一种气囊隔震装置及间距控制方法与流程

1.本发明属于船舶隔振装置技术领域，具体是涉及到一种气囊隔震装置及间距控制方法。


背景技术：

2.气囊隔振装置位于设备平台与基座之间，主要用于降低动力装置及设备振动传递。气囊隔振装置通过采集空气弹簧的压力和设备平台与基座间的相对位移，控制调整空气弹簧充放气来达到目标高度，以达到对整个设备平台载荷分配、姿态控制等功能。
3.考虑到船舶工作环境的恶劣工况，气囊隔振装置中位移采集通常使用电涡流传感器来完成。电涡流位移传感器的原理是，通过电涡流效应的原理，准确测量被测金属板与探头端面之间静态和动态的相对位移变化。电涡流位移传感器的优点是工作寿命长、测量精度高、环境适应性好，缺点是量程通常较小，一般在25mm以内，更大量程的需定制；电涡流传感器越接近线性中点测量越准确；电涡流传感器量程越大，探头以及被测面的尺寸越大。
4.在现有隔振装置中，电涡流位移传感器的探头通常是安装在设备平台底面，被测金属板通过底部支架固定在基座上。图1所示，当空气弹簧未充气时，此时探头与被测金属板之间距离最小，约为10mm，留10mm的间隙以保证空气弹簧未充气时，探头与被测金属板之间有一定的间隙，使得探头与金属板及其支架不受力，防止变形；图2所示，当空气弹簧充气15mm到达目标控制高度时，探头与被测金属板之间距离约为25mm。气囊隔振装置对姿态自动控制的准确性要求在目标高度
±
1mm以内。因此，选用线性中点在25mm左右的电涡流位移传感器较为合适，而普通的电涡流位移传感器量程无法满足气囊隔振装置需求，需要定制超大量程的电涡流位移传感器，选用量程50mm，线性中点30mm的电涡流位移传感器可满足使用要求，但该型号的电涡流位移传感器探头φ100，最小被测面积φ180，其安装体积大，采购成本高。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、安装方便，能降低设备成本，节约设备体积的气囊隔震装置。
6.为了达到上述目的，本发明的技术方案如下，一种气囊隔震装置，包括基座、空气弹簧、设备平台和电涡流位移传感器，所述基座通过空气弹簧与设备平台连接，基座上设有向设备平台延伸的第一支架，所述设备平台上设有向基座延伸的第二支架，所述第一支架及第二支架背离固定端的端点间的间距由电涡流位移传感器监测，第一支架及第二支架的长度均大于基座到设备平台的间距的一半。
7.优选的，所述电涡流位移传感器包括被测金属板和探头，所述被测金属板设于第一支架背离固定端的一侧，所述探头通过支撑杆设于第二支架背离固定端的一侧，所述被测金属板与设备平台的间距小于探头与设备平台的间距。
8.优选的，所述探头与被测金属板同轴设置。
9.优选的，所述被测金属板与设备平台平行设置。
10.优选的，所述第一支架可调节长度。
11.优选的，所述第一支架包括第一固定套管，所述第一固定套管内设有可滑动的第一伸缩杆，所述第一固定套管上设有用于固定第一伸缩杆的第一锁紧螺钉。
12.优选的，所述第二支架可调节长度。
13.优选的，所述第二支架包括第二固定套管，所述第二固定套管内设有可滑动的第二伸缩杆，所述第二固定套管上设有用于固定第二伸缩杆的第二锁紧螺钉。
14.一种利用上述气囊隔震装置的间距控制方法，包括以下步骤：
15.装置安装：将空气弹簧的两端分别与基座及设备平台连接，电涡流位移传感器的探头通过第二支架固定在设备平台上，电涡流位移传感器的被测金属板通过第一支架固定在基座上，被测金属板与设备平台的间距小于探头与设备平台的间距；
16.计算调节行程：空气弹簧未充气时，探头与被测金属板的间距为初始间距h
max
，当空气弹簧充气到达目标间距时，探头与被测金属板之间距离为h0，h0为电涡流位移传感器的线性中点，随着空气弹簧充气，基座与设备平台的间距逐渐增加，探头与被测金属板之间的实际间距h逐渐减小，电涡流位移传感器将采集的实际间距h信息实时发送给空气弹簧内的控制处理器，空气弹簧内的控制处理器计算出调节行程
△
h，调节行程
△
h等于实际间距h与目标间距h0的差值，即
△
h＝h-h0，然后将调节行程
△
h的信息传输给进气电磁阀或排气电磁阀；
17.实际间距调节：空气弹簧根据调节行程
△
h的信息控制进气电磁阀或排气电磁阀打开，进行充气或放气，实现对支撑高度进行调节。
18.优选的，实际间距调节步骤中，
△
h大于0时，进气电磁阀打开，空气弹簧继续充气，实际间距h减小调节行程|
△
h|；
△
h小于0时，排气电磁阀打开，空气弹簧放气，实际间距h增加调节行程|
△
h|。
19.本发明的有益效果是，使用时，随着空气弹簧充气，基座与设备平台的间距逐渐增加，电涡流位移传感器采集的的实际间距逐渐减小，随着空气弹簧放气，基座与设备平台的间距逐渐减小，电涡流位移传感器采集的的实际间距逐渐增加，通过第一支架和第二支架的重叠部分反向测距，能缩小量程，解决常规的电涡流位移传感器量程不足问题，结构简单，安装方便，能节约设备成本，减少设备体积。
附图说明
20.图1为现有技术中空气弹簧未充气时的结构示意图；
21.图2为图1所示的空气弹簧充气到达目标间距时的结构示意图；
22.图3为本发明其中一实施例的空气弹簧未充气的结构示意图；
23.图4为图1所示的空气弹簧充气到达目标间距时的结构示意图。
24.在图中，1、基座；11、第一支架；2、空气弹簧；3、设备平台；31、第二支架；32、支撑杆；41、被测金属板；42、探头。
具体实施方式
25.下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明：
26.请一并参阅图3-4，本实施例提供的气囊隔震装置，包括基座1、空气弹簧2、设备平台3和电涡流位移传感器，所述基座1通过空气弹簧2与设备平台3连接，基座1上设有向设备平台3延伸的第一支架11，所述设备平台3上设有向基座1延伸的第二支架31，所述第一支架11及第二支架31背离固定端的端点间的间距由电涡流位移传感器监测，第一支架11及第二支架31的长度均大于基座1到设备平台3的间距的一半。
27.使用时，随着空气弹簧2充气，基座1与设备平台3的间距逐渐增加，电涡流位移传感器采集的的实际间距逐渐减小，随着空气弹簧2放气，基座1与设备平台3的间距逐渐减小，电涡流位移传感器采集的的实际间距逐渐增加，通过第一支架11和第二支架31的重叠部分反向测距，能缩小量程，解决常规的电涡流位移传感器量程不足问题，结构简单，安装方便，能节约设备成本，减少设备体积。
28.更具体的，所述电涡流位移传感器包括被测金属板41和探头42，所述被测金属板41设于第一支架11背离固定端的一侧，所述探头42通过支撑杆32设于第二支架31背离固定端的一侧，所述探头42与被测金属板41同轴设置，由于电涡流位移传感器的采集装置安装在设备平台上3，探头42固定在设备平台3上更便于布线；可以理解的是，探头42固定在基座1上在上面，被测金属板41固定在下面设备平台3同样可行。
29.更具体的，所述被测金属板41与设备平台3平行设置，以保证测量精度。
30.更具体的，所述第一支架11和/或第二支架31可调节长度；更根据不同使用场景中基座1与设备平台3的间距不同、电涡流位移传感器的线性中点不同调节，可以第一支架11和/或第二支架31的高度，适用范围广，具有良好的推广前景。
31.更具体的，第一支架11和/或第二支架31包括固定套管，所述固定套管内设有可滑动的伸缩杆，所述套管上设有用于固定伸缩杆的锁紧螺钉，拧松锁紧螺钉，将第一支架11和/或第二支架31调节至需要的长度，再拧紧锁紧螺钉即可完成调节，结构简单，操作简便。
32.一种利用上述气囊隔震装置的间距控制方法，包括以下步骤：
33.装置安装：将空气弹簧2的两端分别与基座1及设备平台3连接，电涡流位移传感器的探头42通过第二支架31固定在设备平台3上，电涡流位移传感器的被测金属板通41过第一支架11固定在基座1上，被测金属板41与设备平台3的间距小于探头42与设备平台3的间距；
34.计算调节行程：当空气弹簧2未充气时，基座1与设备平台3的初始间距为l，第一支架11的长度为m，第二支架31的长度为n，第一支架11的长度m与第二支架31的长度n之和大于基座1到设备平台3的间距l，此时探头42与被测金属板41的间距为初始间距h
max
，h
max
《l《m+n《2l，当空气弹簧2充气到达目标间距时，探头42与被测金属板41之间距离为h0，h0为电涡流位移传感器的线性中点；随着空气弹簧2充气，基座1与设备平台3的间距逐渐增加，探头42与被测金属板41之间的实际间距h逐渐减小，将采集的实际间距h实时发送给空气弹簧内的控制处理器，空气弹簧内的控制处理器计算出调节行程
△
h，调节行程
△
h等于实际间距h与目标间距h0的差值，即
△
h＝h-h0，然后将调节行程
△
h的信息传输给空气弹簧；
35.实际间距调节：：空气弹簧根据调节行程
△
h的信息对支撑高度进行调节，
△
h大于0时，空气弹簧2继续充气，实际间距h减小调节行程|
△
h|；
△
h小于0时，空气弹簧2放气，实际间距h增加调节行程|
△
h|。
36.当空气弹簧2没有充气时，探头42与被测金属板41的初始间距l距离最远，约为
30mm，当空气弹簧2充气15mm到达目标间距时，此时探头42与被测金属板41的间距h0约15mm，此时，只需选用线性中点在15mm左右的常规电涡流位移传感器，该型号的电涡流位移传感器探头φ50，最小被测面积φ100，常规线性量程为25mm的电涡流位移传感器与定制款超大线性量程为50mm的电涡流位移传感器相比，探头及被测物尺寸减少近一半，因此，本发明提供的气囊隔震装置能节约设备成本，减少设备一半以上的体积。
37.以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种气囊隔震装置，其特征在于：包括基座(1)、空气弹簧(2)、设备平台(3)和电涡流位移传感器，所述基座(1)通过空气弹簧(2)与设备平台(3)连接，基座(1)上设有向设备平台(3)延伸的第一支架(11)，所述设备平台(3)上设有向基座(1)延伸的第二支架(31)，所述第一支架(11)及第二支架(31)背离固定端的端点间的间距由电涡流位移传感器监测，第一支架(11)及第二支架(31)的长度均大于基座(1)到设备平台(3)的间距的一半。2.如权利要求1所述的气囊隔震装置，其特征在于：所述电涡流位移传感器包括被测金属板(41)和探头(42)，所述被测金属板(41)设于第一支架(11)背离固定端的一侧，所述探头(42)通过支撑杆(32)设于第二支架(31)背离固定端的一侧，所述被测金属板(41)与设备平台(3)的间距小于探头(42)与设备平台(3)的间距。3.如权利要求2所述的气囊隔震装置，其特征在于：所述探头(42)与被测金属板(41)同轴设置。4.如权利要求2所述的气囊隔震装置，其特征在于：所述被测金属板(41)与设备平台(3)平行设置。5.如权利要求1-4中任意一项所述的气囊隔震装置，其特征在于：所述第一支架(11)可调节长度。6.如权利要求5所述的气囊隔震装置，其特征在于：所述第一支架(11)包括第一固定套管，所述第一固定套管内设有可滑动的第一伸缩杆，所述第一固定套管上设有用于固定第一伸缩杆的第一锁紧螺钉。7.如权利要求6所述的气囊隔震装置，其特征在于：所述第二支架(31)可调节长度。8.如权利要求7所述的气囊隔震装置，其特征在于：所述第二支架(31)包括第二固定套管，所述第二固定套管内设有可滑动的第二伸缩杆，所述第二固定套管上设有用于固定第二伸缩杆的第二锁紧螺钉。9.利用如权利要求1所述的气囊隔震装置的间距控制方法，其特征在于，包括以下步骤：装置安装：将空气弹簧的两端分别与基座及设备平台连接，电涡流位移传感器的探头通过第二支架固定在设备平台上，电涡流位移传感器的被测金属板通过第一支架固定在基座上，被测金属板与设备平台的间距小于探头与设备平台的间距；反馈调节行程：空气弹簧未充气时，探头与被测金属板的间距为初始间距h
max
，随着空气弹簧充气，基座与设备平台的间距逐渐增加，探头与被测金属板之间的实际间距h逐渐减小，电涡流位移传感器将采集的实际间距h信息实时发送给空气弹簧，空气弹簧计算出调节行程
△
h，调节行程
△
h为实际间距h与目标间距h0的差值，然后将调节行程
△
h的信息传输给进气电磁阀或排气电磁阀；实际间距调节：空气弹簧根据调节行程
△
h的信息控制进气电磁阀或排气电磁阀打开，进行充气或放气，实现对支撑高度进行调节。10.利用如权利要求9所述的气囊隔震装置的间距控制方法，其特征在于：实际间距调节步骤中，当调节行程
△
h大于0时，进气电磁阀打开，空气弹簧充气，实际间距h减小|
△
h|，当调节行程
△
h小于0时，排气电磁阀打开，空气弹簧放气，实际间距h增加|
△
h|。

技术总结
本发明提供了一种气囊隔震装置及间距控制方法，包括基座、空气弹簧、设备平台和电涡流位移传感器，所述基座通过空气弹簧与设备平台连接，基座上设有向设备平台延伸的第一支架，所述设备平台上设有向基座延伸的第二支架，所述第一支架及第二支架背离固定端的端点间的间距由电涡流位移传感器监测，第一支架及第二支架的长度均大于基座到设备平台的间距的一半；本发明提供的气囊隔震装置结构简单、安装方便，能降低设备成本，节约设备体积。节约设备体积。节约设备体积。


技术研发人员：陈庆 酉佳 谢永清 戴博文
受保护的技术使用者：株洲中车时代电气股份有限公司
技术研发日：2022.01.06
技术公布日：2023/7/20