CN104565180A - 一种磁力直线磁性液体阻尼减振器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁力直线磁性液体阻尼减振器，属于机械工程振动领域。该减振器所选用的柱状永磁体两端吸附有磁性液体，在非导磁圆管内处于悬浮状态，并作为惯性质量块响应外界振动，其运动状态受控于与非导磁圆管刚性连接的外部永磁片。在外界振动作用下，利用永磁材料间吸引力所提供的回复力，使惯性质量块柱状永磁体在中心位置往复运动，磁性液体随柱状永磁体一起运动，在运动过程中受到非导磁圆管波纹状内壁的有序挤压而耗能，进行减振。该阻尼减振器结构简单、可靠性高、减振效果优良。

Description

一种磁力直线磁性液体阻尼减振器

技术领域

本发明涉及一种磁力直线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，对惯性力的敏感度较高，且具有结构简单、体积小、耗能大和寿命长等优点，能够满足航天器中存在的一些局部减振需求。航天器中一些较长物体在应用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要求。

磁性液体阻尼减振器应用过程中常根据具体应用环境来设计，在设计完成后磁性液体阻尼减振器的固有频率一定。针对不同减振对象的不同频率要求，若想改变该减振器的固有频率，需要更改其结构尺寸，即该类减振器在实际应用或实验过程中不可多次重复利用，为此增加了应用或实验成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种减振效果优良的磁力直线磁性液体阻尼减振器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种磁力直线磁性液体阻尼减振器，该装置包括非导磁圆管、磁性液体、柱状永磁体、非导磁圆环、端盖、非导磁圆柱、永磁片。将吸附有磁性液体的柱状永磁体装入非导磁圆管内。在非导磁圆管外壁固定有非导磁圆环，非导磁圆环通过螺纹与非导磁圆柱一端连接，非导磁圆柱另一端固定有永磁片。

所述非导磁圆管内壁沿轴向呈波纹状，使得磁性液体在运动过程中被挤压而流动，进行耗减振。

所述柱状永磁体的轴线和永磁片的轴线平行，且同名磁极反向而置，非导磁圆柱刚性连接的永磁片与柱状永磁体之间的距离通过螺纹调节，达到惯性质量块回复力可调的目的。

吸附有磁性液体的柱状永磁体被磁性液体悬浮起来，并作为质量惯性块在非导磁壳体内轴向响应振动。利用永磁间吸引力所提供的回复力而使得惯性质量块在中心位置往复运动，磁性液体随柱状永磁体在运动过程中受到非导磁圆管波纹状内壁的有序挤压而流动，进行耗能，以此实现减振器减振的目的。

本发明和已有技术相比所具有的有益效果：

磁力直线磁性液体阻尼减振器，采用磁极间的磁性吸引力作为回复力，且永磁之间的距离可调，这样对应的回复力可调，以此调节减振系统的固有频率，从而满足幅值和频率较大范围的减振要求；非导磁圆管所采用的波纹状内壁结构，能够有效挤压运动的磁性液体，达到高效减振的目的。

附图说明

图1为本发明的剖视图。

图中：非导磁圆管1、磁性液体2、柱状永磁体3、非导磁圆环4、端盖5、非导磁圆柱6、永磁片7。

图2为该阻尼减振器拾振系统的模型图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明：

一种磁力直线磁性液体阻尼减振器，如图1所示，该装置包括：非导磁圆管1、磁性液体2、柱状永磁体3、非导磁圆环4、端盖5、非导磁圆柱6、永磁片7。将吸附有磁性液体2的柱状永磁体3装入非导磁圆管1内，并盖上端盖5。在非导磁圆管1外壁固定有非导磁圆环4，非导磁圆环4通过螺纹与非导磁圆柱6一端连接，非导磁圆柱6另一端固结有永磁片7，永磁片7的轴线和柱状永磁体3的轴线平行，且同名磁极反向而置。永磁片7与柱状永磁体3之间的距离通过非导磁圆柱6进行螺纹调节，达到惯性质量块回复力可调的目的，使其共振频率可调，以满足不同减振需求。

图2为该减振器对应的拾振系统模型图，由质量块m、弹簧、阻尼组成，在外界振动位移y(t)作用下，质量块响应振动对应的运动微分方程为：

$m\stackrel{\·\·}{z}\left(t\right)+c\stackrel{\·}{z}\left(t\right)+\mathrm{kz}\left(t\right)=-m\stackrel{\·\·}{y}\left(t\right)$

其中，z(t)为质量块相对支架的位移，c、k分别为阻尼系数和等效磁簧的弹性系数。阻尼系数c主要为磁性液体2与非导磁圆管1波纹状内壁之间接触面的粘性阻尼系数。其固有角频率磁簧的等效弹性系数k＝F/x，其中x为位移量，F为永磁材料间的作用力，随着永磁材料之间的距离增大而减小，即弹性系数k可调。

在柱状永磁体3和非导磁圆管1内壁面间形成磁性液体2介质，根据磁性液体2的二阶浮力原理，磁性液体2可以将永磁铁悬浮起来，以此来改善二者间的摩擦形式，即由固体间摩擦转变为液固间摩擦，且仅有少量磁性液体2与支撑面接触，使得吸附有磁性液体2的柱状永磁体3对惯性力响应的敏感度较高。

吸附有磁性液体2的柱状永磁体3作为质量惯性块在非导磁壳体1内轴向响应振动。利用永磁间吸引力所提供的回复力而使得惯性质量块在中心位置往复运动。

所述所述非导磁圆管1内壁呈波纹状，在运动过程中，磁性液体1随柱状永磁体3一起运动，受到非导磁圆管1波纹状内壁的有序挤压而流动，进行耗能，实现减振器减振的目的。

所述非导磁圆管1、非导磁圆环4、端盖5、非导磁圆柱6均为非导磁材料，如铝合金、尼龙、奥氏体不锈钢等。

所述磁性液体2有多种可选择，如酯基磁性液体、煤油基磁性液体、机油基磁性液体。

Claims (4)

1.一种磁力直线磁性液体阻尼减振器，该装置包括非导磁圆管(1)、磁性液体(2)、柱状永磁体(3)、非导磁圆环(4)、端盖(5)、非导磁圆柱(6)、永磁片(7)；

上述各部分之间的连接：将吸附有磁性液体(2)的柱状永磁体(3)装入非导磁圆管(1)内，将端盖(5)盖在非导磁圆管(1)的端口；在非导磁圆管(1)外壁固定有非导磁圆环(4)，非导磁圆环(4)通过螺纹与非导磁圆柱(6)一端相连，非导磁圆柱(6)另一端部固定有永磁片(7)。

其特征在于：利用永磁材料间吸引力所提供的回复力，而使得吸附有磁性液体(2)的柱状永磁体(3)在非导磁圆管(1)内中心位置往复运动，磁性液体(2)随柱状永磁体(3)在运动过程中受到非导磁圆管(1)波纹状内壁的有序挤压而流动耗能，进行减振。

2.根据权利要求1所述的一种磁力直线磁性液体阻尼减振器，其特征在于所述柱状永磁体(3)的轴线和永磁片(7)的轴线平行，且同名磁极反向而置。

3.根据权利要求1所述的一种磁力直线磁性液体阻尼减振器，其特征在于所述非导磁圆柱(6)通过螺纹与非导磁圆环(4)连接，使得与非导磁圆柱(6)固结的永磁片(7)与柱状永磁体(3)之间的距离可调。

4.根据权利要求1所述的一种磁力直线磁性液体阻尼减振器，其特征在于所述非导磁圆管(1)内壁沿轴向呈波纹状。