一种低频隔振与压电俘能耦合装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110190778A(43)申请公布日2019.08.30(21)申请号201910485446.0(22)申请日2019.06.05(71)申请人北京市劳动保护科学研究所地址100054北京市西城区陶然亭路55号申请人天津工业大学北京工业大学(72)发明人刘彦琦姚明辉周世康钱霙婧张伟(51)Int.Cl.H02N2/18(2006.01)F16F15/00(2006.01)F16F15/04(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种低频隔振与压电俘能耦合装置(57)摘要本发明公开了一种低频隔振与压电俘能耦合装置，由准零刚度低频隔振器和压电俘能装置耦合组成。所述的准零刚度低频隔振器应用正负刚度并联原理，采用凸轮滚子负刚度结构与正刚度结构并联。所述的压电俘能装置应用正压电效应，采用PVDF压电薄膜与负刚度结构耦合构成。本发明可以将生活中无益的振动能量收集转化为可利用的电能，正负刚度并联可以扩大其隔振频带，使其在低频范围也具有良好的隔振和俘能性能。本发明将低频隔振器与压电俘能装置结合，兼具振动抑制与能量收集的双重功能，与现有技术相比具有创新性，适合各种情境下的隔振俘能，具有广泛的应用前景。CN110190778ACN110190778A权利要求书1/1页1.一种低频隔振与压电俘能耦合装置，其特征在于：该隔振器装置由正刚度结构、负刚度结构和压电俘能装置构成；所述的压电俘能装置由PVDF压电片17和负刚度结构构成；PVDF压电片17由螺栓固定在弹簧挡板12上，在振动的过程中滑块14在滑杆15上水平滑动带动PVDF压电片17产生拉压变形，从而产生电能。2.根据权利要求1所述的一种低频隔振与压电俘能耦合装置，其特征在于：所述的正刚度结构由上板1、小套筒2、大套筒3、限位调节器4、竖直线性弹簧5和下板6构成；小套筒2和大套筒3分别由螺栓固定在上板1和下板6上；竖直线性弹簧5由压板固定在限位调节器4和大套筒3之间；限位调节器4由螺栓固定在小套筒2上。3.根据权利要求2所述的一种低频隔振与压电俘能耦合装置，其特征在于：所述的限位调节器4由螺栓固定在小套筒2上；松开限位调节器4上的紧固螺栓之后可以在小套筒2上自由滑动，从而调节竖直线性弹簧5的预压缩量改变其刚度，就可以应对不同的承载要求。4.根据权利要求1所述的一种低频隔振与压电俘能耦合装置，其特征在于：所述的负刚度结构由凸轮支撑板7、凸轮8、滚子9、滚子夹板10、滚子连杆11、弹簧挡板12、水平线性弹簧13、滑块14、滑杆15和调节螺栓16构成；凸轮8和凸轮支撑板7通过螺栓连接，凸轮8上开有滑槽防止滚子水平滑动；滚子9由螺栓和螺母固定在滚子夹板10之间，滚子夹板10、滚子连杆11和弹簧挡板12通过螺栓连接在一起，弹簧挡板12上开有弹簧卡槽；水平线性弹簧13由压板固定在两个弹簧挡板12之间；弹簧挡板12由螺栓连接在滑块14上。5.根据权利要求4所述的一种低频隔振与压电俘能耦合装置，其特征在于：通过调节螺栓16可以调节水平线性弹簧的预压缩量改变其刚度以满足准零刚度条件。6.根据权利要求4所述的一种低频隔振与压电俘能耦合装置，其特征在于：三组负刚度结构通过螺钉连接，均布在上板1上。2CN110190778A说明书1/3页一种低频隔振与压电俘能耦合装置技术领域[0001]本发明涉及振动控制与利用领域，具体涉及一种低频隔振与压电俘能耦合装置，可以有效地隔离低频振动并将振动能量转化为电能。本发明由低频隔振器与压电俘能装置耦合而成，既能有效隔离低频振动又能将振动能量转化为电能，结构简单合理且有效，符合环保和可持续发展理念。背景技术[0002]振动是自然界最普遍的现象之一，人们的生活离不开振动，生活中的声、光、热等基本物理现象都包含振动。振动在现代社会中的应用也很广泛，但在大部分情况下，振动被认为是消极因素，振动会影响精密仪器设备的功能，降低加工的精度和光洁度；振动还会加剧机械构件的疲劳磨损从而会缩短机械的使用寿命；振动引发的共振还会导致结构的变形破坏，引发灾难性的后果。[0003]随着人们对工作环境和生活质量要求的日益提高，解决机械或结构的振动与噪声问题愈来愈受到人们的关注和重视。减振隔振技术是抑制振动危害的主要手段。由经典的隔振理论已经证明：不管是主动隔振还是被动隔振，只有当激励频率大于倍的系统固有频率时，系统才有隔振效果。因此，对于中高频振动，用传统的线性弹簧就可以有效隔离振动。但对于低频隔振问题，最有效的方法是降低隔振系统的固有频率从而扩大隔振频带，降低固有频率的有效手段是在线性弹簧基础上并联负刚度结构以降低系统刚度，甚至达到准零刚度。既保证承载能力，又能在振动时保持极低的刚度，做到“高静低动”。[