阅读说明：本技术 一种并联式阻尼维稳减振俘能装置 (A kind of parallel damping stability maintenance vibration damping prisoner energy device ) 是由 孟爱华 潘文武 严纯 吴帅兵 于 2019-08-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种并联式阻尼维稳减振俘能装置,包括第一垫板、第二垫板、能量收集器、若干减振支撑架；第一垫板与第二垫板相对设置,减振支撑架设于第一垫板与第二垫板之间,且所有减振支撑架以预设排布结构分布；能量收集器设于减振支撑架上以与其联动。本发明的一种并联式阻尼维稳减振俘能装置具有的优点包括：能够在有效减振的同时对部分振动能量进行吸收；能够实现多向的减振,对来自各个方向的振动均有阻尼作用,在复杂冲击环境中有较好的阻尼效果,同时对弯扭环境也有较好的阻尼效果。(The invention discloses a kind of parallel damping stability maintenance vibration damping prisoner energy devices, including the first backing plate, the second backing plate, energy harvester, several vibration reducing support frames；First backing plate is oppositely arranged with the second backing plate, and vibration reduction support is set up between the first backing plate and the second backing plate, and all vibration reducing support frames are distributed with default arrangement；Energy harvester is set on vibration reducing support frame to link with it.The parallel damping stability maintenance vibration damping prisoner energy device of one kind of the invention has the advantages that and can absorb while effective vibration damping to partial vibration energy；It can be realized multidirectional vibration damping, have damping action to the vibration from all directions, have preferable damping in complicated shock environment, while also having preferable damping to bending environment.)

一种并联式阻尼维稳减振俘能装置

技术领域

本发明属于精密仪器减振技术领域，具体涉及一种并联式阻尼维稳减振俘能装置。

背景技术

在通常情况下，振动会给生产生活带来一定的消极影响，比如振动会影响精密仪器的功能，会加速构件的疲劳和磨损，若有冲击的不平衡，还会带来较大的稳定性和安全隐患。与此同时振动能量通过转化为声、热的方式耗散到环境中，未能被利用起来。

利用压电效应可以将外部的振动能转换为电能。压电材料在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为压电效应。压电材料作为一种理想的机电能量转换材料，具有很高的能量密度，其峰值能量密度可达100～10000kW/kg，这就使利用很小体积的压电装置产生相当功率的电能成为可能。比如，申请公布号为CN1202014A的专利文献公布了一种利用车辆发动机机械振动能产生电的压电发生器。该发明包括压电元件和存储压电元件产生的电能的电路。每个压电元件具有压电薄膜和压电薄膜的支持部件。把剩余压力施加到支持部件，以使压电元件向上弯曲。设置DC/AC转换器，把压电元件产生的直流电转换成交流电，设置变压器和二极管，防止从蓄电池放电。当发电机振动时，压电发生器将浪费的机械振动能有效地产生电能，并且把电能用在电系统中。

现有的能量收集装置大多是利用压电效应将外部的振动能转换为电能。比如，申请公布号为CN109278483A专利文献公开了一种振动能量回收装置，包括上钢板、钢板弹簧、能量回收执行机构，在能量回收执行机构中设置若干上压力腔、下压力腔，每个压力腔中配备压电片；钢板弹簧在承受车桥带来的剧烈振动时会产生一定的形变，同时带动能量回收执行机构中的压电片变形，将振动机械能转化为电能，从而对由于振动导致的钢板弹簧垂向振动能量进行回收利用。

但是，上述能量收集器实际上主体是一种车辆减振器，大多依据被动减振的原理进行工作，其核心部件为弹簧、气囊等，只能应用于振动剧烈车辆、工程机械等。在精密仪器设备领域，减振对精密仪器的使用同样十分重要，由于所有的仪器都会直接或间接接触地面，只能通过隔振设备来脱离与地面振动的耦合。而外部环境中的扰动通常具有频率低、频带宽且来源复杂等特点，因此要求减振系统能够具备多向减振功能和宽频性能。弹簧系统对于低频振动的抑制效果不明显；而气囊的承载力小、体积大，不适用于精密仪器设备。

综上所述，现有的能量收集器大多是基于弹簧被动减振的车辆减振器，无法应用于对减振要求极高的精密仪器。而现有的精密仪器减振设备，只具备单一的减振功能，无法实现振动能量的收集。因此，在精密仪器设备领域，需要一种既能够减少振动维持系统稳定，又能够把振动能量收集利用的装置。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前精密仪器减振设备只具备单一的减振功能，无法实现振动能量的收集的问题，提供一种并联正交阻尼维稳减振俘能装置。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种并联式阻尼维稳减振俘能装置，包括第一垫板、第二垫板、能量收集器、若干减振支撑架；第一垫板与第二垫板相对设置，减振支撑架设于第一垫板与第二垫板之间，且所有减振支撑架以预设排布结构分布；能量收集器设于减振支撑架上以与其联动。

优选地，能量收集器为压电片。

优选地，能量收集器包括磁致伸缩板和设于磁致伸缩板之外的感应线圈。

优选地，减振支撑架为矩形板状结构，其材质为橡胶。

优选地，减振支撑架的两端均具有插接头，第一垫板和第二垫板均开设插槽；减振支撑架倾斜地插接安装于第一垫板和第二垫板之间，使第一垫板、矩形板和第二垫板呈Z字型。

优选地，减振支撑架为半圆环结构，其材质为橡胶。

优选地，减振支撑架为一组，分别为第一减振支撑架和第二减振支撑架，第一减振支撑架和第二减振支撑架的两端均具有插接头，第一垫板和第二垫板均开设有与插接头相配的插槽；第一减振支撑架垂直地插接安装于第一垫板，其弧顶固定于第二垫板；第二减振支撑架垂直地插接安装于第二垫板，其弧顶固定于第一垫板；第一减振支撑架与第二减振支撑架互为正交。

优选地，三个减振支撑架为一组，分别为第一减振支撑架、第二减振支撑架和第三减振支撑架，第一减振支撑架、第二减振支撑架和第三减振支撑架的两端均具有插接头，第一垫板或第二垫板开设有与插接头相配的插槽；第一减振支撑架、第二减振支撑架和第三减振支撑架均插接安装于第一垫板或第二垫板，弧顶均固定于另一垫板；第一减振支撑架、第二减振支撑架和第三减振支撑架周向分布。

优选地，第一垫板用于连接一振动源。

优选地，第二垫板用于与地面或刚性面刚性连接。

本发明与现有技术相比，有益效果是：能够在有效减振的同时对部分振动能量进行吸收；能够实现多向的减振，对来自各个方向的振动均有阻尼作用，在复杂冲击环境中有较好的阻尼效果，同时对弯扭环境也有较好的阻尼效果；能够实现模块化，能够作为最小单元进行任意排列组合，根据不同的应用场景需求进行调整。

附图说明

图1是本发明实施例一的一种并联式阻尼维稳减振俘能装置的结构示意图；

图2是本发明实施例二的一种并联式阻尼维稳减振俘能装置的结构示意图；

图3是本发明实施例三的一种并联式阻尼维稳减振俘能装置的结构示意图；

图4是本发明实施例五的一种并联式阻尼维稳减振俘能装置的结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

实施例一：

本实施例的一种并联式阻尼维稳减振俘能装置，如图1所示，包括第一垫板10、第二垫板20、能量收集器30、若干减振支撑架40；第一垫板10与第二垫板20相对设置，减振支撑架40设于第一垫板与第二垫板之间，且所有减振支撑架以空间正交的形式排布结构分布；能量收集器30安装于减振支撑架上以与其联动。

减振支撑架40是用橡胶制成具有一定机械强度的部件，其对弯曲变形和扭曲变形有一定的阻尼作用，当受到激励时，不会产生断裂或者破碎。本例中，减振支撑架40具有矩形板状结构，两端具有插接部，安装时两端分别***第一垫板10和第二垫板20的插槽中。减振支撑架的上表面和下表面是能量收集器的安装面，本例中，能量收集器30为压电片，压电片被加工成与减振支撑架的安装面相匹配的薄片状，两块压电片分别粘贴固定于一减振支撑架的上、下安装面。当减振支撑架振动时，压电片联动变形，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷，从而产生电动势，两压电片通过导线串联输出电压。

第一垫板10和第二垫板20均开设四个与减振支撑架40的插接部相匹配的插槽，四插槽呈顺时针90°均布。插槽具有一定的倾角，使减振支撑架40具有倾斜的安装角，从而使第一垫板、减振支撑架和第二垫板构成Z字形结构。安装角可以调整，角度的大小与具体的工作环境有关。每四个橡胶支撑架为一组，两两之间呈正交排布。该结构的减振装置能够实现多方向的减振，对来自各个方向的振动均有阻尼作用，在复杂冲击环境中有较好的阻尼效果，同时对弯扭环境也有较好的阻尼效果。

第一垫板10的上表面与振动源直接连接，第二垫板20的下表面与地面或刚性面作刚性连接。当第一垫板10受到振动源激励时，会将力传导到其下方的橡胶减振支撑架40上，橡胶减振支撑架40会变形，变形方式与振动源的振动形式有关，如弯曲变形、扭转变形或弯扭耦合，由于橡胶自身的阻尼特性，对振源的能量具有衰减作用，振幅会被大幅度衰减，以达到减振效果。在一些不平顺的冲击环境中，比如左侧的冲击大于右侧，则左侧变形抵抗较大，能够有效减少振动源处的不平顺，使其不至失稳；在一些扭转变形的环境中，正交分布的基础单元能够在不同的方向上产生反力，来抵抗扭转变形。同时，粘贴在减振支撑架40两侧的压电片30也会跟随橡胶减振支撑架的形变而产生形变，此时在压电片的端头连接导线，导线就会向外输出电能，振动能量就可以转换成电能被收集起来。

实施例二：

本实施例的一种并联式阻尼维稳减振俘能装置，与实施例一的不同之处在于：减振支撑架40为半圆环结构。

如图2所示，两个半圆环结构的减振支撑架为一组，以相反方向设置，在安装平面上的投影成90°夹角；其中第一减振支撑架41两端插接于第二垫板的插槽内，其内圆弧一侧粘贴压电片30，外圆弧一侧的弧顶粘贴固定于第一垫板；第二减振支撑架42两端插接于第一垫板的插槽内，其内圆弧一侧粘贴压电片30，外圆弧一侧的弧顶粘贴固定于第二垫板。相对于Z型基本单元所构成的结构，半圆环结构的基本单元在纵向变形上有着更好的强度。

其他结构可以参考实施例一。

实施例三：

本实施例的一种并联式阻尼维稳减振俘能装置，与实施例二的不同之处在于：半圆环结构的减振支撑架周向分布。

如图3所示，三个减振支撑架为一组，分别为第一减振支撑架43、第二减振支撑架44和第三减振支撑架45。第一减振支撑架、第二减振支撑架和第三减振支撑架的两端均具有插接头，安装于第二垫板的插槽内，其内圆弧一侧粘贴压电片30，外圆弧一侧的弧顶粘贴固定于第一垫板。第一减振支撑架、第二减振支撑架和第三减振支撑架周向分布，在安装面的投影夹角呈60°。

其他结构可以参考实施例二。

实施例四：

本实施例的一种并联式阻尼维稳减振俘能装置，与实施例一的不同之处在于：能量收集器为磁致伸缩板。

磁致伸缩板的振动能量转化是通过维拉里效应实现的，即当磁致伸缩材料在磁场中受到压力的变化时，其磁化曲线会随压力的改变而改变，其周边磁场也会改变，其外部的感应线圈会因为楞次定律产生感应电动势。因此，需要在外侧设置感应线圈以收集电能。

磁致伸缩板粘贴固定于减振支撑架的安装面，感应线圈围设于减振支撑架，并固定于第二垫板上。当减振支撑架受到压力而变形时，磁致伸缩板联动变形，使产生的磁场也发生变形，从而在感应线圈中形成感应电流。

其他结构可以参考实施例一。

实施例五：

本实施例的一种并联式阻尼维稳减振俘能装置，与实施例一的不同之处在于：将实施例一所述的一种并联式阻尼维稳减振俘能装置组合得到本实施例的一种并联式阻尼维稳减振俘能装置。

如图4所示，以实施例一所述的一种并联式阻尼维稳减振俘能装置为基本单元，将四个该基本单元以两纵两横的方式拼接组合，以满足不同设备的减振需求。该装置对正面的振动有较好的减振效果，同时对于存在扭转振动的场合也有着较好的抑制效果。

该基本单元的拼接组合方式并不限于上述两纵两横方式，还可以根据其他不同设备的减振需求进行任意的拼接组合。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。