A Hybrid Structure of Dual Stators and a Pneumatic Spring for Resonance Control in an Air Mount

An active device using electromagnetic forces was constructed and examined for the purpose of minimizing the resonance in air mounts of clean rooms. The air mounts are vulnerable to low-frequency resonance due to heavy weight and low stiffness. A hybrid structure of the active device, composed of pneumatic and electromagnetic parts, was developed and tested. The pneumatic parts in the device support heavy weights under the air mounts, and the electromagnetic parts reduce the resonance. The electromagnetic parts are composed of dual stators and an armature, which surround the pneumatic parts. The resonance can decrease when electromagnetic forces are generated in the gaps between the stators and the armature. Four active devices were installed under a 3-ton surface plate for a vibration test apparatus. The vibration was detected by eddy-current sensors. Discrete P Control logic was based on displacement, and embedded in a C6713 DSP. The results from impact tests show that the peak magnitude in the resonance frequency can be reduced to –10 dB.

振动台控制室抗倾斜空气弹簧三维隔振平台研究

大型地震模拟振动台的运行给周围环境带来不可忽略的振动问题,影响精密仪器设备的正常使用及工作人员的舒适度。针对国家大型地震工程模拟研究设施振动台控制室面临的振动问题,提出一种基于带附加气室的空气弹簧和抗倾斜装置的大质量三维隔振平台。开展了隔振部件以及隔振平台的试验研究以及数值模拟分析,提出了抗倾斜装置的抗倾斜刚度理论计算公式。研究结果表明,带附加气室的锥型与直筒型膜式空气弹簧可实现约1 s竖向隔振周期,阻尼比达23%。试验中抗倾斜装置可有效控制人员偏心荷载造成的平台倾斜问题,平台倾斜角度减小达66%。所设计国家大型地震工程模拟研究设施隔振平台可大幅降低振动台运行产生振动影响,隔振效率达86%以上。

低频非线性浮筏隔振装置设计及特性研究

低频振动噪声影响水下装备声隐身性能。在原气囊隔振装置基础上,通过结构改进设计,使得侧向气囊能够为系统提供负刚度,通过与垂向气囊并联,设计了一种新型非线性浮筏隔振装置,提升了隔振装置的低频隔振能力。新型隔振装置由“侧向气囊-万向节-垂向气囊”非线性隔振器组和浮筏组成。分析了侧向气囊为系统提供负刚度原理,建立了非线性浮筏隔振装置六自由度动力学模型,设计了新型隔振装置样机并开展了相关性能试验。理论分析和试验结果表明,新型非线性浮筏隔振系统垂向一阶固有频率约为原系统的50%,垂向隔振性能提升了约6 dB,侧向隔振性能与原系统相当。此外,也研究了非线性浮筏隔振系统的摇摆稳定性。研究结果表明,在重载情况下,新系统能够具备较好的摇摆稳定性。

液弹隔振器非线性传递特性研究

针对液弹隔振器下端空气弹簧变形特点,本研究从液弹隔振器结构模型出发,分析液弹隔振器各部分受力与位移关系,推导考虑和不考虑液弹隔振器下端非线性刚度的运动方程。获得两种条件下液弹隔振器位移传递率,分析存在非线性刚度下位移传递率特性。研究发现:考虑非线性的位移传递率表现出显著的硬化特性,最佳隔振频率随着激振位移幅值增长而增大,隔振频率设计值处的位移传递率随激振位移幅值增长而增大,即隔振效果下降;当液弹隔振器承受较大幅值振动,如激振位移幅值超过10%空气弹簧深度,应当考虑空气弹簧非线性刚度影响。

气囊缓冲技术研究现状与应用启示

通过梳理气囊缓冲技术的发展历程和研究成果,总结缓冲气囊的一般构造、工作原理和设计流程。分别从气囊静态起爆展开特性研究、气体发生器与药剂研制、气囊动态起爆展开特性研究三个方面,介绍气囊缓冲关键技术。通过分析气囊缓冲技术典型特例——空气弹簧的研究现状,讨论既有气囊缓冲技术在工程结构隔震应用中所存在的问题,提出能够同时适用于天然地震动和爆炸冲击震动的地下防护工程概念性气囊式智能隔震系统构想。研究旨在拓宽气囊缓冲技术的应用范围,促进隔震系统向智能化、功能多样化方向发展。

基于ADAMS的船舶隔振系统性能研究

以某型空气弹簧作为隔振支撑装置的船舶隔振试验系统为原型,以三个方向的一维弹簧模拟了三维非线性空气弹簧,建立了基于ADAMS的船舶隔振试验系统虚拟平台模型。在此平台上,对设备进行了振动分析,并按GJB对潜艇机械设备的测试要求,模拟了船舶在海上航行时遇到的大风浪横摇摆、受冲击的情况。通过仿真分析结果,对以后隔振装置的选型和布置提供了一定的参考依据。

空气弹簧隔振系统试验研究与性能分析

针对空气弹簧隔振系统进行振动测试与隔振性能分析,将加速度计安装在隔振平台上进行锤击法振动测试,得到隔振系统的振动加速度、振幅以及通频带,并与地面振动参数相比较。另外通过试验分析得出隔振系统效果最佳时的区域位置及空气弹簧内压。试验表明该空气弹簧隔振系统能有效隔离来自地面的振动,满足系统设计要求。

空气弹簧在车载担架隔振系统中的应用研究

目的:检验空气弹簧在车载担架隔振系统中的隔振效果。方法:运用4个单曲囊式空气弹簧共用1个附加气室的结构设计车载担架隔振系统,对该系统进行行车振动试验研究。结果:车辆在沥青路面行驶时,空气弹簧车载担架隔振系统能衰减50%以上车厢地板的振动能量,砂石路面行驶时,能衰减20%以上车厢地板的振动能量。同时,隔振系统能较大程度地衰减车厢地板的共振峰值。结论:空气弹簧运用于车载担架隔振系统能达到较好的隔振效果,因此空气弹簧在车载担架系统的隔振领域中具有很大的应用潜力。

空气弹簧参数对减振性能的影响

空气弹簧因其固有频率低和承载能力大等特点在车辆和精密设备的隔振中得到广泛应用。讨论了空气弹簧刚度与工作压力、附加气室体积的函数关系,分析了阻尼对隔振传递率的影响,仿真说明了空气弹簧的隔振效果。

空气弹簧隔振平台姿态模糊控制研究

空气弹簧隔振器在舰船上已经被广泛使用,但是空气弹簧漏气往往造成隔振平台姿态倾斜或者高度下降,严重影响设备的正常工作以及隔振性能.因此,检测漏气情况以及保持平台姿态平稳是空气弹簧隔振系统需要解决的关键技术问题.由于大型设备的空气弹簧隔振平台结构往往非常复杂,很难建立其精确的数学模型,常规的依靠精确模型的控制策略在这里无法奏效.文中分析了空气弹簧漏气对隔振平台姿态的影响,提出了一种漏气快速检测方法,利用模糊控制理论对空气弹簧隔振平台的姿态控制进行了研究和试验.试验结果表明,空气弹簧隔振系统姿态模糊控制技术是完全可行的,效果良好.

大型车载光电跟踪设备隔振基础的主动控制

为了保证大型车载光电跟踪设备的稳定工作,提出了一种跟踪架的隔振方法。采用空气弹簧加上电磁作动器实施减振,其电磁作动器采取差动布置方案,使电磁作动器的输出力与控制电流成线性关系。对几种控制方法进行了对比分析,选用绝对速度反馈控制,保证隔振基础对高频振动的隔振能力,同时避免低频振动时产生共振。最后,通过MAT-LAB进行仿真分析。仿真和实验结果显示,z向低频振动振幅已从5×10-5m减至1.8×10-5m,θx向低频振动振幅从2.2×10-5m减至0.6×10-5m,θy向低频振动振幅从2.0×10-5m减至0.4×10-5m,同时能够避免产生共振,表明采用绝对速度反馈主动控制方法可以起到较好的减振作用。

空气弹簧隔振器的动力特性研究

研究了空气弹簧隔振器的力学模型,导出了固有频率的计算公式.通过实例分析了影响固有频率的各种因素.研究结果表明,约束角度、相对阻尼系数及容积比等影响固有频率值;提高约束角度、增大气室容积和降低相对阻尼系数,可以改善空气弹簧隔振器的性能.

辅助气室连通的空气弹簧隔振系统隔振特性研究

基于气体能量微分方程,建立了由两个辅助气室相互连通的空气弹簧组成的隔振系统传递率数学模型。该模型描述了阻尼比ξ、流量系数比λ、主/辅气室容积比N三者与传递率之间的对应关系。由此精确分析了辅助气室相互连通对隔振系统垂向平动y和绕重心转动θ这两个自由度隔振特性的影响,结果表明:辅助气室相互连通对y自由度隔振性能没有影响;合理匹配λ和ξ,可使系统θ自由度超低频隔振性能提高30dB,合理匹配λ和N,系统θ自由度的谐振区隔振性能可提高20dB且高频隔振性能保持不变。

气囊浮筏隔振装置姿态控制问题

将气囊隔振器应用于浮筏隔振装置可显著提高低频隔振效果,但隔振元件的三相低频大位移也将带来三相动态平衡欠佳的实际问题,其中一个技术难点在于如何保持筏架姿态平衡。分析引起筏架姿态变化的各类扰动力特点及其影响;研究通过调整气囊压力保持筏架姿态平衡的可行性。结果表明,船体摇摆、装置负载变化及气囊漏气是影响筏架姿态平衡的主要扰动因素,气囊浮筏隔振装置可以通过气压的调整,在扰动力的影响下保持筏架姿态平衡。

双层气囊隔振装置多目标协同姿态控制方法

针对双层气囊隔振装置高精度姿态平衡控制需求,提出多目标协同姿态控制方法。通过建立双层隔振装置动力学模型、充放气控制等效作用力模型,建立了控制响应特性分析模型。并基于多目标满意优化方法建立了多目标协同姿态控制方法,使得双层气囊隔振装置能够较好地适应上下层气囊隔振装置姿态耦合,实现姿态平衡控制,并可有效抑制结构弹性变形对姿态平衡控制的影响。在双层气囊隔振装置上验证了该控制方法的可行性。该方法将用于某型船舶大型发电机组双层气囊隔振系统,实现双层气囊隔振装置柔性支撑状态下的姿态平衡控制。

囊式空气弹簧机械阻抗近似解析算法研究

基于空气波动理论与囊体平衡性分析,提出了一种通过计算囊式空气弹簧的空气声压场和囊体应力场分布,确定其机械阻抗特性的近似解析分析方法。该方法依据小幅振动的线性叠加原理,将空气弹簧分为几个简单的可解析计算的规则区域,结合边界条件和衔接条件求出各规则区域的解析或近似解析解,进而将各区域解组合计算形成空气弹簧机械阻抗的参数化计算公式。最后,给出了运用该方法计算船用空气弹簧机械阻抗的实例,通过与测试数据对比表明该方法合理可行,为囊式空气弹簧的动态特性分析计算提供了一种新思路。

橡胶空气弹簧隔振设计及性能分析

压印光刻机是一种精密仪器,外界环境激励对压印光刻机的影响很大。橡胶空气弹簧是一种气囊减振器,用橡胶空气弹簧隔离外界环境对压印光刻机的干扰,能保护压印光刻机免受低频激励力的激励,文中阐述压印光刻机低频橡胶空气弹簧单自由度隔振系统的隔振原理,确定橡胶空气弹簧的刚度及隔振系统的固有频率,隔振系统的固有频率及隔振效率的理论结果与实际隔振系统的试验结果相吻合,表明压印光刻机的低频隔振设计是合理可行的。

一种气囊承载特性分析方法

船舶气囊隔振装置需事先充气至额定高度后才能正常使用,为实现对其高度的精确充气控制,需掌握单个气囊的承载特性。为此,针对JYQN舰用气囊的承载特性理论计算问题展开研究。首先,依据弹性薄壳无矩理论,建立了气囊承载特性分析模型,通过对囊体平衡微分方程的求解,得到囊体内力解析表达式;然后,将内力表达式代入囊体物理方程,得到位移计算公式,并将其代入边界条件后,推导出气囊承载的理论计算公式;最后,对比了气囊承载的计算曲线与试验曲线,结果表明:两者高精度吻合,从而验证了所提方法的正确性。

双附加气室空气弹簧动力学模型及其特性研究

设计了一款串联双附加气室约束膜式空气弹簧作为机载计算设备的隔振元件.利用气体的连续方程、状态方程、能量方程及弹簧的受力状态等建立弹簧的动力学模型,分析了空气弹簧的非线性特性、两节流孔半径变化及两附加气室体积变化对阻尼比的影响和空气弹簧的隔振效果.结果表明:空气弹簧具有周期非线性的特点;在各气室初始体积不变的情况下阻尼比的极大值首先与节流孔Ⅰ有关,在节流孔Ⅰ的半径足够大时,才与节流孔Ⅱ有关;在保持附加气室总体积不变的条件下,随着附加气室A与附加气室B体积比的增加,阻尼比减小;无论附加气室容积比如何变化,产生最大阻尼的节流孔Ⅱ的半径不变.

基于功率流的空气弹簧最优安装位置与载荷分配计算方法

空气弹簧易于通过改变气压控制其刚度,因此,存在着保持被隔振设备静平衡姿态不变,有多种安装位置和相应的载荷分配方案。文章从功率流传递最小的角度出发,理论上推导出了一种平面空气弹簧隔振系统最优安装位置和载荷分配选取的计算方法,具有较大应用价值。