新型電磁減振器的原理及其分析

任豐蘭 李譚喜

摘?要：經編機的振動是影響坯布質量好壞的關鍵因素之一，目前，國內外生產的經編機采用的減振器存在阻尼小和容易疲勞失效的缺陷。為此，設計了一種新型電磁減振器，利用彈簧和線圈產生的安培力來實現兩次減振，有效地解決經編機振動問題，達到最佳減振效果。

關鍵詞：經編機;電磁減振器;安培力

中圖分類號：U463.335?文獻標識碼：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：先進制造技術。

0?引言

經編機的振動是影響坯布質量好壞的關鍵因素之一，目前，國內外生產的經編機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，共振放大系數多在10倍以上，在達到共振時產生過度的振動響應，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，國內外學者展開了大量的研究，王寶根發明了一種磁鐵減振器，它含有內芯、外膽、磁鐵、固定板，在內芯和外膽的前、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，產生一定的排斥力[2]。英國菲利普·雷蒙德·邁克爾·登內發明了一種電磁減振器[3];張勇、張宗鑫發明了汽車電磁減振器，它通過電磁感應現象，產生的感應電流，利用感應電流產生反抗永磁體運動的磁場，來削弱車架與車轎之間的機械振動，達到減振的目的。

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，利用彈簧產生的力和通電線圈在磁場中產生安倍力來實現兩次減振，并通過微機控制實現經編機振動的在線實時調節，達到最佳減振效果。

1?經編機用新型電磁減振器的結構和工作原理

1.1?結構

如圖1所示，為該電磁減振器結構，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主要是承受住經編機所受的力，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

電磁減振器以其內部永久磁鐵為工作介質，利用彈簧產生的彈簧力作為第一緩沖，實現減振，利用通電線圈在磁場中產生的安倍力作為第二緩沖，實現第二次減振，并通過微機控制實現經編機振動的在線實時調節，實現經編機的二次減振調節，達到最佳減振效果。

2?電磁減振器的減振力的產生及工作過程

2.1?電磁減振力的產生

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

2.2?電磁減振器的工作過程

電磁減振器以其內部永久磁鐵為工作介質，內部安培力的變化決定減振器的阻尼作用，當無電流時，彈簧承受著支撐板上所有的力，當產生振動時，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備的振動，彈簧組是第一緩沖體，當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，此時產生的安培力作為第二緩沖體發揮緩沖作用，當沖擊力過大，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，發送給在線控制系統，在線控制系統根據位移大小進行電流調節，增強其吸振減振效果。

3?電磁減振器數學模型的建立

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

忽略上支撐板的質量，其運動的微分方程為

式中：m1、k1、x1分別為經編機的動質量、剛度、位移;F安為線圈產生的安倍力;F1為經編機受到的激勵力，即所產生的振動力;Fd為經編機自身的重力。

由式（1）可知，當經編機的激振力F1不大的時候，F安=0，由彈簧組作為第一緩沖體發揮緩沖作用，系統的微分方程變為

當經編機的激振力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安≠0位置傳感器檢測出其位移的變化，發送給在線控制系統，在線控制系統根據其位移通過電流調節F安的大小，此時產生的安培力作為第二緩沖體發揮緩沖作用，增強其吸振減振效果。

4?電磁減振器的檢測流程

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

5?結論

新型電磁減振器以彈簧和線圈產生的安倍力作為緩沖體，實現二次緩沖、減振，并實現微機的在線控制，有效抑制了振動的發生，具有較好的理論價值和應用前景。

參考文獻：

[1] 萬宏強，王益軒，姚敏茹.經編機用新型高阻尼減振器的研制[J].針織工業，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.車輛懸架的電磁減振器：CN1367744[P].2002-09-04.