[0036] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0037] 如图1、2所示,一种基于振动补偿的大型机器用共振消除装置,包括底座3和若干组缓震垫1、补偿组件2,缓震垫1设置在底座3上,补偿组件2的头部嵌入缓震垫1内。
[0038] 底座3即大型机器所用于安装的底座,大型机器有若干底脚9,在每处底脚9和底座3之间加入缓震垫1隔离高频低幅振动,本发明通过在缓震垫1内加入补偿组件2,让底脚9因为振动而下压缓震垫1较大时,反向顶起底脚9,减轻缓震垫1负荷的作用。
[0039] 如图3、6所示,补偿组件2包括第一管缸21、第二管缸22、油液循环组件23和反馈校正控制器24,缓震垫1背离底座3的表面上设有竖直的收纳孔11;
[0040] 第一管缸21包括信号管211、信号活塞212、压力传感器215,信号管211设置在缓震垫1内,信号管211底部封闭,信号管211内朝上设置信号活塞212,信号活塞212的顶端位于收纳孔11内、且信号活塞212的顶端低于缓震垫1上表面,信号活塞212被信号管211内表面上的一个环状限位凸起勾住,使得信号活塞212不能由于信号管211内的压力而无限地向上推出,只能到达图3中的高度位置,运行时只能被下压,此时位置信号活塞212的顶端低于缓震垫1上表面,压力传感器215的测点位于信号管211内侧面或底部;
[0041] 第二管缸22包括调压管221、反馈活塞222、升压管223、泄压管224和电磁阀225,调压管221内朝上设置反馈活塞222,反馈活塞222的顶部位于收纳孔11内、且反馈活塞222的顶端与信号活塞212的顶端齐平,反馈活塞222也被调压管221内壁上的一个环状限位凸起勾住,也不能无限上移,只能被下压,调压管221内侧面或底部通过升压管223和泄压管224连接油液循环组件23,升压管223内流体流动方向为从油液循环组件23往调压管221,泄压管224内流体流动方向为从调压管221往油液循环组件23,升压管223和泄压管224管路上均设置电磁阀225;
[0042] 电磁阀225、压力传感器215均与反馈校正控制器24电连接。
[0043] 补偿组件2的流程原理如图6所示,当底脚9因为大幅振动下压到达信号活塞212和反馈活塞222时,信号活塞212和反馈活塞222均被下压,信号管211内压力升高,由压力传感器215对反馈校正控制器24给出信号,反馈校正控制器24获得信号而控制升压管223上的电磁阀225打开,进而将油液循环组件23内的高压油引入调压管221内,调压管221内油压升高,反馈活塞222反向顶向底脚9的力越大,直至抵消,底脚9由于大幅振动的下压过程分为下压力增加与下压力消减两段曲线,在下压力增加环节,调压管221内油压升高,而在下压力消减环节,调压管221内油压通过泄压管224卸除,达到图8中的补偿曲线,如果在振动发生后再进行调压管221油压调节,则显得滞后,所以通过反馈校正控制器24来调配电磁阀225、压力传感器215的信号与开关量,达到自动控制的目的,自动控制的系统框图如图9所示,是一个闭环控制系统,目标量为G4的输出量Y(s),G4对应补偿组件2中的信号管211,Y(s)对应压力传感器215的输出值,R(s)为信号管211内压力的原始预设值,G1对应反馈校正控制器24,来自压力传感器215的信号Y(s)与预设值R(s)在反馈校正控制器24中进行差值比较,转换为G2的控制信号,G2对应第二管缸22,油压的升高或降低由G1控制,G2反馈到G3上,G3对应底脚9,机器的振动作为扰动因素N(s)加载进自控系统,自控领域技工根据本控制逻辑与框图,进行反馈校正控制器24内的具体的传递函数参数值设定,由于振动的波动可以近似视为正弦变化,在自控中是一种二阶系统,根据本发明的应用场合,附加的一些期望条件是:系统允许有较大的稳态误差,但超调量要较大,上升时间、调节时间要较小。
[0044] 另外,由于自控调节量处于调压管221,而目标量处于信号管211,而反馈活塞222被一个限位凸起挡住,使得调压管221内的油压可能连续升高至油液循环组件23所能提供的最大油压,之后再进行抵抗底脚9振动时,相当于底脚9踢到一块“铁板”,刚性碰撞无法起到缓震作用,所以如果每次调节过后需要将调压管221内油压复原,为了实现此特性,应当在G2/G4之间设置独立的自控调节逻辑,使得实现图9调节后,再将G2/G4内的压力量调节为原始比例,调压管221侧面也就需要设置相应的压力传感器连接至反馈校正控制器24上,反馈校正控制器24承担两路自控调节的枢纽。G2/G4之间的自控调节优先级低于总调节过程,只有当总调节过程进入稳态后才启动G2/G4的自控调节。
[0045] 油压的传导迅速,作为自控系统的传递介质,应对底脚9的低频高幅振动能够满足传递速度需求。
[0046] 如图1、6所示,油液循环组件23包括高压罐231、低压罐232、升压泵233,高压罐231和低压罐232通过升压泵233连接进行流体升压,高压罐231连接升压管223,低压罐232连接泄压管224。
[0047] 高压罐231、低压罐232内分别存纳高压与低压油液,时刻准备通往调压管221内或收纳调压管221内泄放过来的油液;升压泵233保持高压罐231、低压罐232的工作压力。
[0048] 如图6所示,第一管缸21还包括预调管213和手阀214,预调管213一端连接至信号管211内、一端连接至外部压力源,预调管213上安装手阀214。预调管213和手阀214用于初始设定信号管211内的压力,作为自控系统中的期望值R(s)。
[0049] 如图6所示,手阀214为带压力表的调压手阀。手阀214打开则往信号管211内引入压力,带一个压力表则方便现场观察是否达到预设值,不然需要从压力源的引入处进行检测或预先调整。
[0050] 如图3、5所示,信号管211和调压管221为套嵌设置,信号管211设置在调压管221内上部,信号管211下部外壁通过支架安装到调压管221内壁上,反馈活塞222为环状,反馈活塞222的下部密封环与信号管211外壁、调压管221内壁接触。
[0051] 环状的反馈活塞222和信号活塞212同心设置,底脚9对其两者的施力是水平均匀的,不会因为施力位置的不同导致与水平面产生偏斜,进而影响自控精度。
[0052] 如图1、2、4、6所示,第二管缸22还包括转压活塞229,调压管221下端延伸至与其距离最远的缓震垫1内,调压管221下端管口朝下,转压活塞229设置在调压管221下端并与底座3接触。除非补偿组件2内反馈校正控制器24的传递函数设计的非常合适,超前调节的时机非常到位,否则即使大部分的振动已经被补偿消除了,总会有一部分未能被补偿组件2消除的底脚9振动加载到调压管221上,而转压活塞229的设置就为了把这部分力引导至最远处的底座3位置,一般一个底脚下压时,与其相距最远的底脚9是上扬的,此处对于底座3的压力较小,而转压活塞229接触在这一位置,能让这一位置为处于高幅振动的底脚提供支撑力,从而让压力均匀释放到底座3上。
[0053] 电磁阀225为高速电磁阀。高速电磁阀响应时间极短,顺应自控系统的需求,尽可能消除因为硬件问题导致的自控调节时间加长。
[0054] 反馈校正控制器24为PD或PID控制器。PD控制器即为比例微分控制器,其超前校正性能优良,减小系统调节时间,而且相位稳定裕度较优。PID控制器即为比例微分积分控制器,其不仅具备PD控制器的特性,也具有可以改善系统稳态性能的PI控制器的特性,虽然在本发明中稳态特性中的稳态误差并不是优先考量的因素。
[0055] 本发明的主要使用过程是:大型机器安装在底座3上,其底脚9与底座3之间设置缓震垫1和补偿组件2,如图7所示,缓震垫1消除低幅高频振动,如图8所示,而高幅低频振动在越过缓震垫1后,加载到补偿组件2上,补偿组件2通过反馈调节的自动控制,以一定的反馈曲线提供底脚9的支撑力,抵消底脚9的振动位移,从而达到使得机器9的极大部分振动被消除,从而无法导致共振发生。
[0056] 对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。