柔性准零刚度扭转隔振器研究新进展

知识点：隔振器

由于风和流体脉冲的干扰，低频扭转振动是旋转轴系中常见的问题。在工程实际中，扭转振动会导致轴系转速和扭矩传递的波动，过度的振动甚至会导致结构疲劳和损坏。因此，有必要将有害的扭动低频振动隔离。然而，现有的准零刚度隔振器多应用于平移运动形式的低频振动控制中。而关于扭转准零刚度隔振器的研究仍有很大提升空间。此外，已有的扭转准零刚度隔振器大多存在结构复杂、装配误差大及空间利用率低等问题。本文为解决上诉问题创新性地提出了一种紧凑的柔性扭转准零刚度隔振器。

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柔性扭转准零刚度隔振器

图1 柔性扭转准零刚度隔振器示意图

     本文提出的紧凑柔性扭转准零刚度隔振器仅由几个柔性部件组成，可以很容易地通过增材制造技术加工，大大减少了装配误差和复杂性。在该扭转准零刚度隔离器中，折叠梁充当正刚度部件与提供负刚度的铰接的曲梁并联。在静态平衡位置附近，负刚度抵消正刚度以获得准零刚度特性。

图2 柔性扭转准零刚度隔振器 (a) 曲梁 (b) 折叠梁示意图 

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隔振器刚度特性

      文章首先采用力法和能量法理论推导了上述弹性部件的刚度特性，并借助有限元软件进行了数值仿真验证。其次，建立了扭转准零刚度隔振系统的动力学模型，通过扭矩传递率评价该隔振器隔振性能。

图3 柔性扭转准零刚度隔振器中弹性部件的刚度特性

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实验与结果

        最后，制作了实验样机，利用齿轮齿条机构将平移运动形式的激励转化为扭转运动形式并进行了正弦扫频实验测试。

图4 柔性扭转准零刚度隔振器实验装置

试验结果表明，与线性隔振器相比(去掉负刚度机构)，本文所设计的扭转准零刚隔振器的起始隔振频率降低了55.6%，峰值传递率降低了71.3%。最重要的是，相比于传统的准零刚度隔振器，该柔性扭转准零刚度隔振器可有效减少装配所需的零部件个数超90%。因此，本文所设计的扭转准零刚度隔振器在实现结构紧凑化和简洁化的基础上为低频扭转隔振问题提供了有效的解决方案。

图5 柔性扭转准零刚度隔振器实验结果

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2、GB19517-2009国家电气设备安全技术规范