CN104074903B - 一种内壁轴截面为圆弧状的磁性液体阻尼减振器 - Google Patents

Abstract

一种内壁轴截面为圆弧状的磁性液体阻尼减振器，适用于航天器中较长物体的减振。该装置包括非导磁壳体(1)、螺栓(2)、螺母(3)、永磁铁(4)、磁性液体(5)、非磁性外壳(6)、O型圈(7)、气孔一(8)、轴截面为圆弧状的壳体内壁面(9)、气孔二(10)、夹层气隙(11)。上述各部分之间的连接：将永磁铁(4)装入非导磁壳体(1)中，向永磁铁(4)上添涂磁性液体，非磁性外壳(6)与非导磁壳体(1)采用O型圈(7)密封，通过螺栓(2)和螺母(3)刚性连接。非导磁壳体(1)内壁轴截面呈圆弧状，对应的圆心角θ为1°～15°。该装置对惯性力非常敏感，对低频、小位移、小加速度特征的振动能够进行有效减振。

Description

一种内壁轴截面为圆弧状的磁性液体阻尼减振器

技术领域

本发明涉及一种内壁轴截面为圆弧状的磁性液体阻尼减振器，适用于航天器中较长物体的减振。

背景技术

磁性液体减振是一种新型的减振方式，对惯性力的敏感度较高，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。由于空间飞行器特殊的运行环境，其自身体积、重量和能源受到一定的限制，相应减振器应该具有体积小、重量轻和可靠性高的特点。航天器中存在一些较长物体(如太阳能帆板、卫星天线等)的局部减振问题，这些振动常表现出频率低、位移小和加速度小的特征，这就要求减振器必须对惯性力非常敏感，其它减振方式很难达到要求。

常见的一类磁性液体阻尼减振器如公开号CN 102032304A的申请专利，该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。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，该类减振器依靠永磁铁的惯性力使得永磁铁与非导磁外壳之间产生相对运动，使得非导磁外壳内的磁性液体流经永磁铁与非导磁外壳之间的环形间隙，通过磁性液体的粘性力进行耗能。柱状永磁铁两端为液体，使得其灵敏度受到磁性液体粘性力的制约，减振效果相对较差，在应用过程中能量耗散有限。提高磁性液体减振器对振动的灵敏度，探寻磁性液体减振器优良的吸能方式，增强磁性液体减振器的可靠性，以上各点将是磁性液体研究的新方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种内壁轴截面为圆弧状的磁性液体阻尼减振器，适用于航天器中较长物体的减振，解决了航天器中较长物体的减振问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种内壁轴截面为圆弧状的磁性液体阻尼减振器，该装置非导磁壳体、螺栓、螺母、永磁铁、磁性液体、非磁性外壳、O型圈、气孔、轴截面为圆弧状的壳体内壁面、气孔、夹层气隙组成。在连接过程中，先将永磁铁导入非导磁壳体中，再向永磁铁表面添附一定量磁性液体，采用O型圈密封，并通过螺栓和螺母结构刚性连接均为圆筒状的非导磁壳体与非磁性外壳，其中非导磁壳体位于非磁性外壳内。

所述非导磁壳体为圆筒状，其内壁轴截面呈圆弧状，该圆弧对应的圆心角θ范围为1°～30°；具体为非导磁壳体内壁轴截面为圆弧状，轴截面为圆弧状的壳体内壁面所对应的圆心角θ取值范围为1°～15°。

所述非导磁壳体圆周壁面两端分别开有圆形通孔，通孔数为4～8个。

所述非导磁壳体和非磁性外壳之间存在环形间隙，该环形间隙与非导磁壳体两端气孔形成一个连通体，使得包覆有磁性液体的永磁体两端气压相等，仅靠液体的粘性力耗能，而不存在气体压缩，增加其灵敏性。

所述永磁铁轴向长度大于非导磁壳体的最大内径，这样可以避免包覆有磁性液体的永磁铁在应用过程中产生翻转，而影响减振效果。

本发明和已有技术相比所具有的有益效果：

一种内壁轴截面为圆弧状的磁性液体阻尼减振器，非导磁壳体的弧面内壁与圆柱状永磁体外壁间存在间隙层，该间隙径向尺寸呈中间大、两端小的分布状态，吸附于永磁铁圆周表面的磁性液体随着永磁铁的往复运动而在间隙层内发生弹性变形，该弹性变形引起磁性液体的流动，增加磁性液体与壁面的粘性摩擦，提高减振效率。磁性液体受非导磁壳体圆弧内壁面挤压而产生弹性变形，当永磁铁位于非导磁壳体端面时，壳体圆弧内壁面与永磁铁之间的间隙相对较小，使得永磁铁圆周表面包覆的磁性液体受到的弹性力相对较大，随着永磁铁往中间移动，壳体圆弧内壁面与永磁铁之间的空间逐渐变大，永磁铁圆周表面包覆的磁性液体受到的弹性力相对变小，当永磁铁位于非导磁外壳的中心位置时，对应的弹性力最小，这使得永磁铁的平衡位置始终处于非导磁外壳的中心处。该内壁轴截面为圆弧状的磁性液体阻尼减振器不仅减振效率高，而且稳定性好。

附图说明

图1为本发明的结构原理图

图2为图1的A-A剖面图。

图中1.非导磁壳体，2.螺栓，3.螺母，4.永磁铁，5.磁性液体，6.非磁性外壳，7.O型圈，8.气孔，9.轴截面为圆弧状的壳体内壁面，10.气孔，11.夹层气隙。

具体实施方式

图1所示为该发明的结构原理图，吸附有磁性液体(5)的永磁铁(4)位于非导磁壳体(1)内部，非导磁壳体(1)内壁轴截面呈圆弧状，轴截面为圆弧状的壳体内壁面(9)所对应的圆心角θ为5°，非导磁壳体(1)圆周壁面两端分别开有圆形通气孔一(8)和气孔二(10)，如图2所示，气孔数为8个，气孔直径为5mm，如图2所示。采用O型圈(7)密封，通过螺栓(2)和螺母(3)，将非导磁壳体(1)与非磁性外壳(6)进行刚性对接连接，非导磁壳体(1)和非磁性外壳(6)之间存在环形间隙，该环形间隙与气孔一(8)和气孔二(10)形成一个连通体，使得包覆有磁性液体的永磁铁两端气压相等。

圆柱永磁铁(4)的直径和轴向长度分别为24mm和30mm，非导磁壳体(1)的内径和轴向长度分别为30mm和60mm。所用的磁性液体(2)为煤油基磁性液体，非导磁壳体(1)和非导磁直角杆状连接件(5)所用的材料均为铝合金，永磁铁所用的材料为铷铁硼。

Claims (4)

1.一种内壁轴截面为圆弧状的磁性液体阻尼减振器，包括非导磁壳体(1)、螺栓(2)、螺母(3)、永磁铁(4)、磁性液体(5)、非磁性外壳(6)、O型圈(7)、气孔一(8)、轴截面为圆弧状的壳体内壁面(9)、气孔二(10)、环形间隙(11)；

上述各部分之间的连接：将永磁铁(4)装入非导磁壳体(1)中，向永磁铁(4)上添加磁性液体，非磁性外壳(6)与非导磁壳体(1)采用O型圈(7)密封，通过螺栓(2)和螺母(3)进行刚性连接；

其特征在于：非导磁壳体(1)和非磁性外壳(6)刚性对接连接，非导磁壳体(1)内壁轴截面呈圆弧状；非导磁壳体(1)圆周壁面两端分别开有圆形气孔一(8)和气孔二(10)，非导磁壳体(1)和非磁性外壳(6)之间存在环形间隙(11)，该环形间隙(11)与气孔一(8)和气孔二(10)形成一个连通体，使得吸附有磁性液体(5)的永磁铁(4)两端气压相等。

2.根据权利要求1所述的一种内壁轴截面为圆弧状的磁性液体阻尼减振器，其特征在于所述非导磁壳体(1)内壁轴截面为圆弧状，轴截面为圆弧状的壳体内壁面(9)所对应的圆心角θ取值范围为1°～15°。

3.根据权利要求1所述的一种内壁轴截面为圆弧状的磁性液体阻尼减振器，其特征在于气孔一(8)和气孔二(10)直径均为5mm，气孔一(8)和气孔二(10)总数为4～8个。

4.根据权利要求1所述的一种内壁轴截面为圆弧状的磁性液体阻尼减振器，其特征在于所述永磁铁(4)轴向长度大于非导磁壳体(1)的最大内径。