新型電磁減振器的原理及其分析

任豐蘭 李譚喜

摘?要：經(jīng)編機(jī)的振動是影響坯布質(zhì)量好壞的關(guān)鍵因素之一，目前，國內(nèi)外生產(chǎn)的經(jīng)編機(jī)采用的減振器存在阻尼小和容易疲勞失效的缺陷。為此，設(shè)計(jì)了一種新型電磁減振器，利用彈簧和線圈產(chǎn)生的安培力來實(shí)現(xiàn)兩次減振，有效地解決經(jīng)編機(jī)振動問題，達(dá)到最佳減振效果。

關(guān)鍵詞：經(jīng)編機(jī);電磁減振器;安培力

中圖分類號：U463.335?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.11.009

Abstract： One of the key factors affecting the quality of gray cloth is the vibration of warp knitting machine . At present，.It has some defects at home and abroad on the warp knitting machine ， one is small damping， the other is easy to fatigue failure， To this end， a new type of electromagnetic shock absorber is designed， which use the spring and the ampere force generated by coil to reduce vibration twice， the vibration problem of warp knitting machine is effectively solved by the on-line real-time adjustment by microcomputer control， the best vibration reduction effect is achieved

Key words： warp knitting machine; electromagnetic shock absorber; ampere force

作者簡介：任豐蘭（1976-），男，瑤族，湖南江華人，碩士，副教授，研究方向：先進(jìn)制造技術(shù)。

0?引言

經(jīng)編機(jī)的振動是影響坯布質(zhì)量好壞的關(guān)鍵因素之一，目前，國內(nèi)外生產(chǎn)的經(jīng)編機(jī)一般采用的是金屬彈簧或橡膠減振器，它們存在一些缺陷，一是阻尼小，共振放大系數(shù)多在10倍以上，在達(dá)到共振時產(chǎn)生過度的振動響應(yīng)，造成振動故障;二是容易疲勞失效[1]，使用壽命不長。針對以上問題，國內(nèi)外學(xué)者展開了大量的研究，王寶根發(fā)明了一種磁鐵減振器，它含有內(nèi)芯、外膽、磁鐵、固定板，在內(nèi)芯和外膽的前、后、左、右、底五面上各裝一對磁鐵，形成五對磁鐵，使它們同極相對，產(chǎn)生一定的排斥力[2]。英國菲利普·雷蒙德·邁克爾·登內(nèi)發(fā)明了一種電磁減振器[3];張勇、張宗鑫發(fā)明了汽車電磁減振器，它通過電磁感應(yīng)現(xiàn)象，產(chǎn)生的感應(yīng)電流，利用感應(yīng)電流產(chǎn)生反抗永磁體運(yùn)動的磁場，來削弱車架與車轎之間的機(jī)械振動，達(dá)到減振的目的。

鑒于金屬彈簧或橡膠減振器存在的缺陷，研究了一種新型的電磁減振器，利用彈簧產(chǎn)生的力和通電線圈在磁場中產(chǎn)生安倍力來實(shí)現(xiàn)兩次減振，并通過微機(jī)控制實(shí)現(xiàn)經(jīng)編機(jī)振動的在線實(shí)時調(diào)節(jié)，達(dá)到最佳減振效果。

1?經(jīng)編機(jī)用新型電磁減振器的結(jié)構(gòu)和工作原理

1.1?結(jié)構(gòu)

如圖1所示，為該電磁減振器結(jié)構(gòu)，它由7部分組成，其各部分的作用是：上支撐板2和下支撐板8主要是承受住經(jīng)編機(jī)所受的力，彈簧5起到減振、緩沖作用，位移傳感器1是用于檢測支撐板2下降的位移，3和7是永久磁鐵，作用是讓線圈6在通電情況下產(chǎn)生安培力，起二次減振、緩沖作用。

1.2?工作原理

電磁減振器以其內(nèi)部永久磁鐵為工作介質(zhì)，利用彈簧產(chǎn)生的彈簧力作為第一緩沖，實(shí)現(xiàn)減振，利用通電線圈在磁場中產(chǎn)生的安倍力作為第二緩沖，實(shí)現(xiàn)第二次減振，并通過微機(jī)控制實(shí)現(xiàn)經(jīng)編機(jī)振動的在線實(shí)時調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)編機(jī)的二次減振調(diào)節(jié)，達(dá)到最佳減振效果。

2?電磁減振器的減振力的產(chǎn)生及工作過程

2.1?電磁減振力的產(chǎn)生

電磁減振器中減振力為通電導(dǎo)線在磁場中受到的安培力F，即F=BIL。其中，B為磁場強(qiáng)度，I為通過線圈的電流，L為線圈中導(dǎo)線的長度，從這個公式可以看出，當(dāng)B、L一定的時候，安培力F與電流成正比，只要控制流經(jīng)導(dǎo)線中的電流，就可以控制安培力的大小。

2.2?電磁減振器的工作過程

電磁減振器以其內(nèi)部永久磁鐵為工作介質(zhì)，內(nèi)部安培力的變化決定減振器的阻尼作用，當(dāng)無電流時，彈簧承受著支撐板上所有的力，當(dāng)產(chǎn)生振動時，振動由床身傳遞到彈簧支撐件上，由彈簧支撐件的上下自由振動來消化床身及整臺設(shè)備的振動，彈簧組是第一緩沖體，當(dāng)彈簧壓縮到一定的位置時，位置傳感器檢測出其位移的變化，線圈中的電流開始通電，此時產(chǎn)生的安培力作為第二緩沖體發(fā)揮緩沖作用，當(dāng)沖擊力過大，上支撐板和下支撐板之間的距離就會減小，此時位置傳感器通過檢測其位移，發(fā)送給在線控制系統(tǒng)，在線控制系統(tǒng)根據(jù)位移大小進(jìn)行電流調(diào)節(jié)，增強(qiáng)其吸振減振效果。

3?電磁減振器數(shù)學(xué)模型的建立

電磁減振器的減振原理是通過外界供電，使減振器產(chǎn)生具有一定的幅值、頻率和相位的驅(qū)動力，并施加給經(jīng)編機(jī)，與經(jīng)編機(jī)所受的激勵力進(jìn)行抵消，從而抑制經(jīng)編機(jī)的振動，其受力如圖2所示。

忽略上支撐板的質(zhì)量，其運(yùn)動的微分方程為

式中：m1、k1、x1分別為經(jīng)編機(jī)的動質(zhì)量、剛度、位移;F安為線圈產(chǎn)生的安倍力;F1為經(jīng)編機(jī)受到的激勵力，即所產(chǎn)生的振動力;Fd為經(jīng)編機(jī)自身的重力。

由式（1）可知，當(dāng)經(jīng)編機(jī)的激振力F1不大的時候，F(xiàn)安=0，由彈簧組作為第一緩沖體發(fā)揮緩沖作用，系統(tǒng)的微分方程變?yōu)?/p>

當(dāng)經(jīng)編機(jī)的激振力F1增大時，彈簧的壓縮量增大，彈簧壓縮到一定的位置時，線圈中的電流開始通電，F(xiàn)安≠0位置傳感器檢測出其位移的變化，發(fā)送給在線控制系統(tǒng)，在線控制系統(tǒng)根據(jù)其位移通過電流調(diào)節(jié)F安的大小，此時產(chǎn)生的安培力作為第二緩沖體發(fā)揮緩沖作用，增強(qiáng)其吸振減振效果。

4?電磁減振器的檢測流程

電磁減振器通過微機(jī)的在線檢測，實(shí)時檢測經(jīng)編機(jī)的激振力（振動力）的大小，檢測流程如圖3所示。

5?結(jié)論

新型電磁減振器以彈簧和線圈產(chǎn)生的安倍力作為緩沖體，實(shí)現(xiàn)二次緩沖、減振，并實(shí)現(xiàn)微機(jī)的在線控制，有效抑制了振動的發(fā)生，具有較好的理論價值和應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1] 萬宏強(qiáng)，王益軒，姚敏茹.經(jīng)編機(jī)用新型高阻尼減振器的研制[J].針織工業(yè)，2005（2）：3-4.

[2]?王寶根.磁鐵減振器：CN1734119[P].2006-02-15.

[3]?菲利普·雷蒙德·邁克爾·登內(nèi).車輛懸架的電磁減振器：CN1367744[P].2002-09-04.