提高挤压式磁流变液被动隔振器的阻尼力的方法及隔振器

摘要

本发明公开了提高挤压式磁流变液被动隔振器的阻尼力的方法及隔振器，通过多个含通孔的永磁铁片磁极相异布置形成多个腔室，相邻磁铁片上的通孔错开布置；磁流变液通过通孔流入或流出腔室并挤压悬浮颗粒形成的链状排布，磁场下的上述链状排布在受到挤压时形成对磁流变液的阻滞力，上一级腔室的一部分磁流变液被挤压入下一个腔室，以上各腔室阻滞力总和即为所述挤压式磁流变液被动隔振器的阻尼力。本发明的优点：克服了现有的半主动磁流变阻尼器在工作期间刚度小、对突发供电故障时阻尼急剧丢失、对电能的依赖以及相应工作部件散热能力差等缺陷与不足。

说明书

技术领域

本发明涉及一种被动设备，具体涉及一种应用智能磁流变材料且具有速度--磁场强度依赖的被动隔振器的结构设计。

背景技术

磁流变液是一种流变特性可控的新型智能材料，在无外界磁场作用时，其具有良好的流动性，而在施加外磁场后，磁流变液可以在毫秒级的时间内从磁性颗粒无序分布的状态转变成沿磁场线方向的链状或柱状微结构，使其表观粘度增加两个数量级以上，呈现类固体的力学性质。一般半主动磁流变阻尼器是以磁流变液作为阻尼器的工作液，并在阻尼器的活塞上缠绕多匝线圈，其中通上电流后产生的磁场作用于磁流变液，通过控制励磁线圈中的电流来改变磁流变液的粘度，实现阻尼可控的目的，根据磁流变液在阻尼器中的受力状态和流动形式的不同，磁流变阻尼器又可分为流动、剪切、挤压模式以及这三种模式的任意组合。虽然磁流变智能材料制作的半主动阻尼器具有响应快、结构简单、阻尼力连续顺逆可调、易与计算机结合实现智能控制等优点，但依然有着活塞上下部空间内磁流变液中悬浮颗粒沉降、对电能依赖、抗突发供电故障能力差、刚度小，长时间工作发热散热差等缺点。

发明内容

为了克服现有的半主动磁流变阻尼器在工作期间刚度小、对突发供电故障时阻尼急剧丢失、对电能的依赖以及相应工作部件散热能力差等缺陷与不足，本发明提出一种挤压式磁流变液被动隔振器，具体技术方案如下：

提高挤压式磁流变液被动隔振器的阻尼力的方法，通过多个含通孔的永磁铁片磁极相异布置形成多个腔室，相邻磁铁片上的通孔错开布置；磁流变液中的磁性颗粒在两永磁铁片中间形成的轴向磁场中呈链状排布；由于活塞的振动位移作用，磁流变液通过通孔流入或流出腔室并挤压悬浮颗粒形成的链状排布，磁场下的上述链状排布在受到挤压时形成对磁流变液的阻滞力，上一级腔室的一部分磁流变液被挤压入下一个腔室，这个过程重复到磁流变液流被挤压出活塞内部的腔室空间，以上各腔室阻滞力总和即为所述挤压式磁流变液被动隔振器的阻尼力，且该阻尼的大小与活塞的运动速度和腔室里磁场的强度正相关。

本发明还公开了一种挤压式被动磁流变液隔振器，包括底端盖、缸壁及上端盖组成的空间；所述空间内设置活塞柱，磁铁片与铝质隔挡片交替通过花键配合安装到活塞柱上，磁铁片设置通孔，磁铁片磁极相异布置形成多个腔室；两端的磁铁片外侧设置上活塞板和下活塞板；活塞柱的一端与底端盖间设置弹簧，活塞柱的另外一端穿过上端盖且与上端盖间套设弹簧。

活塞柱与活塞杆连接，活塞杆穿过上端盖且套设弹簧。

相邻磁铁片的通孔与磁铁片圆心连线的圆心角为90度。

所述活塞柱通过双头螺栓与活塞杆连接。

本发明的优点：克服了现有的半主动磁流变阻尼器在工作期间刚度小、对突发供电故障时阻尼急剧丢失、对电能的依赖以及相应工作部件散热能力差等缺陷与不足。

附图说明

图1是本发明实例的挤压式磁流变液被动隔振器提供挤压阻尼的原理示意图，其中图1.b是图1.a的剖视图；

图2是本发明实例的挤压式磁流变液被动隔振器结构的俯视图；

图3是图2的A-A剖视图；

图4是图3的B-B剖视图；

图5是图3中C处局部放大图；

图6是带花键的三维活塞柱结构图(其上重要部分被标记为花键柱)

图7、8分别是重要的自设计零件—永磁铁片和铝质隔挡片结构图；

图3中：1活塞柱，2下活塞板，3磁铁片，4铝质隔挡片，5弹簧，6底端盖，7上活塞板，8活塞杆，9上端盖，10缸壁，11六角头螺，12双头螺柱，图3中大量无规则分布的小圆点表示磁流变液14,13为Φ通孔,15为密封圈，16为腔室。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

本发明提供的挤压式磁流变液被动隔振器，包括上述所有的11类定制或外购的零部件。本文提出的结构中以活塞柱1为中心，将带花建孔的磁铁片3和铝质隔挡片4交替地通过花键(见图7)配合安装到活塞柱1上，并且相邻磁铁片3的通孔(Φ与Φ1，Φ1与Φ2)错开布置，由于花键为圆周上均布的四键，故而错开布置后的相邻磁铁片的通孔中心连线自然成90°，如原理示意图1.a所示(花键在该视图下不可见)。沿着图1.a中的点画线得到阶梯剖视图1.b(剖视轨迹O-O避开了隔挡片4)。图1.b中可以看到三个磁铁片3形成了腔室R1，R2，最后在磁铁片3两端装入下活塞板2和上活塞板7，这样整体构成一个夹层式活塞，两端的下活塞板2、上活塞板7有隔磁和增加该夹层式活塞端面强度的作用。当该夹层式活塞向上(下)运动时，如图1.b中箭头所示，磁流变液会由Φ通孔13先流入腔室R1，由于磁流变液中的悬浮颗粒在磁铁片形成的磁场中呈链状分布，流入的磁流变液会挤压冲击呈链状的悬浮颗粒，由相关的流体力学知识可知，这个过程会产生较大的粘滞阻力，但其大小还不足以阻滞流体的流动，这样原腔室R1中的一部分磁流变液就会经Φ1孔被挤压入腔室R2，然后再重复上述过程，直到磁流变液从夹层式活塞R2腔室流出。磁流变液在各腔室的流动产生的粘滞阻力的总和构成本发明的阻尼。显然腔室越多，能提供的阻尼越大。图3中活塞上下端面安装的弹簧用于提供刚度。故而本发明可以做到隔振器的阻尼和刚度两项指标的兼顾。

上述挤压式磁流变液被动隔振器中各零件之间的配合如图3所示,活塞柱1和下活塞板2通过活塞柱1上花键结构形成配合；磁铁片3与铝质隔挡片4交替通过花键配合安装到活塞柱1上，铝质隔挡片4与磁铁片3的接触面压入有密封圈以保证密封；上活塞板7同样通过花键配合安装到活塞柱1上；活塞杆8与活塞柱1通过中心处预制好的螺纹孔用双头螺柱12实现连接；弹簧5与底端盖6，上端盖9上相应位置的孤岛圆柱实现连接，且与活塞柱1，活塞杆8同轴心；缸壁10与底端盖6，上端盖9在既定分布的螺纹孔处通过螺栓11进行连接；下活塞板2，上活塞板7，底端盖6，上端盖9四者与缸壁10内表面接触的既定位置均压入有O型密封圈；活塞杆8与缸壁9接触的既定位置压入有O型密封圈；

其次，上述挤压式磁流变液被动隔振器结构中下活塞板2，磁铁片3，铝质隔挡片4，上活塞板7与活塞柱1通过花键配合形成夹层式活塞，铝质隔挡片4隔开两相邻磁铁片以形成磁流变液腔室R(这里共形成有4个)，而位于两端的上活塞板7、下活塞板2则提供隔磁和增强夹层式活塞强度的功用。

再次，将形成一个图1.b所示的腔室的两相邻磁铁片上的Φ通孔不同轴心布置，由于花键是圆周向均布的四键，故而通孔Φ与Φ1，Φ1与Φ2必然错开90°。磁铁片3与缸壁10之间是小间隙配合，上活塞板7、下活塞板2与缸壁10之间是过渡配合，以便活塞整体移动，并压入有密封圈。

再次，形成一个图1.b所示腔室的两相对磁铁面磁极相反。

最后，底端盖6，上端盖9的孤岛圆柱结构边缘处设计有小凸起环带(如局部放大图5所示)，防止弹簧5与底端盖6，弹簧5与上端盖9出现松脱或相对位移，且初始时弹簧5处于微压缩状态。