CN101839299A - 二维磁流变阻尼器 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种二维磁流变阻尼器，其包括中部有凹腔且轴向有等径通孔的外壳和芯部；芯部安装在外壳的等径通孔内，芯部的中部嵌入外壳中部的凹腔中，在外壳的内圆周面与芯部的外内圆周面及外壳中部的凹腔与芯部的上、下面之间留有间隙，在间隙内充满磁流变液或磁流变脂，在外壳或/和芯部安装有磁场发生器；外壳中的芯部可在径向作任意运动；调节磁场发生器输出的磁场强度使外壳中磁流变液或磁流变脂的粘度发生变化，使芯部在径向作任意运动时的阻尼力也发生改变，使二维磁流变阻尼器的阻尼力得到控制。
Description
技术领域
本发明涉及磁流变阻尼器技术领域。
背景技术
现有已公开的磁流变阻尼器主要分两大类：一类是直线式，另一类是旋转式，这两类磁流变阻尼器都有其明确的适用范围，如旋转式磁流变阻尼器适用于各种旋转运动的减振场合，而直线式磁流变阻尼器则适用于往复运动的减振场合，这两类磁流变阻尼器由于受其结构的限制匀不能独立适用于二维平面运动的减振场合。
发明内容
本发明的目的在于提出一种二维磁流变阻尼器，解决现有磁流变阻尼器不能独立适用于二维平面运动的减振场合。
本发明的技术方案如下：
一种二维磁流变阻尼器，其包括外壳和装在外壳内的芯部。
所述芯部具有芯轴和在芯轴上等距离分布的至少两层径向柱盘，所述芯轴中心具有通孔。
所述外壳为圆柱筒形，具有中心通孔，并在筒体上轴向等距离分布至少一层径向的凹腔，所述凹腔将圆柱筒内腔分成上下至少两层环形腔。
所述芯部装在外壳的中心通孔中，芯部的一层径向柱盘正好与圆柱筒内的一层环形腔对应，各层径向柱盘分别装进各自对应的环形腔中，而筒体上的凹腔正好伸进芯部的两层径向盘柱之间的位置，芯部在外壳中能在其径向作任意运动。
在径向柱盘的上下表面与对应环形腔的上下内壁之间留有容纳磁流变液或磁流变脂通过的间隙，在径向柱盘的外圆表面与环形腔的外侧内壁之间，以及筒体上的凹腔底面与芯部的芯轴外圆周面之间留有容纳磁流变液或磁流变脂的空间，在所述的间隙和空间内注入磁流变液或磁流变脂。
所述芯部的最上一层径向柱盘的上表面和最下一层径向柱盘的下表面与外壳之间设置有环形定位装置和环形密封装置。
在所述芯部或/和外壳上安装有环形磁场发生器。
当外壳中的芯部在径向作任意方向上的直线运动时，芯部外圆周面与外壳内圆周面间的磁流变液或磁流变脂受到挤压后向与芯部运动相反的方向流动，使这部分磁流变液或磁流变脂工作在挤压模式；而在外壳中部的凹腔与芯部径向柱盘间隙中的磁流变液或磁流变脂，则因受到外壳凹腔和芯部径向柱盘的相对直线运动而工作在剪切模式；当外壳中的芯部作旋转运动时，处于外壳中部凹腔与芯部径向柱盘间隙中的磁流变液或磁流变脂，则因受到外壳凹腔和芯部径向柱盘的相对旋转运动而工作在剪切模式；当外壳中的芯部在径向作任意运动时，间隙中的磁流变液或磁流变脂的工作模式可按上述直线和旋转两种运动方式进行分解或合成，此处不再赘述。
当环形磁场发生器没有工作时，外壳中磁流变液或磁流变脂粘度低而流动性好，芯部在外壳中运动时的阻尼力小；当环形磁场发生器工作后，外壳中磁流变液或磁流变脂粘度变高且外壳中部凹腔与芯部径向柱盘间隙中的磁场强度提高，使芯部在外壳中运动时受到的阻尼力变大，从而使二维磁流变阻尼器的阻尼力得到控制。与现有的磁流变阻尼器相比，本发明的二维磁流变阻尼器是一种全新结构的磁流变阻尼器，是一种能独立适用于二维平面运动的减振场合的磁流变阻尼器，使目前采用多个磁流变阻尼器来完成二维平面运动的减振系统得到简化。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图。
图2是图1的俯视图。
图3是本发明用于大跨度钢索减振的安装示意图
图4是本发明的另一种结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实例详细说明本发明的结构：
大跨度钢索减振一直是业内难以解决的技术问题，在不考虑钢索轴向伸长时，钢索的径向振动是一个复杂的二维平面振动，本发明的二维磁流变阻尼器可用于解决此类振动的减振。
参见图1，由高导磁材料构成的芯部2被嵌入到由不导磁材料构成的外壳1内。
芯部2具有芯轴201和在芯轴上等距离分布的两层径向柱盘202，芯轴201中心具有对钢索作径向约束的通孔3。
外壳1为圆柱筒形，具有中心通孔，并在筒体上轴向等距离分布一层径向的凹腔101，所述凹腔101将圆柱筒内腔分成上下两层环形腔102。
芯部2嵌装在外壳1的中心通孔中，芯部2的一层径向柱盘202正好与圆柱筒内的一层环形腔102对应，各层径向柱盘202分别装进各自对应的环形腔102中，而筒体上的凹腔101正好伸进芯部2的两层径向盘柱202之间位置。在径向柱盘202的上下表面与对应环形腔102的上下内壁之间留有容纳磁流变液或磁流变脂通过的间隙，在径向柱盘202的外圆表面与环形腔102的外侧内壁之间，以及筒体上的凹腔底面与芯部的芯轴外圆周面之间留有容纳磁流变液或磁流变脂的空间，在芯部2与外壳1的间隙中充满磁流变液或磁流变脂8后，在芯部2的外圆周面与外壳1的内圆周面形成了两个磁流变液或磁流变脂的环形挤压通道9和10，以及两个磁流变液或磁流变脂的环形剪切面11。
在芯部2的最上一层径向柱盘202的上表面和最下一层径向柱盘202的下表面与外壳1之间设置有环形定位装置5，用于保证芯部2与外壳1在轴向不发生窜动，还设置环形密封装置6将磁流变液或磁流变脂8约束在芯部2与外壳1的间隙中。环形磁场发生器7固定在外壳1的凹腔101内。
参见图3，钢索20径向固定在芯部2的通孔3中，外壳1固定在支架19上。
当环形磁场发生器7不工作时，间隙中的磁流变液或磁流变脂8呈流体状态而流动性好，钢索在带动芯部2向右运动时，芯部2的外圆周面与外壳1的内圆周面间(即环形挤压通道9、10内)的磁流变液或磁流变脂，由于受到芯部2的外圆周面的挤压，将通过环形挤压通道9、10和环形剪切面11流向芯部2的左侧，芯部2向右运动时所受到的阻尼力较小。
当环形磁场发生器7工作时，间隙中的磁流变液或磁流变脂8呈半固体状态，钢索20在带动芯部2向右运动时，一部分磁流变液或磁流变脂受到芯部2的外圆周面的挤压，直接通过环形挤压通道9、10流向芯部2的左侧；另一部分磁流变液或磁流变脂会在环形剪切面11内受到外壳凹腔面与芯部径向柱盘面相对运动时产生的剪切作用后，流向芯部2的左侧；由于此时间隙中的磁流变液或磁流变脂8呈半固体状态，且环形剪切面11中的磁场强度较大，因此，芯部2向右运动时所受到的阻尼力较大；电源控制器12通过引出线13对环形磁场发生器7进行控制，调节电源控制器12的输出电流即可调节环形磁场发生器7所产生的磁场强度，从而调节芯部2与外壳1发生相对运动时的阻尼力。
当钢索20带动芯部2在外壳1中作旋转运动时，因处于环形剪切面11间的磁流变液或磁流变脂在磁场作用下而工作在剪切状态，使芯部2受到的旋转阻尼力较大。当外壳1中的芯部2在径向作任意运动时，间隙中的磁流变液或磁流变脂8的工作模式可按上述直线和旋转两种运动方式进行分解或合成，此处不再赘述。综上所述固定在芯部2的通孔3中的钢索20，无论发生何种方式的振动都会带动芯部2运动，芯部2的运动又会受到外壳1内磁流变液或磁流变脂阻尼力的约束，从而实现二维磁流变阻尼器对钢索径向振动的减振目的。
图4是本发明的另一种结构示意图。其中：芯部上的环形磁场发生器15、16的引出线14通过引出孔18引出后与电源控制器12相连，环形磁场发生器15、16的外圆周上有保护层17，其余同图1。
Claims (2)
1.一种二维磁流变阻尼器，其包括外壳和装在外壳内的芯部；
其特征在于：
所述芯部具有芯轴和在芯轴上等距离分布的至少两层径向柱盘，所述芯轴中心具有通孔；
所述外壳为圆柱筒形，具有中心通孔，并在筒体上轴向等距离分布至少一层径向的凹腔，所述凹腔将圆柱筒内腔分成上下至少两层环形腔；
所述芯部装在外壳的中心通孔中，芯部的一层径向柱盘正好与圆柱筒内的一层环形腔对应，各层径向柱盘分别装进各自对应的环形腔中，而筒体上的凹腔正好伸进芯部的两层径向盘柱之间的位置；
在径向柱盘的上下表面与对应环形腔的上下内壁之间留有容纳磁流变液或磁流变脂通过的间隙，在径向柱盘的外圆表面与环形腔的外侧内壁之间，以及筒体上的凹腔底面与芯部的芯轴外圆周面之间留有容纳磁流变液或磁流变脂的空间，在所述的间隙和空间内注入磁流变液或磁流变脂；
所述芯部的最上一层径向柱盘的上表面和最下一层径向柱盘的下表面与外壳之间设置有环形定位装置和环形密封装置；
在所述芯部或/和外壳上安装有环形磁场发生器。
2.如权利要求1所述的二维磁流变阻尼器，其特征在于：所述环形磁场发生器安装在外壳的每一层径向凹腔中或/和芯部每一层径向柱盘内。
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