CN104565183A - 一种磁力平面磁性液体阻尼减振器 - Google Patents

Abstract

一种磁力平面磁性液体阻尼减振器，属于机械工程振动领域，具体涉及磁性液体的阻尼减振。该减振器采用两端面吸附有磁性液体的圆柱永磁铁作为惯性质量块，圆柱永磁铁在非导磁壳体底部被其端面的磁性液体悬浮起来，圆柱永磁铁的另一端与具有同心环波纹结构的非导磁端盖内壁接触。非导磁垫盖底面内侧刚性连接永磁片，永磁片与非导磁壳体内圆柱永磁铁磁极沿轴线同名磁极同向而置。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而使得圆柱永磁铁惯性质量块在中心位置做平面运动，在运动过程中，主要通过非导磁端盖内壁的同心环波纹结构连续挤压磁性液体进行耗能，起到减振的作用。该阻尼减振器结构简单、可靠性高、减振效果优良。

Description

一种磁力平面磁性液体阻尼减振器

技术领域

本发明涉及一种阻尼减振器，具体的说，本发明涉及一种磁力平面磁性液体阻尼减振器。

背景技术

磁性液体是一种由包覆有表面活性剂的纳米铁磁性或亚铁磁性颗粒分散于液态载液中形成的稳定的胶态悬浮液，磁性液体二阶浮力原理是指磁性液体可以将沉浸在其中的比重比其自身大的永久磁铁悬浮起来，这样可以改变久磁铁和与其接触面间的摩擦形式，即由固体间摩擦转变为液固间摩擦，且仅有少量磁性液体与避免接触，使得吸附有磁性液体的永磁铁对惯性力敏感度较高。

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：现有平面形式振动能量采集器的拾振系统多采用弹簧与永磁铁的机械连接，表现出抗疲劳性差、噪声大等不足，稳定性相对较差，且拾振系统灵敏度相对不高，减振吸能效率较低。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种磁力平面磁性液体阻尼减振器包括非导磁端盖、磁性液体、圆柱永磁铁、非导磁壳体、永磁片、非导磁垫盖。将圆柱永磁铁装入非导磁壳体内，给圆柱永磁铁添涂磁性液体，使其悬浮于非导磁壳体内侧底面，通过螺纹连接将非导磁端盖连接到非导磁壳体开口端。永磁片与非导磁垫盖底面内侧刚性连接。通过螺纹将非导磁壳体与非导磁垫盖连接，使得永磁片与圆柱永磁铁之间的回复力大小可调。

所述非导磁端盖内表面为同心环波纹结构。

所述永磁片与圆柱永磁铁沿轴向同名磁极同向而置，利用永磁间吸引力所提供的回复力而使得永磁铁惯性块在中心位置运动。

圆柱永磁铁在磁性液体作用下悬浮在壳体内，在外界振动作用下，包覆有磁性液体的圆柱永磁铁响应振动而运动，引起磁性液体与非导磁端盖的接触，主要通过非导磁端盖内壁的同心环波纹结构连续挤压磁性液体进行耗能，起到减振的作用。

本发明和已有技术相比所具有的有益效果：

一种磁力平面磁性液体阻尼减振器，适用于存在平面振动形式的部件，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，满足幅值和频率较大范围的减振要求；非导磁端盖内端面同心环波纹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：包括非导磁端盖1、磁性液体2、圆柱永磁铁3、非导磁壳体4、永磁片5、非导磁垫盖6。

图2该减振器对应的拾振系统模型图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明：

一种磁力平面磁性液体阻尼减振器，如图1所示，该装置包括非导磁端盖1、磁性液体2、圆柱永磁铁3、非导磁壳体4、永磁片5、非导磁垫盖6。将圆柱永磁铁3装入非导磁壳体4内，给圆柱永磁铁3添涂磁性液体2，使其悬浮于非导磁壳体4内底面，通过螺纹将非导磁端盖1和非导磁壳体4连接，非导磁端盖4内表面为同心环波纹结构。永磁片5位于非导磁垫盖6内底面并与之刚性连接，通过螺纹将非导磁壳体4与非导磁垫盖6连接，使得永磁片5与圆柱永磁铁3之间的回复力大小可调。

圆柱永磁铁3在磁性液体2作用下悬浮在非导磁壳体4内，利用永磁间吸引力所提供的回复力而使得圆柱永磁铁3惯性质量块在中心位置运动，引起非导磁端盖1内端面的同心环波纹结构连续挤压磁性液体2进行耗能减振。

图2为该减振器对应的拾振系统模型图，为二阶弹簧-质量-阻尼系统。在外界振动位移y(t)作用下，质量块m响应振动的运动微分方程为：

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

其中，z(t)为质量块相对支架的位移，阻尼系数c主要为磁性液体2与壳体4和端盖1内壁之间接触面的粘性阻尼系数。k为磁簧的弹性系数，对应的弹性回复力为柱状永磁铁与永磁片之间的磁吸引力。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，即磁簧的弹性系数k可调。

所述非导磁端盖1、非导磁壳体4、非导磁垫盖6均为非导磁材料，如铝合金、尼龙、奥氏体不锈钢等。

所述磁性液体可选酯基磁性液体、煤油基磁性液体、机油基磁性液体。

Claims (4)

1.一种磁力平面磁性液体阻尼减振器，该装置包括非导磁端盖(1)、磁性液体(2)、圆柱永磁铁(3)、非导磁壳体(4)、永磁片(5)、非导磁垫盖(6)；

上述各部分之间的连接：将圆柱永磁铁(3)装入非导磁壳体(4)内，给圆柱永磁铁(3)添涂磁性液体(2)，使其悬浮于非导磁壳体(4)内底面，通过螺纹将非导磁垫盖(6)与非导磁壳体(4)连接，非导磁垫盖(6)内底面刚性连接永磁片(5)。

其特征在于：圆柱永磁铁(3)在磁性液体(2)作用下悬浮在非导磁壳体(4)内，利用永磁材料间吸引力所提供的回复力而使得圆柱永磁铁(3)惯性质量块在中心位置运动，引起非导磁端盖(1)内壁面上同心环波纹结构连续挤压磁性液体，进行耗能减振。

2.根据权利要求1所述的一种磁力平面磁性液体阻尼减振器，其特征在于所述圆柱永磁铁(3)和永磁片(5)沿轴向同名磁极同向而置。

3.根据权利要求1所述的一种磁力平面磁性液体阻尼减振器，其特征在于所述非导磁端盖(1)内表面为同心环波纹结构。

4.根据权利要求1所述的一种磁力平面磁性液体阻尼减振器，其特征在于所述非导磁垫盖(6)与非导磁壳体(4)通过螺纹连接，使得由圆柱永磁铁(3)和永磁片(5)磁极间距可调。