CN104265817B - 一种含有球冠面非导磁惯性块的磁性液体阻尼减振器 - Google Patents

一种含有球冠面非导磁惯性块的磁性液体阻尼减振器 Download PDF

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    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F6/00—Magnetic springs; Fluid magnetic springs, i.e. magnetic spring combined with a fluid

Abstract

一种含有球冠面非导磁惯性块的磁性液体阻尼减振器，适用于航天器中较长物体的减振。该装置所选用的圆柱永磁铁一端镶嵌于端盖中，其余外露部分包覆有磁性液体，两端盖上的圆柱永磁铁关于非导磁外壳的中心截面对称分布。采用的非导磁惯性块位于包覆有磁性液体的对称圆柱永磁铁之间，呈圆柱状，其两底面分别含有三个凹形球冠，底面上三球冠对应的各底面相切。非导磁惯性块在惯性力作用下与柱状永磁铁之间产生相对运动，利用圆柱永磁铁底面与凹形球冠面间有序变化的间隙层挤压磁性液体，进行耗能。该装置对惯性力敏感，对低频、小加速度特征的平面振动能够进行有效减振。

Description

一种含有球冠面非导磁惯性块的磁性液体阻尼减振器
技术领域
本发明涉及一种含有球冠面非导磁惯性块的磁性液体阻尼减振器，属于机械工程振动领域，适用于航天器中较长物体的减振。
背景技术
航天器中一些较长物体(如太阳能帆板、卫星天线等)在工作过程中存在局部振动问题，该种局部振动常表现出频率低、位移小和加速度小的特征，相比磁性液体阻尼减振器，其它减振方式很难满足其减振要求。磁性液体减振是一种新型的减振方式，该种减振方式对惯性力的敏感度较高，且具有结构简单、体积小、能量耗散大和寿命长等优点，能够满足航天器中存在的一些局部减振要求。
一类常见的磁性液体阻尼减振装置如公开号为CN102213285A的申请专利，该专利由端盖、磁性液体、非导磁外壳和永磁铁组成，采用的端盖带有锥角和螺纹，锥角的大小为140°～170°，其作用为增强包覆于减振器上磁性液体的挤压程度，提高减振效果。当该类磁性液体阻尼减振器受到外界较大振动时，易导致其中永磁铁与壳体内壁间的相对位移大于二者之间实际间隙尺寸，而引起永磁铁与壳体内壁发生碰撞，降低磁性液体阻尼减振器的性能。为了消减永磁铁与壳体间的碰撞，多种减振方式被提出，如公开号为CN103122960A的一种磁性液体阻尼减振器，采用橡胶圆柱磁铁来代替金属圆柱磁铁来消减永磁铁与壳体间的碰撞；公开号为CN103122964A的磁性液体阻尼减振装置，采用焊接在外壳内壁的窝簧防止圆柱永磁铁与减振器内壁的撞击；公开号为CN103122965A的一种磁性液体阻尼减振装置，采用环状永磁铁代替常见的柱状永磁铁，且外壳内壁固定环状永磁铁，利用两个环状永磁铁之间的磁场斥力来防止永磁铁与壳体间的碰撞，以此来提高磁性液体阻尼减振器的减振性能和使用寿命。
另外，该类减振器选用的永磁铁比重相对较大，且磁极强弱与永磁铁的质量有关，使得磁性液体阻尼减振器的结构尺寸和减振性能受到永磁铁质量的限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提出一种含有球冠面非导磁惯性块的磁性液体阻尼减振器，避免磁性液体减振器的结构尺寸和减振效果受到永磁铁质量的限制，解决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：
一种含有球冠面非导磁惯性块的磁性液体阻尼减振器，该装置包括非导磁壳体、磁性液体、柱状永磁铁、非导磁惯性块、端盖、橡胶柱、O型密封圈，各部分之间的连接：将圆柱永磁铁一端镶嵌于端盖中，通过螺纹连接将含有O型密封圈和圆柱永磁铁的端盖固定于非导磁壳体的端面，给圆柱永磁铁的外露部分包覆磁性液体。将橡胶柱固定于非导磁惯性块的中心位置，再将含有橡胶柱的非导磁惯性块导入非导磁壳体中，同样采用O型密封圈密封，通过螺纹连接，将含有柱状永磁铁的端盖密封非导磁壳体的另一开口端面。
该装置所选用的柱状永磁铁一端镶嵌于端盖中，其余外露部分包覆有磁性液体，上下端盖上的柱状永磁铁关于非导磁外壳的中心截面对称分布。采用的非导磁惯性块位于包覆有磁性液体的对称圆柱永磁铁之间，呈圆柱状，其上下底面分别含有三个凹形球冠，底面上三球冠对应的各底面相切。另外，所述柱状永磁铁底面直径与非导磁惯性块上球冠底面直径的比值范围为：0.2～0.6；采用的非导磁惯性块的外径与非导磁壳体内径的比值范围为：0.5～0.9。
非导磁惯性块在惯性力作用下与柱状永磁铁之间产生相对运动，利用圆柱永磁铁底面与凹形球冠面间有序变化的间隙层挤压磁性液体，进行耗能。为了提高了磁性液体阻尼减振器的可靠性和稳定性，消减柱状永磁铁与非导磁惯性块间可能存在的撞击，特在非导磁惯性块的中心位置设置了橡胶柱，该橡胶柱的外径大于以非导磁惯性块的底面中心点为圆心且与三个球冠底面分别相切圆形的直径。
本发明和已有技术相比所具有的有益效果：
一种含有球冠面非导磁惯性块的磁性液体阻尼减振器，柱状永磁铁与端盖固定，采用的球冠面非导磁惯性块质量可调，使得磁性液体减振器的结构尺寸和减振效果不受永磁铁质量的影响，增大其减振效果和应用范围。另外，在球冠面非导磁惯性块中心位置采用了橡胶柱，避免惯性力作用下非导磁惯性块从对称柱状永磁铁之间滑落，进而提高了磁性液体阻尼减振器的可靠性和稳定性。
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
图中非导磁壳体1、磁性液体2、柱状永磁铁3、非导磁惯性块4、端盖5、橡胶柱6、O型密封圈7
具体实施方式
一种含有球冠面非导磁惯性块的磁性液体阻尼减振器，该装置包括非导磁壳体(1)、磁性液体(2)、柱状永磁铁(3)、非导磁惯性块(4)、端盖(5)、橡胶柱(6)、O型密封圈(7)，各部分之间的连接：将柱状永磁铁(3)一端镶嵌于端盖(5)中，通过螺纹连接将含有O型密封圈(7)和柱状永磁铁(3)的端盖固定于非导磁壳体(1)的端面，给柱状永磁铁(3)的外露部分包覆磁性液体(2)。将橡胶柱(6)固定于非导磁惯性块(4)的中心位置，再将含有橡胶柱(6)的非导磁惯性块(4)导入非导磁壳体(1)中，同样采用O型密封圈(7)密封，通过螺纹连接，将含有柱状永磁铁的端盖密封非导磁壳体(1)的另一端面。采用的非导磁惯性块(4)位于包覆有磁性液体(2)的对称柱状永磁铁(3)之间，呈圆柱状，其上下底面分别含有三个凹形球冠，三球冠对应的各底面相切。
柱状永磁铁(3)底面直径为10mm，非导磁惯性块(4)上球冠底面直径为28mm，所采用的非导磁惯性块(4)的外径为61mm,非导磁壳体(1)的内径为80mm，橡胶柱(6)的外径为4mm。所用的磁性液体(2)为酯基磁性液体，非导磁壳体(1)和非导磁惯性块(4)所用的材料均为铝合金，柱状永磁铁(3)所用的材料为钕铁硼。

Claims (8)

1.一种含有球冠面非导磁惯性块的磁性液体阻尼减振器，该阻尼减振器包括非导磁壳体(1)、磁性液体(2)、柱状永磁铁(3)、非导磁惯性块(4)、端盖(5)、橡胶柱(6)、O型密封圈(7)；
上述各部分之间的连接：
将柱状永磁铁(3)一端镶嵌于端盖(5)中，通过螺纹连接将含有O型密封圈(7)和圆柱永磁铁(3)的端盖(5)固定于非导磁壳体(1)的端面，给圆柱永磁铁(3)的外露部分包覆磁性液体(2)；将橡胶柱(6)固定于非导磁惯性块(4)的中心位置，再将含有橡胶柱(6)的非导磁惯性块(4)装入非导磁壳体(1)中，用另一端盖(5)密封非导磁壳体(1)的开口端面；
其特征为：柱状永磁铁(3)与端盖(5)刚性固定；非导磁惯性块(4)两底面分别含有三个凹形球冠，且位于两端盖(5)上包覆有磁性液体(2)的对称柱状永磁铁(3)之间。
2.根据权利要求1所述的一种含有球冠面非导磁惯性块的磁性液体阻尼减振器，其特征在于所述柱状永磁铁(3)一端镶嵌于端盖(5)内端面上，与之刚性连接。
3.根据权利要求1所述的一种含有球冠面非导磁惯性块的磁性液体阻尼减振器，其特征在于所述柱状永磁铁(3)在两端盖(5)上分别分布三个，结构尺寸相同，其中心点均匀分布于其所确定且与端盖(5)同心的圆周面上。
4.根据权利要求1所述的一种含有球冠面非导磁惯性块的磁性液体阻尼减振器，其特征在于所述非导磁惯性块(4)为圆柱，对应两底面分别分布有三个形状尺寸相同的凹形球冠，且对应三个球冠底面之间相切。
5.根据权利要求1所述的一种含有球冠面非导磁惯性块的磁性液体阻尼减振器，其特征在于所述非导磁惯性块(4)的轴向长度小于分别位于两端盖(5)上对称柱状永磁铁(3)之间的轴向距离。
6.根据权利要求1所述的一种含有球冠面非导磁惯性块的磁性液体阻尼减振器，其特征在于所述柱状永磁铁(3)底面直径与非导磁惯性块(4)上球冠底面直径的比值范围为：0.2～0.6。
7.根据权利要求1所述的一种含有球冠面非导磁惯性块的磁性液体阻尼减振器，其特征在于所述非导磁惯性块(4)的外径与非导磁壳体(1)的内径的比值范围为：0.5～0.9。
8.根据权利要求1所述的一种含有球冠面非导磁惯性块的磁性液体阻尼减振器，其特征在于所述橡胶柱(6)固定于非导磁惯性块(4)的中心位置，橡胶柱(6)的外径大于以非导磁惯性块(4)的底面中心点为圆心且与三个球冠底面分别相切圆形的直径。
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