CN101514734B - 空气传压式磁流变阻尼器 - Google Patents

Abstract

空气传压式磁流变阻尼器是一种用于减小航空航天、机械、车辆或土木结构振动的智能控制装置，该装置能够提供可变阻尼力。主件(1)主要由主件外筒(14)、主件活塞(5)和主件活塞杆(17)组成，附件(2)主要由左弯管(31)、右弯管(3)、一个变间隙的阻尼管道(4)和电磁线圈(19)组成。主件活塞(5)左右两侧的腔体分别与附件的左弯管(31)、右弯管(3)贯通连接，形成气体传压通道，该阻尼器通过贯通的气体传压通道传递主件和附件上面的作用力。可根据改变电磁线圈的匝数、磁流变液的种类、阻尼管道的长度和阻尼管道的内径来调节阻尼器的最大出力以满足设计的要求，避免了磁流变液的大量使用，大大减少了阻尼器的造价，也解决了阻尼器的渗漏问题。

Description

空气传压式磁流变阻尼器

技术领域

本发明是一种用于航空航天、机械、车辆或者土木建筑的结构减振(震)的阻尼器，尤其是一种能提供可变阻尼和可变刚度的磁流变智能阻尼器。

背景技术

减少广泛存在于航空航天、机械、车辆和土木工程中结构的振动是一个非常重要的研究领域，过大的振动反应可能导致结构难以使用、载客不舒服、甚至结构破坏或灾难性的后果。采用结构振动控制技术(即在结构中加设各种控制装置)减小结构的振动反应是最为常用的技术之一。目前结构振动控制装置分为被动控制、主动控制和半主动控制三种控制方式。其中被动控制发展最为成熟，研发也多集中于被动减振(震)装置，这些装置虽具有构造相对简单，无需调节特性的优点，却存在自适应性差的缺点。主动控制装置与半主动控制装置属于智能减振装置，它克服了被动减振装置自适应性差的缺点，但是主动控制需要较大的动力源，而半主动控制克服了两者的缺点，保留了两者的优点，成为振动控制装置最有生命力的发展方向。

磁流变液是一种性能优良的智能材料，磁流变液在可变磁场作用下，流体的动力粘度可发生较大变化，当输入不同外加电流时，磁流变液将呈现出不同的剪切屈服应力。磁流变阻尼器正是运用磁流变液的可调特性而制作成的一种智能减振装置，该装置能够根据结构的实际变形和外部激励，按照特定的控制规律，控制外加电源，从而在瞬间改变阻尼器的特性参数以使结构达到最好的减振效果。

目前的磁流变阻尼器均采用磁流变液灌满外筒和活塞所围腔体的做法，当活塞杆往复运动时，磁流变液容易发生渗漏。同时灌满外筒和活塞所围腔体的做法需要大量的磁流变液，磁流变液价格昂贵，这一直是困扰磁流变阻尼器取得广泛应用的瓶颈问题之一。

发明内容

技术问题：本发明的目的是开发一种构造简单、防渗漏能力强、价格低廉、安装拆卸方便、适用范围广、减震效果卓越的空气传压式磁流变阻尼器。

技术方案：本发明的空气传压式磁流变阻尼器包括主件和附件两部分，主件包括主件外筒、主件活塞、缸体和主件活塞杆，附件包括左、右弯管、一个变间隙的阻尼管道和电磁线圈；在主件中，主件外筒的右端与右密封套筒连接，右密封套筒上面有一个螺纹孔道与附件中的右弯管连接；主件活塞杆穿过右密封套筒与中间有螺栓孔的连接板连接，在主件活塞杆与右密封套筒之间有橡胶密封圈，在主件的左侧的左密封套筒上面有一个螺纹孔道与附件的左弯管连接，在左密封套筒上有一螺栓孔，与外界装置相连接；主件活塞左右两侧的腔体分别与附件的左弯管、右弯管贯通连接，形成气体传压通道；附件中左弯管、右弯管与中间变间隙的阻尼管道采用螺纹套管连接，变间隙的阻尼管道的中部缠绕电磁线圈，在变间隙的阻尼管道内两个活塞之间充满磁流变液，在两个活塞外侧有两个限制活塞行程的限位器，在附件的外筒上面有两个液体注入口，磁流变液通过注入口注入变间隙的阻尼管道中，注入口上面有密封性良好的螺帽。

附件的电磁线圈连接可调电源，根据不同的激励可以改变输入电流，从而产生不同的阻尼力。

可以通过改变电磁线圈的匝数、磁流变液的种类、阻尼管道的长度或内径来调整阻尼器的最大出力。

本装置能够通过外界的作用力推动主件活塞往复运动，活塞通过挤压缸体中的空气，传递作用力到附件中磁流变液外侧的活塞上，最终推动磁流变液的运动。同时根据不同的激励可以改变输入电流，进而改变磁流变液的动力粘度，产生不同大小的阻尼力。

当设计空气传压式磁流变阻尼器时，能够根据其应用场合确定最大阻尼力，可以通过改变外加线圈的匝数、磁流变液的种类、阻尼管道的长度和阻尼管道孔洞的直径达到所需求的最大阻尼力，从而保证了阻尼器良好的可调性和适用性。

外界的作用力引起主件中的活塞往复运动，挤压缸体中的空气从而推动附件中磁流变液往复运动，无需整个腔体灌满磁流变液来传递力量，从而避免了传统的磁流变阻尼器和流体阻尼器在主件中的活塞杆和外筒接触处易发生渗漏的问题。

该装置仅需在变间隙的阻尼管道中灌注少量磁流变液，避免了在主件中大量使用磁流变液，从而大大节约了昂贵磁流变液的使用，降低了该装置的造价。

有益效果：本发明的空气传压式磁流变阻尼器为智能减振装置，具有减震效果卓越、防渗漏能力强、价格低廉、构造简单、安装拆卸方便、适用范围广的优点；同纯磁流变阻尼器相比，该空气传压式磁流变阻尼器中使用空气传递外界作用力，该设计解决了磁流变阻尼器的渗漏问题；同时仅在附件变间隙的阻尼管道中使用磁流变液，节约了大量的磁流变液，大大降低了磁流变阻尼器的造价。该阻尼器可广泛用于航空航天、机械、车辆和土木等工程减振应用中。

附图说明

图1为本发明的剖面结构示意图。

图中有：主件1、附件2、左弯管31、右弯管3、阻尼管道4、主件活塞5、缸体6、螺纹孔7、活塞8、液体注入口9、磁流变液10、螺纹套管11、连接板12、密封橡胶圈13、主件外筒14、附件外筒15、右密封套筒16、主件活塞杆17、螺帽18、电磁线圈19、左密封套筒20、限位器21。

图2为A-A剖面结构示意图。

图3为B-B剖面结构示意图。

具体实施方式

本发明的空气传压式磁流变阻尼器由主件1和附件2组合而成。主件主要由主件外筒14、主件活塞5、主件活塞杆17、缸体6、右密封套筒16、左密封套筒20等组成，附件2由左弯管31、右弯管3、活塞8、一个变间隙的阻尼管道4、液体注入口9、磁流变液10、螺纹套管11、限位器21、附件外筒15、螺帽18、电磁线圈19等部分组成。右密封套筒16上面有一个螺纹孔与附件2的弯管3连接，主件活塞杆17穿过了右密封套筒16与中间有螺栓孔7的连接板12连接，在主件活塞杆17与右密封套筒16之间有橡胶密封圈13。在主件1的左侧：同样左密封套筒20上面有一个螺纹孔与附件2的左弯管31连接，在左密封套筒20上有一螺栓孔7，两端的螺栓孔7均与外界装置相连接。主件活塞5左右两侧的腔体分别与附件的左弯管31、右弯管3贯通连接，形成气体传压通道。附件2中左弯管31、右弯管3与中间变间隙的阻尼管道4采用螺纹套管11连接，变间隙的阻尼管道4的中部缠绕电磁线圈19，在变间隙的阻尼管道4内两个活塞8之间充满磁流变液10。当外界振动激励引起主件活塞往复运动，从而改变连接左、右密封套管处的气压差，进而推动附件中磁流变液10的流动，根据外界振动的大小，改变输入给电磁线圈19的电流以改变变间隙阻尼管道4的磁场，从而改变磁流变液10的动力粘度，改变阻尼力，这样便达到了根据外界激励的大小实时改变阻尼力的智能减振效果。电磁线圈19是通过连接可调电源来改变输入电流的，该磁流变阻尼器的可调电流范围一般为0～2.5A。

本发明的空气传压式磁流变阻尼器因应用场合不一样，所设计的最大阻尼力也不一样。当设计最大阻尼力时，可以通过改变外加线圈的匝数、磁流变液的种类、阻尼管道的长度和阻尼管道孔洞的直径达到所需求的最大阻尼力，从而保证了阻尼器良好的可调性和适用性。该磁流变阻尼器阻尼管道的长度一般为50～800mm，阻尼管道孔洞的直径一般为0.8～6.0mm，。

本发明的空气传压式磁流变阻尼器左弯管31、右弯管3把主件1和附件2连接成一个整体，通过空气传压的方式能够有效传递主件活塞5的作用力到附件2内的活塞8上，因为没有在主件缸体6内灌注磁流变液，因此活塞杆17和密封套筒16之间不会发生磁流变液渗漏。

本发明的空气传压式磁流变阻尼器仅需在变间隙的阻尼管道4中灌注少量磁流变液10，避免了在主件中大量使用磁流变液，从而大大节约了昂贵磁流变液的使用，降低了该装置的造价。

本发明的空气传压式磁流变阻尼器在附件2的两个活塞8外侧有两个限制活塞行程的限位器21，以限制阻尼器的过大位移而发生破坏。在附件2的外筒15上面有两个液体注入口9，磁流变液10可以通过注入口9的一端注入变间隙的阻尼管道4中，直到另一端的注入口9处磁流变液冒出，再旋紧密封性良好的螺帽18，从而保证了磁流变液10的密实性，在阻尼管道中不会有气泡产生。

Claims (5)

1.空气传压式磁流变阻尼器，该装置包括主件(1)和附件(2)两部分，主件(1)包括主件外筒(14)、主件活塞(5)、缸体(6)和主件活塞杆(17)，附件(2)包括左弯管(31)、右弯管(3)、一个变间隙的阻尼管道(4)和电磁线圈(19)；在主件(1)中，主件外筒(14)的右端与右密封套筒(16)连接，在主件活塞杆(17)与右密封套筒(16)之间有橡胶密封圈(13)，主件活塞(5)左右两侧的腔体分别与附件的左弯管(31)、右弯管(3)贯通连接，变间隙的阻尼管道(4)的中部缠绕电磁线圈(19)，其特征在于，右密封套筒(16)上面有一个螺纹孔道与附件(2)中的右弯管(3)连接；主件活塞杆(17)穿过右密封套筒(16)与中间有螺栓孔(7)的连接板(12)连接，在主件(1)的左侧的左密封套筒(20)上面有一个螺纹孔道与附件(2)的左弯管(31)连接，在左密封套筒(20)上有一螺栓孔(7)，与外界装置相连接；形成气体传压通道；附件(2)中左弯管(31)、右弯管(3)与中间变间隙的阻尼管道(4)采用螺纹套管(11)连接，在变间隙的阻尼管道(4)内两个活塞(8)之间充满磁流变液(10)，在两个活塞(8)外侧有两个限制活塞行程的限位器(21)，在附件(2)的外筒(15)上面有两个液体注入口(9)，磁流变液(10)通过注入口(9)注入变间隙的阻尼管道(4)中，注入口(9)上面有密封性良好的螺帽(18)。

2.根据权利要求1所述的空气传压式磁变阻尼器，其特征在于附件(2)的电磁线圈(19)连接可调电源，根据不同的激励可以改变输入电流，从而产生不同的阻尼力。

3.根据权利要求1所述的空气传压式磁变阻尼器，其特征在于通过空气传压的方式传递主件活塞(5)上的作用力到附件的活塞(8)上，在主件缸体(6)内无磁流变液，活塞杆(17)和密封套筒(16)之间不会发生磁流变液渗漏。

4.根据权利要求1所述的空气传压式磁变阻尼器，仅需在变间隙的阻尼管道(4)中灌注少量磁流变液。

5.根据权利要求1所述的空气传压式磁变阻尼器，其特征在于可以通过调整电磁线圈(19)的匝数、磁流变液(10)的种类、阻尼管道(4)的长度或内径来调整阻尼器的最大出力。

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