本發(fā)明涉及液壓管路振動(dòng)控制領(lǐng)域，尤其涉及一種采用智能材料實(shí)現(xiàn)半主動(dòng)振動(dòng)控制的吸振膠墊。

背景技術(shù)：

隨著液壓技術(shù)向高速高壓化發(fā)展，液壓系統(tǒng)中的振動(dòng)與噪聲造成的危害也日趨嚴(yán)重。液壓系統(tǒng)的振動(dòng)主要來(lái)自兩方面：機(jī)械振動(dòng)和流體振動(dòng)。機(jī)械振動(dòng)主要來(lái)源于回轉(zhuǎn)零件的不平衡、聯(lián)軸器的振動(dòng)以及管路和油箱的受迫振動(dòng)；流體振動(dòng)主要來(lái)源于液壓泵的流量脈動(dòng)、閥類元件的動(dòng)作引起的振動(dòng)、氣穴引起的振動(dòng)以及紊流與渦流引起的振動(dòng)。振動(dòng)與噪聲影響液壓系統(tǒng)的工作性能，縮短液壓元件的使用壽命，因此采取有效措施降低其危害，是液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須面對(duì)和解決的問(wèn)題。

液壓管路是液壓系統(tǒng)中重要的輔助元件，液壓泵工作產(chǎn)生的流量脈動(dòng)和機(jī)械振動(dòng)絕大部分通過(guò)液壓管路向系統(tǒng)中傳遞，而管路長(zhǎng)期持續(xù)振動(dòng)會(huì)造成管壁和支架的疲勞破壞，最終導(dǎo)致管路系統(tǒng)失效。而安裝管路支架，并在支架與管路之間安裝彈性阻尼材料是控制管路振動(dòng)的常見(jiàn)方式。其中橡膠、硅膠、瀝青等是最為常見(jiàn)的阻尼材料，但它們都存在性能參數(shù)固定不變、可控的振動(dòng)頻率范圍較窄的問(wèn)題，無(wú)法滿足高速高壓發(fā)展趨勢(shì)下液壓系統(tǒng)寬頻域振動(dòng)控制的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種能夠根據(jù)液壓管路系統(tǒng)振動(dòng)頻率、幅值變化而實(shí)時(shí)改變阻尼值的基于振動(dòng)發(fā)電智能變阻尼半主動(dòng)吸振膠墊。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用了以下技術(shù)方案：本發(fā)明所述吸振膠墊包括振動(dòng)發(fā)電層、介電彈性體層和橡膠層，振動(dòng)發(fā)電層、介電彈性體層、橡膠層依次粘合組成三層復(fù)合式結(jié)構(gòu)；振動(dòng)發(fā)電層作為吸振膠墊的內(nèi)層，橡膠層作為吸振膠墊的外層。

進(jìn)一步的，所述振動(dòng)發(fā)電層由主體軟橡膠、FDT壓電薄膜、導(dǎo)電極板A、導(dǎo)電極板B、電路保護(hù)及控制部件組成；導(dǎo)電極板A、電路保護(hù)及控制部件、導(dǎo)電極板B、FDT壓電薄膜依次粘合后置入主體軟橡膠中，且導(dǎo)電極板A與介電彈性體層接觸。

進(jìn)一步的，所述的介電彈性層為硅橡膠與PHT復(fù)合而成的智能阻尼材料。

進(jìn)一步的，所述電路保護(hù)及控制部件由電壓輸入接頭、整流橋路、LM2907控制器、LC振蕩電路、C2超級(jí)電容和電壓輸出接頭組成；電壓輸入接頭、整流橋路、LM2907控制器、LC振蕩電路、C2超級(jí)電容和電壓輸出接頭依次連接，電壓輸入接頭與導(dǎo)電極板B接觸，電壓輸出接頭與導(dǎo)電極板A接觸；電壓輸入接頭將產(chǎn)生的電能傳輸?shù)秸鳂蚵贰M2907控制器、LC振蕩電路、C2超級(jí)電容，經(jīng)處理后的電能通過(guò)電壓輸出接頭傳輸?shù)脚c導(dǎo)電極板A上，繼而將電能輸出至介電彈性體。

進(jìn)一步的，所述的FDT壓電薄膜為1-3型壓電復(fù)合材料，由一維的壓電陶瓷柱平行地排列于三維連通的聚合物中構(gòu)成的兩相壓電復(fù)合材料。

進(jìn)一步的，所述導(dǎo)電極板A和導(dǎo)電極板B為具有韌性的鋼板。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、能利用橡膠材料吸收頻率在管路振動(dòng)基頻附近一定范圍內(nèi)的振動(dòng)，同時(shí)也能將液壓管路外壁的頻率遠(yuǎn)離振動(dòng)基頻范圍的振動(dòng)以振動(dòng)發(fā)電的形式轉(zhuǎn)化為電能，并將其用于改變智能阻尼材料的阻尼系數(shù)：振動(dòng)頻率高、振動(dòng)幅值大時(shí)，產(chǎn)生的電能大，智能阻尼材料阻尼值大；振動(dòng)頻率低、振動(dòng)幅值小時(shí)，產(chǎn)生的電能小，智能阻尼材料阻尼值小。實(shí)現(xiàn)根據(jù)管路振動(dòng)的頻率和幅值的大小，智能匹配阻尼系數(shù)來(lái)降低其振動(dòng)頻率和振幅、吸收振動(dòng)的目的。

2、在使用過(guò)程中能夠根據(jù)管路參數(shù)隨意裁剪、便于使用。

3、電路元器件均選用微型元件，結(jié)構(gòu)小巧，易于安裝。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的振動(dòng)發(fā)電層的截面圖。

圖3是本發(fā)明的電路保護(hù)及控制部件的布局示意圖。

圖4是本發(fā)明的電路保護(hù)及控制部件的電路圖。

附圖標(biāo)號(hào)：1-振動(dòng)發(fā)電層、2-介電彈性體層、3-橡膠層、4-主體軟橡膠、5-FDT壓電薄膜、6-導(dǎo)電極板A、7-導(dǎo)電極板B、8-電路保護(hù)及控制部件、9-電壓輸入接頭、10-整流橋路、11-LM2907控制器、12-LC振蕩電路、13-C2超級(jí)電容、14-電壓輸出接頭、15-與介電彈性體層接觸的導(dǎo)電極板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明：

如圖1所示，本發(fā)明所述吸振膠墊包括振動(dòng)發(fā)電層1、介電彈性體層2和橡膠層3，振動(dòng)發(fā)電層、介電彈性體層、橡膠層依次粘合組成三層復(fù)合式結(jié)構(gòu)；振動(dòng)發(fā)電層作為吸振膠墊的內(nèi)層，橡膠層作為吸振膠墊的外層。

介電彈性層為硅橡膠與PHT復(fù)合而成的智能阻尼材料。當(dāng)通過(guò)導(dǎo)電極板輸出到介電彈性體的電壓數(shù)值較高時(shí)，介電彈性體呈現(xiàn)高阻尼的特性；當(dāng)通過(guò)導(dǎo)電極板輸出到介電彈性體的電壓數(shù)值較低時(shí)，介電彈性體呈現(xiàn)出低阻尼特性。

如圖2所示，振動(dòng)發(fā)電層由主體軟橡膠4、FDT壓電薄膜5、導(dǎo)電極板A6、導(dǎo)電極板B7、電路保護(hù)及控制部件8組成；導(dǎo)電極板A、電路保護(hù)及控制部件、導(dǎo)電極板B、FDT壓電薄膜依次粘合后置入主體軟橡膠中，且導(dǎo)電極板A與介電彈性體層接觸。導(dǎo)電極板A和導(dǎo)電極板B為具有一定韌性的鋼板，用于電壓的傳導(dǎo)。

FDT壓電薄膜為1-3型壓電復(fù)合材料，由一維的壓電陶瓷柱平行地排列于三維連通的聚合物中構(gòu)成的兩相壓電復(fù)合材料。具有很高的壓電電壓系數(shù)和較好的柔韌性。當(dāng)管路振動(dòng)時(shí)，F(xiàn)DT壓電薄膜受壓，其正壓電效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生一定電壓。

如圖3所示，電路保護(hù)及控制部件由電壓輸入接頭9、整流橋路10、LM2907控制器11、LC振蕩電路12、C2超級(jí)電容13和電壓輸出接頭14組成；電壓輸入接頭、整流橋路、LM2907控制器、LC振蕩電路、C2超級(jí)電容和電壓輸出接頭依次連接，電壓輸入接頭與導(dǎo)電極板B接觸，電壓輸出接頭與導(dǎo)電極板A接觸；電壓輸入接頭將產(chǎn)生的電能傳輸?shù)秸鳂蚵?、LM2907控制器、LC振蕩電路、C2超級(jí)電容，經(jīng)處理后的電能通過(guò)電壓輸出接頭傳輸?shù)脚c導(dǎo)電極板A上，繼而將電能輸出至介電彈性體。

如圖4所示，C1超級(jí)電容器15，C1、C2超級(jí)電容具有充電速率快和充電電路簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，是介于電容器和電池之間的儲(chǔ)能器件，它既能具有電容器的可以快速充放電的特點(diǎn)，又具有電化學(xué)電池的儲(chǔ)能機(jī)理。兩電容共同組成濾波電路，使電路中盡量減少輸出電壓中的交流分量，使之接近理想的直流電壓。C1與L1構(gòu)成電荷轉(zhuǎn)移電路，有電壓電流輸入后，電路開(kāi)始LC振蕩，既可以存儲(chǔ)振動(dòng)產(chǎn)生的電量，又可以通過(guò)電感消耗。四個(gè)二極管組成全橋整流電路，可以輸出單向、平穩(wěn)電壓。LM2907N為集成式頻率/電壓微型轉(zhuǎn)換器。芯片中包含了比較器、充電泵、高增益運(yùn)算放大器，它是具有高增益運(yùn)算放大器/比較器的單片集成電路。其輸出電壓與輸入頻率成正比。當(dāng)從振動(dòng)發(fā)電層輸入電壓時(shí)，控制器可把頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓數(shù)值信號(hào)，再輸出到下一級(jí)。

本發(fā)明的工作流程如下：

當(dāng)管路發(fā)生振動(dòng)時(shí)，頻率在管路振動(dòng)基頻附近一定范圍內(nèi)的振動(dòng)直接由振動(dòng)發(fā)電層的主體軟橡膠和橡膠層吸收；頻率遠(yuǎn)離管路振動(dòng)基頻范圍的振動(dòng)則通過(guò)介電彈性層吸收。

利用管路振動(dòng)產(chǎn)生的能量使安裝在內(nèi)部的振動(dòng)發(fā)電層產(chǎn)生電壓，電壓經(jīng)由發(fā)電層的正負(fù)極接頭、導(dǎo)電極板AB、電路保護(hù)及控制部件電壓輸入接頭輸出到由整流橋路、LM2907控制器、LC振蕩電路、C2超級(jí)電容構(gòu)成的電路保護(hù)及控制部件上。管路振動(dòng)頻率較高時(shí)，振動(dòng)發(fā)電層產(chǎn)生的電壓頻率相應(yīng)較高，管路振動(dòng)幅值較大時(shí)，振動(dòng)發(fā)電層產(chǎn)生的電壓數(shù)值相應(yīng)變大，當(dāng)高頻率或高數(shù)值的電壓輸入到電路保護(hù)及控制部件時(shí)，控制器會(huì)把高頻率或高幅值的電壓信號(hào)統(tǒng)一調(diào)整為高數(shù)值的電壓信號(hào)；同理，當(dāng)管路振動(dòng)頻率較低或振動(dòng)幅值較小時(shí)，經(jīng)過(guò)電路處理后輸出低數(shù)值的電壓信號(hào)。若為高電壓信號(hào)，電路存儲(chǔ)并消耗過(guò)高電量，若為低電壓信號(hào)，電路正常工作。輸出的電壓信號(hào)通過(guò)電路保護(hù)及控制部件的電壓輸出接頭，輸入到與介電彈性體層接觸的導(dǎo)電極板上，繼而將電壓作用于介電彈性體。阻尼可變的的介電彈性體是具有高介電常數(shù)的彈性體材料，其在外界電刺激下可改變形狀或體積，當(dāng)接受不同的電信號(hào)時(shí)，自身呈現(xiàn)與電信號(hào)相對(duì)應(yīng)的阻尼特性，即：高電壓信號(hào)為高阻尼特性，低電壓信號(hào)為低阻尼特性，實(shí)現(xiàn)吸收頻率在管路振動(dòng)基頻范圍外振動(dòng)的目的。

以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍內(nèi)。