壓電阻尼器具有滑雪性能

馬薩諸塞州劍橋 -在所謂的“智能結(jié)構(gòu)”技術(shù)的第一個商業(yè)應(yīng)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(xiàn)更好的轉(zhuǎn)向和更快的運行。

滑雪的物理學(xué)涉及滑雪邊緣和雪之間的反應(yīng)。不均勻的雪面會導(dǎo)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(zhuǎn)彎力的能力。“Skis需要阻尼，”ACX總裁Kenneth Lazarus說。“已經(jīng)嘗試了很多技術(shù)，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(shù)。”

與傳統(tǒng)阻尼器不同，ACX器件通過首先將其轉(zhuǎn)換為電能然后使其通過電阻分流器來耗散機(jī)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(qū)動)，但其分流電路已經(jīng)過調(diào)整，只能抑制那些對滑雪性能產(chǎn)生不利影響的振動模式。

自動化技術(shù)東部是東海岸領(lǐng)先的自動化/機(jī)器人貿(mào)易展，提供微軟，IBM洛克希德馬丁等數(shù)百種最新的組件，控制器和取放器。

K2高山產(chǎn)品開發(fā)總監(jiān)Anthony DeRocco解釋說，確定這些模式需要與ACX和波音公司的動態(tài)主義者合作進(jìn)行長時間的研究。例如，只需開發(fā)夾具來固定滑雪板以進(jìn)行振動測試，以便與雪上數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)需要花費數(shù)月時間。整整一年的時間來優(yōu)化Four的設(shè)計。

然而，壓電阻尼器經(jīng)歷了幾次迭代，ACX營銷總監(jiān)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(yīng)。后來的設(shè)計縮減了阻尼并優(yōu)化了其組件的方向響應(yīng)。

阻尼器設(shè)計相對容易的原因來自對ACX智能結(jié)構(gòu)設(shè)計的思考。該公司大約一半的專利涉及該技術(shù)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(jié)合。”

盡管滑雪阻尼器設(shè)計是被動的，但它所基于的智能結(jié)構(gòu)技術(shù)也可用于傳感和施力。為了演示，Bogue將公司的PZT QuickPack(TM)設(shè)備之一連接到變頻電源。通過設(shè)備連接電源以獲得彎曲響應(yīng)，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(shè)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(yīng)并粘合到表面，可產(chǎn)生高達(dá)70 lbf的壓力。

ACX已經(jīng)開展了多項計劃，將該技術(shù)用于主動噪聲抑制，傳感器，閥門執(zhí)行器和精密運動控制應(yīng)用。公司總裁Lazarus解釋說，執(zhí)行器和控制器的共同定位大大簡化了系統(tǒng)設(shè)計。例如，智能結(jié)構(gòu)噪聲抑制系統(tǒng)可能不需要數(shù)字信號處理器。“我們攻擊源頭的振動，而不是它產(chǎn)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(jī)會在易于理解的應(yīng)用中證明智能結(jié)構(gòu)具有商業(yè)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(jìn)”側(cè)切--K2的DeRocco承認(rèn)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(wěn)定，”他說。“這是一種新型的高性能滑雪板。”