CN104074902B - 一种磁固式磁性液体阻尼减振器 - Google Patents

Abstract

一种磁固式磁性液体阻尼减振器，属于机械工程振动领域。通过两个分别位于非磁性壳体内外同轴柱状永磁片间的磁场吸引力，实现外部永磁片对磁性液体阻尼减振器内部圆柱永磁铁运动状态的非接触式控制，有效增大永磁铁与非磁性壳体间的相对位移量。通过增设柱状非导磁外壳，连通吸附有磁性液体的圆柱永磁铁两端腔室，提高圆柱永磁铁对振动感知的灵敏度。非磁性壳体内壁轴截面采用连续的梯形齿状结构，在轴平面中梯形单元斜边与非磁性外壳轴线的夹角范围为3°～25°，通过增加磁性液体运动过程中的挤压变形程度，进一步提高减振器的耗能效率。该阻尼减振器结构简单、可靠性高、减振效果优良。

Description

一种磁固式磁性液体阻尼减振器

技术领域

本发明涉及一种磁固式磁性液体阻尼减振器，属于机械工程振动领域。

背景技术

磁性液体减振是一种新型的减振方式，对惯性力的敏感度高，且具有结构简单、体积小、耗能大和寿命长等优点，已成功应用于航天领域。常见的一类磁性液体阻尼减振器如公开号CN102032304A的申请专利，该阻尼减振器包括非导磁外壳、磁性液体、永磁铁、螺母、端盖、螺栓、螺钉、密封垫和O型密封圈。将永磁铁装入非导磁外壳腔内，用螺栓和螺母将带有O型密封圈的端盖固定在非导磁外壳一端上，通过螺纹孔向非导磁外壳腔内注满磁性液体，用螺钉和密封垫封口。该永磁铁吸附磁性液体所形成的包覆层较薄，且体积和外表面积较小，耗能能力弱。

公开号CN102042359A的申请专利在公开号CN102032304A的申请专利的基础上，在圆柱体永磁体内轴向均布4～8个通孔，以此增强其减振能力。此类阻尼减振器由于永磁铁完全浸没在磁性液体中，其灵敏度受限，另外，在能量耗散过程中，永磁体与外壳间的相对运动主要由永磁铁的惯性力引起，当永磁铁在惯性力作用下与外壳运动速度相同时，二者间将无相对运动，此时也不会引起振动能的耗散。该类磁性液体阻尼减振器能量耗散量受限，相比活塞式磁性液体阻尼阻尼减振器在一个振动周期内壳体与永磁铁间产生的相对位移较小，有效耗能量较低，然而，活塞式磁性液体阻尼减振器相对结构复杂，尤其在应用过程中首先需要解决摩擦、密封等科研难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，采用连续梯形齿状壁面，增加永磁铁包覆层与壁面的挤压耗能；利用一种非接触的永磁铁固定方式来增大磁性液体阻尼减振器中永磁铁与非磁性外壳间的相对位移量，提高磁性液体阻尼减振器的吸能效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种磁固式磁性液体阻尼减振器，该阻尼减振器包括：非磁性壳体、螺栓、螺母、圆柱永磁铁、磁性液体一、螺钉、非导磁直角连接杆件、内部永磁片、磁性液体二、外部永磁片、非导磁外壳、O型橡胶密封圈、通气孔一、轴截面为梯形状的壳体内壁面、环状夹层气隙、通气孔二。采用非导磁直角连接杆件将圆柱永磁铁与内部永磁片刚性连接，给圆柱永磁铁和内部永磁片分别添涂满磁性液体一和磁性液体二，并将由圆柱永磁铁和内部永磁片连接而成的刚性体装入非磁性壳体内，通过螺栓和螺母将带有O型橡胶密封圈的非导磁外壳与非磁性壳体刚性连接。

通过内外永磁片所产生的磁场吸引力控制圆柱永磁铁，非磁性壳体内壁轴截面为连续梯形齿状结构，在轴平面中梯形单元斜边与非磁性外壳轴线的夹角范围为3°～25°。圆柱永磁铁与非磁性壳体之间的环形间隙径向尺寸范围为1mm～3mm，内部永磁片与非磁性壳体内壁之间的间隙径向尺寸范围为0.5mm～2mm。非磁性壳体和非导磁外壳之间存在环状夹层气隙，该环状夹层气隙与非磁性壳体两端直径为5mm的通气孔连通，使得圆柱永磁铁两端腔室的气压相等，提高圆柱永磁铁对振动感知的灵敏度。外部永磁片位于非磁性壳体外侧，外部永磁片与内部永磁片的作用面磁极极性相反，二者的轴线重合，通过内外部永磁片所产生的磁场吸引力控制圆柱永磁铁的运动状态。

本发明和已有技术相比所具有的有益效果：

常见的磁性液体阻尼减振器的永磁铁与外壳间相对运动主要由永磁铁的惯性力引起，且此类阻尼减振器由于永磁铁完全浸没在磁性液体中，其灵敏度受限，同时，若为单纯的永磁铁含磁性液体的包覆层与光滑内壁接触，则耗能微弱，因此该阻尼减振器在兼顾敏感性和耗能方式而设计，耗能效果明显。另外，常见的磁性液体阻尼减振器中永磁铁在惯性力作用下与外壳运动速度相同时，二者间将无相对运动，使得能量耗散量受限，相比活塞式磁性液体阻尼减振器在一个振动周期内壳体与永磁铁间产生的相对位移较小，有效耗能量低，然而，活塞式磁性液体阻尼减振器相对结构复杂，尤其在应用过程中首先需要解决摩擦、密封等科研难题。该阻尼减振器随着与被振动对象固结的外壳运动，永磁铁与非磁性外壳间的相对位移达到活塞式阻尼减振器的水平，吸能效率大幅提高，且该阻尼减振器与活塞式阻尼减振器相比结构简单、体积小、安装方便及不存在工程应用难点(如动密封问题)。

附图说明

图1该发明的结构原理图

图2图1的A-A剖面图。

图中非磁性壳体1、螺栓2、螺母3、圆柱永磁铁4、磁性液体一5、螺钉6、非导磁直角连接杆件7、内部永磁片8、磁性液体二9、外部永磁片10、非导磁外壳11、O型橡胶密封圈12、通气孔一13、轴截面为梯形状的壳体内壁面14、环状夹层气隙15、通气孔二16

具体实施方式

利用附图对本发明作进一步说明：

采用非导磁直角连接杆件(7)将圆柱永磁铁(4)与内部永磁片(8)刚性连接，依次分别给圆柱永磁铁(4)和内部永磁片(8)添加磁性液体一(5)和磁性液体二(9)，并将由圆柱永磁铁(4)和内部永磁片(8)连接而成的刚性体装入非磁性壳体(1)内，通过螺栓(2)和螺母(3)将带有O型橡胶密封圈(12)的非导磁外壳(11)与非磁性壳体(1)刚性连接。利用同轴的内部永磁片(8)和外部永磁片(10)间的相互磁场力，实现外部永磁片(10)对磁性液体阻尼减振器内部永磁铁(4)运动状态的非接触式控制，有效增加永磁铁(4)与非磁性壳体(1)间的相对位移量。

非磁性壳体(1)内壁轴截面呈连续的梯形齿状结构，在轴平面中梯形单元斜边与非磁性外壳轴线的夹角为10°。圆柱永磁铁(4)与非磁性壳体(1)之间的环形间隙径向尺寸为1.5mm。内部永磁片(8)与非磁性壳体(1)内壁之间的间隙径向尺寸为1mm。内部永磁片(8)为圆柱体，内部永磁片(8)和外部永磁片(10)中心点的距离为9mm，圆柱永磁铁(4)的直径和轴向长度分别为11mm和17mm,非磁性壳体(1)的轴向长度为60mm。所用的磁性液体(2)为机油基磁性液体，非磁性壳体(1)、非导磁直角连接杆件(7)和非导磁外壳(11)所用的材料均为铝合金，圆柱永磁铁(4)、内部永磁片(8)和外部永磁片(10)所用的材料均为铷铁硼。

Claims (8)

1.一种磁固式磁性液体阻尼减振器，该阻尼减振器包括：非磁性壳体(1)、螺栓(2)、螺母(3)、圆柱永磁铁(4)、磁性液体一(5)、螺钉(6)、非导磁直角连接杆件(7)、内部永磁片(8)、磁性液体二(9)、外部永磁片(10)、非导磁外壳(11)、O型橡胶密封圈(12)、通气孔一(13)、轴截面为梯形状的壳体内壁面(14)、环状夹层气隙(15)、通气孔二(16)，各组件之间的连接方式为：

采用非导磁直角连接杆件(7)将圆柱永磁铁(4)与内部永磁片(8)刚性连接，依次分别给圆柱永磁铁(4)和内部永磁片(8)添涂满磁性液体一(5)和磁性液体二(9)，并将由圆柱永磁铁(4)和内部永磁片(8)连接而成的刚性体装入非磁性壳体(1)内，通过螺栓(2)和螺母(3)将带有O型橡胶密封圈(12)的非导磁外壳(11)与非磁性壳体(1)刚性连接；

其特征在于：通过内部永磁片(8)和外部永磁片(10)所产生的磁场吸引力控制圆柱永磁铁(4)，非磁性壳体(1)内壁轴截面为连续梯形齿状结构。

2.根据权利要求1所述的一种磁固式磁性液体阻尼减振器，其特征在于所述非磁性壳体(1)内壁轴截面呈连续的梯形齿状结构，且在轴平面中梯形单元斜边与非磁性外壳轴线的夹角范围为3°～25°。

3.根据权利要求1所述的一种磁固式磁性液体阻尼减振器，其特征在于所述圆柱永磁铁(4)与非磁性壳体(1)之间的环形间隙径向尺寸范围为1mm～3mm。

4.根据权利要求1所述的一种磁固式磁性液体阻尼减振器，其特征在于所述内部永磁片(8)与非磁性壳体(1)内壁之间的间隙径向尺寸范围为0.5mm～2mm。

5.根据权利要求1所述的一种磁固式磁性液体阻尼减振器，其特征在于所述外部永磁片(10)与内部永磁片(8)的作用面磁极极性相反，通过外部永磁片(10)所产生的磁场吸引力控制圆柱永磁铁(4)，外部永磁片(10)的轴线与内部永磁片(8)的轴线重合。

6.根据权利要求1所述的一种磁固式磁性液体阻尼减振器，其特征在于所述外部永磁片(10)不与非导磁外壳(11)接触，内部永磁片(8)与外部永磁片(10)二者表面中心点之间的距离范围为5mm～12mm。

7.根据权利要求1所述的一种磁固式磁性液体阻尼减振器，其特征在于所述非磁性壳体(1)和非导磁外壳(11)之间存在环状夹层气隙(15)，该环状夹层气隙(15)与通气孔一(13)和通气孔二(16)连通，圆柱永磁铁(4)两端腔室的气压相等。

8.根据权利要求1所述的一种磁固式磁性液体阻尼减振器，其特征在于所述通气孔一(13)和通气孔二(16)的直径为5mm。