至P> [Ftlo-Ft8+Jir2P0]/(Jir2)時，閥芯7開始向下運動，下閥腔C22內的流體經(jīng)閥芯7上的縱孔701、橫孔702及環(huán)槽703排出并進入大活塞5的左流道502內；閥芯7向下運動致使阻尼閥F2的通流面積減小，從而起到了增加阻尼的作用，上述公式中:Ft8和Ftltl分別為閥簧8和復位彈簧10對閥芯的作用力，r為閥芯半徑；假如壓電疊堆2在電壓作用下的伸長量為L=V η，則閥芯7的移動量、即阻尼閥F2的開度調節(jié)量為1=(R/r)2L=(R/r)、η，其中:V為壓電疊堆2的驅動電壓，η為與壓電疊堆2、碟形彈簧12、復位彈簧10及閥簧8的結構尺寸及流體壓力有關的系數(shù)，R為大活塞5的半徑；因此，當大活塞5的直徑遠大于小活塞6的直徑、即RD r時，壓電疊堆2的伸長量將被放大n=l/L=(R/r)2倍，即阻尼閥的阻尼的調節(jié)能力被放大(R/r)2倍；當壓電疊堆2斷電或驅動電壓降低時，壓電疊堆2在其自身彈性力作用下開始收縮，小活塞6及閥芯7在流體及各相關彈簧的綜合作用下也均向上運動，從而使阻尼閥F2的開度逐漸增加、阻尼逐漸減??；同時，下閥腔C22內流體壓力降低，流體從大活塞5上的左流道502經(jīng)閥芯7上的環(huán)槽703、橫孔702及縱孔701進入下閥腔C22 ;當小活塞6的臺肩601頂靠在活塞桿I的法蘭102上、且閥芯7的上端面頂靠在小活塞6的下表面上時，阻尼器恢復至初始狀態(tài)，此時阻尼閥F2的開度最大、阻尼最小。
權利要求1.一種主動式壓電液壓阻尼器，其特征在于:端蓋通過螺釘固定在缸體上，大活塞套接在缸體內腔中并將缸體內腔分隔成上缸腔和下缸腔；平衡彈簧通過大活塞壓接在下缸腔內，活塞桿端部的法蘭通過螺釘固定在大活塞上；壓電疊堆置于活塞桿的內腔中，并依次將小活塞、閥芯及復位彈簧壓接在大活塞的階梯型內腔中；小活塞與活塞桿端部的法蘭之間壓接有碟形彈簧、且小活塞的臺肩頂靠在活塞桿端部的法蘭上；小活塞與大活塞及閥芯之間共同構成上閥腔，閥芯與大活塞之間共同構成下閥腔，上閥腔通過管路與蓄能器連通；小活塞依次將閥簧和閥球壓接在閥芯的內腔中，閥芯的內腔、閥簧和閥球共同構成單向閥；閥芯的內腔通過閥芯上端的橫槽與上閥腔連通、通過閥芯上的縱孔與下閥腔連通、還通過閥芯上的縱孔及橫孔與閥芯上的環(huán)槽連通；所述環(huán)槽與大活塞上的左流道及右流道連通，所述左流道及右流道還分別與上缸腔和下缸腔連通；所述環(huán)槽與所述左流道及右流道共同構成用于阻尼調節(jié)的阻尼閥。
專利摘要本實用新型涉及一種主動式壓電液壓阻尼器，屬于減振器。端蓋固定在缸體上，大活塞將缸體內腔分隔成上下缸腔；平衡彈簧通過大活塞壓在下缸腔內，活塞桿法蘭固定在大活塞上；壓電疊堆置于活塞桿內并將小活塞、閥芯及復位彈簧壓在大活塞內腔中；小活塞與活塞桿法蘭間壓有碟形彈簧；小活塞依次將閥簧和閥球壓接在閥芯內腔中并構成單向閥；閥芯內腔與上下閥腔及閥芯上的環(huán)槽連通；環(huán)槽與大活塞上的左右流道連通并構成阻尼閥，左右流道還分別與上下缸腔連通。優(yōu)點在于利用活塞桿內的壓電疊堆驅動附加流體腔活塞調節(jié)活塞內的阻尼閥，故結構簡單、體積小、無泄漏和電磁干擾、阻尼調節(jié)范圍大。
文檔編號F16F13/00GK202992002SQ201220691049
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權日2012年12月13日
發(fā)明者闞君武, 于麗, 王淑云, 李洋, 劉殿龍, 曾平 申請人:浙江師范大學