CN102537190A

CN102537190A - 一种电磁流体阻尼器

Info

Publication number: CN102537190A
Application number: CN2012100390520A
Authority: CN
Inventors: 韩玉林; 万江; 关庆港; 刘娟; 贾春; 王芳; 张居锁
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2012-02-20
Filing date: 2012-02-20
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明涉及一种电磁流体阻尼器，包括相互独立的上下两部分，上部分包括：上部圆盘法兰（1）、电磁铁块（9）、第一压块（4）；电磁铁块通过第一压块（4）固定在上部圆盘法兰内；该阻尼器下部分包括：圆盘（10）、与圆盘相对设置的下部圆盘法兰（19）、将圆盘与下部圆盘法兰无泄漏连接的液压缸（11），下部圆盘法兰、圆盘和液压缸组成封闭式无泄漏空间，阻尼液（12）充满该封闭式无泄漏空间；所述阻尼器下部分还包括活塞（14）、圆轴（7）、第一弹簧（8）、第二弹簧（20）、永磁铁块（17）、第二压块（13），在活塞（14）的圆心处设有圆孔（21），利用磁力和弹簧推动阻尼器中的活塞运动，当活塞运动时，阻尼液流过活塞上的小圆通孔，阻尼液流过活塞上的小圆通孔时耗能。

Description

一种电磁流体阻尼器

技术领域

本发明提出一种电磁流体阻尼器，属于结构振动控制的技术领域。

背景技术

流体阻尼器是一种有效的结构阻尼器，但在流体阻尼器工作过程中，存在着流体阻尼器内流体渗漏的可能，因此在不允许漏液的场合，流体阻尼器的使用就受到了限制。本发明提出一种电磁流体阻尼器，该阻尼器不易发生漏液故障。

发明内容

技术问题：本发明的目的是通过创造出一种无泄漏流体阻尼器，特别适用于不允许漏液条件下的结构振动控制。

技术方案：本发明选用非磁性材料、阻尼液、电磁铁块、永磁铁块作为该一种电磁流体阻尼器的基本材料，阻尼液充满在封闭式液压缸里。具体利用弹簧和磁力推动活塞运动，当活塞运动时，阻尼液穿过活塞上的小孔（阻尼孔）起到耗散结构振动能量效果。

该阻尼器包括相互独立的上下两部分，上部分包括：上部圆盘法兰、电磁铁块、第一压块；电磁铁块通过第一压块固定在上部圆盘法兰内；

该阻尼器下部分包括：圆盘、与圆盘相对设置的下部圆盘法兰、将圆盘与下部圆盘法兰无泄漏连接的液压缸，下部圆盘法兰、圆盘和液压缸组成封闭式无泄漏空间，阻尼液充满该封闭式无泄漏空间；

所述阻尼器下部分还包括活塞、圆轴、第一弹簧、第二弹簧、永磁铁块、第二压块，在活塞的圆心处设有圆孔，圆轴穿过活塞的圆孔，圆轴下端面与下部圆盘法兰无泄漏连接，圆轴的上端面与圆盘的外表面齐平且无泄漏连接；活塞沿液压缸轴向运动，活塞通过第一弹簧与第二弹簧置于液压缸的中部，其中第一弹簧的下端与活塞上表面相连接，第一弹簧的上端与圆轴的上部相连接，第二弹簧的一端与活塞下表面相连接，第二弹簧的另一端与圆轴的最下端相连接；永磁铁块通过第二压块固定在活塞内，活塞上开有小圆通孔，且当阻尼液流过小圆通孔时产生的阻尼力的合力的作用线与圆轴的轴线重合。

第一弹簧的上端离开圆轴的上端面的距离是圆盘的厚度。

上部圆盘法兰的轴线、圆盘的轴线、液压缸的轴线、活塞的轴线与圆轴的轴线重合；第一弹簧对活塞的作用力的作用线与活塞的轴线重合；第二弹簧对活塞的作用力的作用线与活塞的轴线重合；电磁铁块所受磁力的合力的作用线与圆轴的轴线重合；永磁铁块所受磁力的合力的作用线与圆轴的轴线重合。

所述电磁铁块，通过调整电流的大小和方向达到改变电磁铁块所产生的电磁场的方向和强弱的目的，进而主动调节永磁铁块所受磁力的大小和方向，达到振动主动控制的目的。

使用时，上部圆盘法兰（或下部圆盘法兰）通过螺栓固定在振动体上，下部圆盘法兰（或上部圆盘法兰）通过螺栓固定在静止的基础上。

有益效果：液压缸、下部圆盘法兰、圆盘组成无泄漏密闭空间，活塞由磁力和弹簧推动在此密闭空间内沿圆轴运动，当活塞运动时，阻尼液流过活塞上的小圆通孔，阻尼液流过活塞上的小圆通孔时耗能，起到抑制振动的效果。由于活塞仅在无泄漏密闭空间内运动，且没有使用动密封，该一种电磁流体阻尼器不会出现一般一种电磁流体阻尼器在振动控制过程中的漏液现象。

附图说明

图1是一种电磁流体阻尼器的正视剖视结构示意图；

图2是上部圆盘法兰1的仰视图；

图3是上部圆盘法兰1的第一T形柱状槽27的结构示意图；

图4是图2中上部圆盘法兰1的A－A向剖视结构示意图；

图5是图2中安装有电磁铁块9的上部圆盘法兰1的A－A向剖视图；

图6是图1中活塞14的俯视图；

图7是图6中活塞14的第二T形柱状槽30的结构示意图；

图8是图6中活塞14的B-B向剖视图；

图9是图6中安装有柱状永磁铁块17的活塞14的的B-B向剖视图；

以上的图中有：上部圆盘法兰1，第一螺栓孔2，第一螺栓3，第一压块4，第一光孔5，第一螺纹孔6，圆轴7，第一弹簧8，电磁铁块9，圆盘10，液压缸11，阻尼液12，第二柱压块13，活塞14，第二光孔15，第二螺纹孔16，永磁铁块17，第二螺栓孔18，下部圆盘法兰19，第二弹簧20，圆孔21，小圆通孔22，第二螺栓23，负导线24，正导线25，外接电源26，第一T形柱状槽27，

第一T形柱状槽27上部宽度较小的柱状槽28，第一T形柱状槽27下部宽度较大的柱状槽29，第二T形柱状槽30，第二T形柱状槽30上部宽度较大的柱状槽31，第二T形柱状槽30下部宽度较小的柱状槽32，第三光孔33，第四光孔34。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

本发明提出一种电磁流体阻尼器，利用磁力和弹簧推动阻尼器中的活塞运动，当活塞运动时，阻尼液流过活塞上的小圆通孔（阻尼孔），阻尼液流过活塞上的小圆通孔（阻尼孔）时耗能，起到控制振动的效果。

本发明的实施例的下列说明实质上仅仅是示例性的，并且目的绝不在于限制本发明的应用或使用。

一种电磁流体阻尼器上的活塞14的上表面有第二T形柱状槽30，第二T形柱状槽30由第二T形柱状槽30的下部宽度较小的柱状槽32和第二T形柱状槽30的上部宽度较大的柱状槽31组成；柱状永磁铁块17的形状与第二T形柱状槽30的下部宽度较小的柱状槽32的形状相同，柱状永磁铁块17的尺寸与第二T形柱状槽30的下部宽度较小的柱状槽32的尺寸相同；柱状永磁铁块17置于第二T形柱状槽30的下部宽度较小的柱状槽32内，柱状永磁铁块17的下表面与第二T形柱状槽30的下表面贴合，即柱状永磁铁块17的下表面与第二T形柱状槽30的下部宽度较小的柱状槽32的下表面贴合；柱状永磁铁块17的磁极在上下两个端面；第二柱状压块13的形状与第二T形柱状槽30的上部宽度较大的柱状槽31的形状相同，第二柱状压块13的尺寸与第二T形柱状槽30的上部宽度较大的柱状槽31的尺寸相同；第二螺纹孔16沿第二T形柱状槽30的上部宽度较大的柱状槽31的一圆周线均布；在第二柱状压块13的一圆周线均布第二光孔15；第二柱状压块13置于第二T形柱状槽30的上部宽度较大的柱状槽31内，第二柱状压块13的下表面与柱状永磁铁块17的上表面贴合，第二柱状压块13的上表面与活塞14的上表面齐平；第二柱状压块13上的第二光孔15的数量与活塞14的第二T形柱状槽30的第二螺纹孔16的数量相同，第二柱状压块13上的第二光孔15的轴线与活塞14的第二T形柱状槽30的第二螺纹孔16的轴线重合；用第二螺栓23端穿过第二光孔15拧入第二螺纹孔16可将第二柱状压块13压紧；上部圆盘法兰1的下表面有第一T形柱状槽27，第一T形柱状槽27由第一T形柱状槽27的上部宽度较小的柱状槽28和第一T形柱状槽27的下部宽度较大的柱状槽29组成；柱状电磁铁块9的形状与第一T形柱状槽27的上部宽度较小的柱状槽28的形状相同，柱状电磁铁块9的尺寸与第一T形柱状槽27的上部宽度较小的柱状槽28的尺寸相同；柱状电磁铁块9置于第一T形柱状槽27的上部宽度较小的柱状槽28内，柱状电磁铁块9的上表面与第一T形柱状槽27的上表面贴合，即柱状电磁铁块9的上表面与第一T形柱状槽27的上部宽度较小的柱状槽28的上表面贴合；柱状电磁铁块9的两个磁极在上下两个端面；第一柱状压块4的形状与第一T形柱状槽27的下部宽度较大的柱状槽29的形状相同，第一柱状压块4的尺寸与第一T形柱状槽27的下部宽度较大的柱状槽29的尺寸相同；第一螺纹孔6沿第一T形柱状槽27的下部宽度较大的柱状槽29的一圆周线均布；在第一柱状压块4端面的一圆周线均布第一光孔5；第一柱状压块4置于第一T形柱状槽27的下部宽度较大的柱状槽29内，第一柱状压块4的上表面与柱状电磁铁块9的下表面贴合，第一柱状压块4的下表面与上部圆盘法兰1的下表面齐平；第一柱状压块4上的第一光孔5的数量与上部圆盘法兰1的第一T形柱状槽27的第一螺纹孔6的数量相同，第一柱状压块4上的第一光孔5的轴线与上部圆盘法兰1的第一T形柱状槽27的第一螺纹孔6的轴线重合；第一螺栓3穿过第一光孔5拧入第一螺纹孔6，可将第一柱状压块4压紧；第一柱状压块4上还开有第三光孔33、第四光孔34，柱状电磁铁块6上的负导线24穿过第三光孔34与外接电源26的负极相连，柱状电磁铁块6上的正导线25穿过第四光孔33与外接电源26的正极相连；下部圆盘法兰19的上表面与液压缸11的下端面无泄漏连接，圆盘10的下端面与液压缸11的上端面无泄漏连接，圆轴7下端面与下部圆盘法兰19无泄漏连接，圆轴7的上端面与圆盘10的上端面齐平且无泄漏连接，下部圆盘法兰19与液压缸11、圆盘10和圆轴7封闭出一个充满阻尼液12的封闭式无泄漏空间；第二螺栓孔18沿下部圆盘法兰19上一个圆周线均布，第二螺栓孔18分布在液压缸11外侧；圆轴7穿过活塞14、第一弹簧8和第二弹簧20；活塞14位于液压缸11中部；第一弹簧8的下端与活塞14上表面相连接，第一弹簧8的上端与圆轴7的圆柱面的上部相连接，第一弹簧8的上端离开圆轴7的上端面的距离是圆盘10的厚度；第二弹簧20的一端与活塞14下表面相连接，第二弹簧20的另一端与圆轴7的圆柱面的最下端相连接；使用时振动体的振动方向与液压缸11轴线重合；上部圆盘法兰1通过其上的第一螺栓孔2用螺栓固定在振动体上，下部圆盘法兰19通过其上的第二螺栓孔18用螺栓固定在静止的基础上，上部圆盘法兰1的下表面与圆盘10的上表面的距离大于振动体相对于基础的最大振动位移；使用时或是下部圆盘法兰19通过其上的第二螺栓孔18用螺栓固定在振动体上，上部圆盘法兰1通过其上的第一螺栓孔2用螺栓固定在静止的基础上，下部圆盘法兰19的下表面与上部圆盘法兰1的上表面的距离大于振动体相对于基础的最大振动位移；上部圆盘法兰1的轴线、下部圆盘法兰19的轴线、液压缸11的轴线、圆盘10的轴线、活塞14的轴线和圆轴7的轴线重合。

该阻尼器的各部件除电磁铁块9和永磁铁块17以外，其它部件都以非铁磁性金属或合金材料（例如铝合金，不锈钢等）制造，电磁铁块9和永磁铁块17均为柱状磁铁块（如圆柱状电磁铁块9、圆柱状永磁铁块17），所有弹簧均选取圆形弹簧形式。一种电磁流体阻尼器具体制造的过程可按下列步骤进行：

第一步：根据振动控制要求，选定上部圆盘法兰1，第一柱状压块4，圆轴7，第一弹簧8，柱状电磁铁块9，圆盘10，液压缸11，第二柱状压块13，活塞14，柱状永磁铁块17，下部圆盘法兰19，第二弹簧20，第一T形柱状槽27，第二T形柱状槽30和圆孔21的尺寸；选定硅油作为阻尼液12；根据振动控制要求，选定第一螺栓孔2，第一光孔5，第一螺纹孔6，第二光孔15，第二螺纹孔16，第二螺栓孔18和小圆通孔22的数量、位置和尺寸。例如：根据在阻尼器安装完毕后，活塞14位于液压缸11的中间的安装要求，阻尼器安装完毕后，活塞14在磁力和第一弹簧8和第二弹簧20的共同作用下处于力平衡状态，由常规力学计算确定第一弹簧8和第二弹簧20的参数。当振动是简谐振动时，液压缸11的高度不小于振动体的最大振动位移的两倍。

第二步：圆轴7穿过活塞14的圆孔21，将第一弹簧8的一端焊接在活塞14上表面上，将第一弹簧8的另一端焊接在圆轴7的圆柱面的上部，第一弹簧8的上端离圆轴7的上端面的距离是圆盘10的厚度；将第二弹簧20的一端焊接在活塞14下表面上，第二弹簧20的另一端焊接在圆轴7的圆柱面的最下端；焊接前后都须保证圆轴7的轴线、活塞14的轴线、第一弹簧8的轴线和第二弹簧20的轴线重合；焊接后须保证第一弹簧8对活塞14的作用力的作用线与活塞14的轴线重合；第二弹簧20对活塞14的作用力的作用线与活塞14的轴线重合。

第三步：将柱状永磁铁块17置于活塞14的第二T形柱状槽30的下部宽度较小的柱状槽32内，柱状永磁铁块17的磁极南极朝上北极朝下；柱状永磁铁块17的下表面与第二T形柱状槽30的下表面贴合，即柱状永磁铁块17的下表面与第二T形柱状槽30的下部宽度较小的柱状槽32的下表面贴合；将第二柱状压块13置于第二T形柱状槽30的上部宽度较大的柱状槽31内，第二柱状压块13的下表面与柱状永磁铁块17的上表面贴合，第二柱状压块13的上表面与活塞14的上表面齐平；将第二柱状压块13上的第二光孔15的轴线与活塞14的第二T形柱状槽30上的第二螺纹孔16的轴线重合；用第二螺栓23穿过第二光孔15拧入第二螺纹孔16并拧紧，将第二柱状压块13压紧。

第四步：将圆轴7的下端面焊接在下部圆盘法兰19的上表面上，焊接前后都须保证下部圆盘法兰19的轴线和圆轴7的轴线重合。

第五步：将液压缸11套在活塞14外，液压缸11的下端面与下部圆盘法兰19的上表面焊接，焊接前后都须保证下部圆盘法兰19的轴线和液压缸11的轴线重合。

第六步：在圆盘10的圆心处钻圆孔a，圆孔a的直径稍大于圆轴7的直径（按常规焊接规范取具体数值），圆孔a的轴线与圆盘10的轴线重合；再在圆盘10上关于圆盘10的轴线对称钻小圆孔b和小圆孔c，小圆孔b和小圆孔c各自的轴线离圆盘10的轴线的距离等于液压缸11的内半径与圆孔a的半径之和的一半，小圆孔b和小圆孔c的半小于液压缸11的内半径减去圆孔a的半径的数值的二分之一。

第七步：然后将圆轴7的上部插入第六步所钻圆孔a中，圆盘10的下表面放在液压缸11的上端面上。将液压缸11的上端面焊接在圆盘10的下表面上，再将圆轴7的上端面与圆盘10在第六步所钻圆孔a处焊接，焊接前后都须保证液压缸11的轴线、圆盘10的轴线、圆轴7的轴线重合。

第八步：先使用漏斗将硅油作为阻尼液由第六步所钻小圆孔b注满液压缸11，通过小圆孔b和小圆孔c观察阻尼液已经注满液压缸11后，再将第六步所钻小圆孔b和小圆孔c焊接堵死。

第九步：将柱状电磁铁块9置于上部圆盘法兰1的第一T形柱状槽27的上部宽度较小的柱状槽28内，柱状电磁铁块9的磁极南极朝上北极朝下；柱状电磁铁块9的上表面与第一T形柱状槽27的上表面贴合，即柱状电磁铁块9的上表面与第一T形柱状槽27的上部宽度较小的柱状槽28的上表面贴合；将第一柱状压块4置于第一T形柱状槽27的下部宽度较大的柱状槽29内，第一柱状压块4的上表面与柱状电磁铁块9的下表面贴合，第一柱状压块4的下表面与上部圆盘法兰1的下表面齐平；将第一柱状压块4上的第一光孔5的轴线与上部圆盘法兰1的第一T形柱状槽27的第一螺纹孔6的轴线对齐（重合）；用螺栓穿过第一光孔5拧入第一螺纹孔6并拧紧，将第一柱状压块4压紧。

第十步：把柱状电磁铁块9上的正导线25穿出第一柱状压块4上的第三光孔33，并与外接电源26的正极相连；把柱状电磁铁块9上的负导线24穿出第一柱状压块4上的第四光孔34，并与外接电源26的负极相连。

至此便可实现此一种电磁流体阻尼器的发明。

Claims

1.一种电磁流体阻尼器，其特征在于该阻尼器包括相互独立的上下两部分，上部分包括：上部圆盘法兰（1）、电磁铁块（9）、第一压块（4）；电磁铁块（9）通过第一压块（4）固定在上部圆盘法兰（1）内；

该阻尼器下部分包括：圆盘（10）、与圆盘（10）相对设置的下部圆盘法兰（19）、将圆盘（10）与下部圆盘法兰（19）无泄漏连接的液压缸（11），下部圆盘法兰（19）、圆盘（10）和液压缸（11）组成封闭式无泄漏空间，阻尼液（12）充满该封闭式无泄漏空间；

所述阻尼器下部分还包括活塞（14）、圆轴（7）、第一弹簧（8）、第二弹簧（20）、永磁铁块（17）、第二压块（13），在活塞（14）的圆心处设有圆孔（21），圆轴（7）穿过活塞（14）的圆孔（21），圆轴(7)下端面与下部圆盘法兰(19)无泄漏连接，圆轴(7)的上端面与圆盘(10)的外表面齐平且无泄漏连接；活塞(14)沿液压缸（11）轴向运动，活塞(14)通过第一弹簧(8)与第二弹簧(20)置于液压缸(11)的中部，其中第一弹簧(8)的下端与活塞(14)上表面相连接，第一弹簧(8)的上端与圆轴(7)的上部相连接，第二弹簧(20)的一端与活塞(14)下表面相连接，第二弹簧(20)的另一端与圆轴(7)的最下端相连接；永磁铁块（17）通过第二压块（13）固定在活塞(14)内，活塞（14）上开有小圆通孔(22)，且当阻尼液（12）流过小圆通孔(22)时产生的阻尼力的合力的作用线与圆轴（7）的轴线重合。

2.根据权利要求1所述的一种电磁流体阻尼器，其特征在于：第一弹簧（8）的上端离开圆轴（7）的上端面的距离是圆盘（10）的厚度。

3.根据权利要求1所述的一种电磁流体阻尼器，其特征在于：上部圆盘法兰（1）的轴线、圆盘（10）的轴线、液压缸（11）的轴线、活塞（14）的轴线与圆轴（7）的轴线重合；第一弹簧（8）对活塞（14）的作用力的作用线与活塞（14）的轴线重合；第二弹簧（20）对活塞（14）的作用力的作用线与活塞（14）的轴线重合；电磁铁块（9）所受磁力的合力的作用线与圆轴（7）的轴线重合；永磁铁块（17）所受磁力的合力的作用线与圆轴（7）的轴线重合。

4.根据权利要求1所述的一种电磁流体阻尼器，其特征在于：所述电磁铁块（9），通过调整电流的大小和方向达到改变电磁铁块（9）所产生的电磁场的方向和强弱的目的，进而主动调节永磁铁块（17）所受磁力的大小和方向，达到振动主动控制的目的。