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壓電阻尼器具有滑雪性能

2019-04-07 15:05:40 來源:

馬薩諸塞州劍橋 -在所謂的“智能結構”技術的第一個商業應用中,位于華盛頓州Vashon島的K2公司的K2 Four滑雪板采用了劍橋Active Control eXperts(ACX)公司的壓電阻尼模塊。 , 嘛。阻尼器選擇性地減少振動以改善邊緣控制,從而實現更好的轉向和更快的運行。

滑雪的物理學涉及滑雪邊緣和雪之間的反應。不均勻的雪面會導致滑雪板振動,減少邊緣與冰的接觸面積,并降低滑雪者控制轉彎力的能力。“Skis需要阻尼,”ACX總裁Kenneth Lazarus說。“已經嘗試了很多技術,但壓電阻尼器是第一個不引人注意且相對不受溫度影響的技術。”

與傳統阻尼器不同,ACX器件通過首先將其轉換為電能然后使其通過電阻分流器來耗散機械能作為熱量。尺寸約為6.62 x 1.66 x 0.07英寸,可提供超過30%的阻尼。是什么讓它“聰明”?雖然是純粹的無源器件(壓電材料不是為了抵消振動而驅動),但其分流電路已經過調整,只能抑制那些對滑雪性能產生不利影響的振動模式。

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K2高山產品開發總監Anthony DeRocco解釋說,確定這些模式需要與ACX和波音公司的動態主義者合作進行長時間的研究。例如,只需開發夾具來固定滑雪板以進行振動測試,以便與雪上數據相關聯需要花費數月時間。整整一年的時間來優化Four的設計。

然而,壓電阻尼器經歷了幾次迭代,ACX營銷總監Adam Bogue說。一次嘗試提供了太多阻尼;滑雪測試人員稱它沒有反應。后來的設計縮減了阻尼并優化了其組件的方向響應。

阻尼器設計相對容易的原因來自對ACX智能結構設計的思考。該公司大約一半的專利涉及該技術的制造工藝,該工藝將脆性壓電元件和電子電路集成在一個靈活的封裝中。該封裝減少了陶瓷壓電材料中的裂縫傳播,并允許任何表面安裝電子元件包含在控制電路中。Bogue說,“這是壓電和柔性電路的結合。”

盡管滑雪阻尼器設計是被動的,但它所基于的智能結構技術也可用于傳感和施力。為了演示,Bogue將公司的PZT QuickPack(TM)設備之一連接到變頻電源。通過設備連接電源以獲得彎曲響應,它開始像快速加熱和冷卻的雙金屬片一樣擺動。這個四英寸長的設備的自由端橫跨一端,橫跨整個半英寸。QuickPac連接用于拉伸 - 壓縮響應并粘合到表面,可產生高達70 lbf的壓力。

ACX已經開展了多項計劃,將該技術用于主動噪聲抑制,傳感器,閥門執行器和精密運動控制應用。公司總裁Lazarus解釋說,執行器和控制器的共同定位大大簡化了系統設計。例如,智能結構噪聲抑制系統可能不需要數字信號處理器。“我們攻擊源頭的振動,而不是它產生的噪音,”他說。

至于該公司與K2的合作,Lazarus表示,他很高興有機會在易于理解的應用中證明智能結構具有商業可行性。雖然滑雪制造包括其他問題 - 四滑雪包括所謂的“激進”側切--K2的DeRocco承認ACX阻尼器的重要性。“在198厘米處,它和207英尺長的滑雪板一樣穩定,”他說。“這是一種新型的高性能滑雪板。”

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