本發(fā)明屬于振動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自供電阻尼器。

背景技術(shù)：

液壓阻尼器在交通工具、機(jī)械設(shè)備等的振動(dòng)控制領(lǐng)域已有廣泛應(yīng)用。早期的被動(dòng)式液壓阻尼器結(jié)構(gòu)簡單、成本低、技術(shù)較成熟，但因阻尼不可調(diào)，其減振效果及環(huán)境的適應(yīng)性較差，不適于某些要求振動(dòng)控制效果較好的場合，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)及車架懸置、大型精密儀器設(shè)備減振等。因此，人們提出了主動(dòng)式、半主動(dòng)式可調(diào)液壓阻尼器，即利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵提供動(dòng)力、并由電磁換向/溢流/減壓閥進(jìn)行控制的主動(dòng)式可調(diào)阻尼器。比之于被動(dòng)式不可調(diào)液壓阻尼器，主動(dòng)式可調(diào)液壓阻尼器的控制效果好、振動(dòng)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)，已在汽車主動(dòng)懸置等方面獲得成功應(yīng)用。針對(duì)現(xiàn)有的主動(dòng)式液壓阻尼調(diào)節(jié)技術(shù)需要持續(xù)的外部能量供應(yīng)所引起的體積龐大、連接及控制較復(fù)雜、可靠性低等弊端，人們?cè)岢鲞^多種形式的基于壓電能量回收的阻尼器，但這些阻尼器中利用的都是壓電振子的雙向彎曲變形發(fā)電的，易因壓電片所受拉應(yīng)力過大而損毀，故可靠性仍有待提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種自供電阻尼器，本發(fā)明采用的實(shí)施方案是：底座上經(jīng)螺釘安裝有缸體，底座的止口經(jīng)一組壓環(huán)將隔板壓接在缸體側(cè)壁的凸臺(tái)上，兩個(gè)相鄰的壓環(huán)之間壓接有隔膜，隔膜兩側(cè)安裝有壓電振子和頂環(huán)，壓電振子自由端頂靠在頂環(huán)上；壓電振子由基板和壓電片粘接而成，基板靠近隔膜安裝；安裝在壓環(huán)上的接線柱的兩端分別經(jīng)導(dǎo)線與壓電振子和電路板相連接，電路板經(jīng)螺釘安裝在缸體側(cè)壁上，電路板經(jīng)導(dǎo)線與阻尼閥相連；缸體內(nèi)部安裝有活塞，活塞桿上安裝有重物，活塞與隔板之間壓接有彈簧，活塞與隔板及缸體共同形成上壓縮腔和下壓縮腔，上壓縮腔及下壓縮腔經(jīng)管道與阻尼閥及蓄能器相連接；壓環(huán)與其相鄰的隔膜及隔板構(gòu)成緩沖腔一，壓環(huán)與其相鄰的兩個(gè)隔膜構(gòu)成緩沖腔二和緩沖腔三，壓環(huán)與其相鄰的隔膜及底座構(gòu)成緩沖腔四；上壓縮腔經(jīng)管道與緩沖腔一及緩沖腔三相互連通，下壓縮腔經(jīng)管道與緩沖腔二及緩沖腔四相互連通。

本發(fā)明中，壓電振子安裝前為平直結(jié)構(gòu)、安裝后為彎曲結(jié)構(gòu)且壓電片承受壓應(yīng)力；壓電振子為扇形或矩形結(jié)構(gòu)，非工作時(shí)壓電片上最大的壓應(yīng)力為其許用值的50％，此時(shí)矩形壓電振子自由端變形量為其中：b＝1-α+αβ，a＝α⁴(1-β)²-4α³(1-β)+6α²(1-β)-4α(1-β)+1，α＝hm/h，β＝em/ep，hm為基板厚度，h為壓電振子總厚度，em和ep分別為基板和壓電片的楊氏模量，k31和分別為壓電陶瓷材料的機(jī)電耦合系數(shù)和許用壓應(yīng)力，l為壓電振子的長度。

非工作狀態(tài)下，隔膜不發(fā)生彎曲變形，隔膜兩側(cè)對(duì)稱安裝的壓電振子的變形和受力狀態(tài)分別相同；活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，上壓縮腔容積減小、流體壓力增加，下壓縮腔容積增加、流體壓力降低，上壓縮腔內(nèi)的流體流出并進(jìn)入緩沖腔一、緩沖腔三及下壓縮腔；同時(shí)，緩沖腔二及緩沖腔四內(nèi)的流體被吸入下壓縮腔?；钊蛳逻\(yùn)動(dòng)時(shí)，上壓縮腔容積增加、流體壓力減小，下壓縮腔容積減小、流體壓力增加，上壓縮腔從緩沖腔一、緩沖腔三中吸入流體；同時(shí)，下壓縮腔中的流體被壓入緩沖腔二、緩沖腔四及上壓縮腔內(nèi)?；钊舷峦鶑?fù)運(yùn)動(dòng)并使各壓縮腔和各緩沖腔的容積發(fā)生變化的過程中，還經(jīng)隔膜及頂環(huán)迫使壓電振子產(chǎn)生往復(fù)的單向彎曲變形，從而將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，此為壓電發(fā)電過程。壓電振子所產(chǎn)生的電能經(jīng)電路板上的電路處理后用于控制阻尼閥，即根據(jù)實(shí)際情況使阻尼閥的通流面積增加或減小，此為阻尼控制過程。本發(fā)明中，蓄能器的功能是存儲(chǔ)或補(bǔ)償活塞上下運(yùn)動(dòng)過程中上壓縮腔和下壓縮腔內(nèi)流體容積變化量之差。

優(yōu)勢(shì)與特色：能量自給、不需要外界電源及傳感器，故結(jié)構(gòu)簡單、體積小、集成化程度高；利用彈性膜片激勵(lì)壓電振子發(fā)電，壓電片僅承受分布均勻且可控的壓應(yīng)力，可靠性高、發(fā)電量大。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中阻尼器的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖2是圖1的i部視圖；

圖3是圖1的a-a剖視圖；

圖4是圖3的b-b剖視圖。

具體實(shí)施方式：

底座a上經(jīng)螺釘安裝有缸體b，底座a的止口經(jīng)一組壓環(huán)c將隔板d壓接在缸體側(cè)壁b1的凸臺(tái)上，兩個(gè)相鄰的壓環(huán)c之間壓接有隔膜e，隔膜e的兩側(cè)安裝有壓電振子f和頂環(huán)g，壓電振子f的自由端頂靠在頂環(huán)g上；壓電振子f由基板f1和壓電片f2粘接而成，基板f1靠近隔膜e安裝；安裝在壓環(huán)c上的接線柱m的兩端分別經(jīng)導(dǎo)線與壓電振子f和電路板n相連接，電路板n經(jīng)螺釘安裝在缸體側(cè)壁b1上，電路板n經(jīng)導(dǎo)線與阻尼閥p相連；缸體b的內(nèi)部安裝有活塞h1，活塞桿h2上安裝有重物k，活塞h1與隔板d之間壓接有彈簧i，活塞h1與隔板d及缸體b共同形成上壓縮腔c1和下壓縮腔c2，上壓縮腔c1及下壓縮腔c2經(jīng)管道與阻尼閥p及蓄能器q相連接；壓環(huán)c與其相鄰的隔膜e及隔板d構(gòu)成緩沖腔一c3，壓環(huán)c與其相鄰的兩個(gè)隔膜e構(gòu)成緩沖腔二c4和緩沖腔三c5，壓環(huán)c與其相鄰的隔膜e及底座構(gòu)成緩沖腔四c6；上壓縮腔c1經(jīng)管道與緩沖腔一c3及緩沖腔三c5相互連通，下壓縮腔c2經(jīng)管道與緩沖腔二c4及緩沖腔四c6相互連通。

本發(fā)明中，壓電振子f安裝前為平直結(jié)構(gòu)、安裝后為彎曲結(jié)構(gòu)且壓電片f2承受壓應(yīng)力；壓電振子f為扇形或矩形結(jié)構(gòu)，非工作時(shí)壓電片f2上最大的壓應(yīng)力為其許用值的50％，此時(shí)矩形結(jié)構(gòu)的壓電振子f自由端的變形量為其中：b＝1-α+αβ，a＝α⁴(1-β)²-4α³(1-β)+6α²(1-β)-4α(1-β)+1，α＝hm/h，β＝em/ep，hm為基板f1厚度，h為壓電振子f的總厚度，em和ep分別為基板f1和壓電片f2的楊氏模量，k31和分別為壓電陶瓷材料的機(jī)電耦合系數(shù)和許用壓應(yīng)力，l為壓電振子f的長度。

非工作狀態(tài)下，隔膜e不發(fā)生彎曲變形，隔膜e兩側(cè)對(duì)稱安裝的壓電振子f的變形和受力狀態(tài)分別相同；活塞h1向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，上壓縮腔c1容積減小、流體壓力增加，下壓縮腔c2容積增加、流體壓力降低，上壓縮腔c1內(nèi)的流體流出并進(jìn)入緩沖腔一c3、緩沖腔三c5及下壓縮腔c2；同時(shí)，緩沖腔二c4及緩沖腔四c6內(nèi)的流體被吸入下壓縮腔c2?；钊鹔1向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，上壓縮腔c1容積增加、流體壓力減小，下壓縮腔c2容積減小、流體壓力增加，上壓縮腔c1從緩沖腔一c3、緩沖腔三c5中吸入流體；同時(shí)，下壓縮腔c2中的流體被壓入緩沖腔二c4、緩沖腔四c6及上壓縮腔c1內(nèi)?；钊鹔1上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)并使各壓縮腔和各緩沖腔的容積發(fā)生變化的過程中，還經(jīng)隔膜e及頂環(huán)g迫使壓電振子f產(chǎn)生往復(fù)的單向彎曲變形，從而將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，此為壓電發(fā)電過程。壓電振子f所產(chǎn)生的電能經(jīng)電路板n上的電路處理后用于控制阻尼閥p，即根據(jù)實(shí)際情況使阻尼閥p的通流面積增加或減小，此為阻尼控制過程。本發(fā)明中，蓄能器q的功能是存儲(chǔ)或補(bǔ)償活塞h1上下運(yùn)動(dòng)過程中上壓縮腔c1和下壓縮腔c2內(nèi)流體容積變化量之差。