CN105114504B - 基于磁流变材料的缓冲吸能装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于磁流变材料的缓冲吸能装置，包括由外套筒、内套筒构成的双筒结构以及用于产生磁场的励磁线圈，双筒结构的一端与底座固定连接，另一端与密封端盖固定连接，双筒结构内充满磁流变材料，双筒结构的外套筒与内套筒之间留有间隙作为环形流液通道，内套筒的内腔内设有活塞，活塞与底座之间设有弹簧，活塞与内套筒内壁滑动配合，活塞固定在活塞杆上，活塞杆经密封端盖伸出双筒结构，活塞杆的外伸端设有缓冲头，内套筒靠近底座的一端设有开口，连通内套筒的内腔与环形流液通道，双筒结构靠近密封端盖的一端设有连通管，将环形流液通道与内套筒的内腔连通。它根据外界冲击力大小实时调节缓冲装置的阻尼力，以实现最优的缓冲吸能效果。

Description

基于磁流变材料的缓冲吸能装置

技术领域

本发明属于缓冲吸能技术领域，涉及一种基于磁流变材料的缓冲吸能装置。

背景技术

冲击作为运动的主要形式之一，是自然界中广泛存在的现象，研究冲击的目的就是为了减少其危害作用，随着工程装备向着高速重载方向发展，所遇到的冲击强度也越来越大，解决好冲击缓冲问题对于提高工程质量至关重要。冲击是指系统在瞬态激励下的运动，它的特点是激励的作用时间远远小于系统的运动周期，属于一种突然的、猛烈的运动。传统的缓冲吸能装置主要由橡胶或弹簧等材料制成，此类缓冲装置主要的优点是结构简单，成本低廉；而此类缓冲装置只能针对特定载荷的冲击，特别是在要求较高的场合，会导致缓冲效果不理想，应用范围受到了极大的限制。针对传统的缓冲材料及缓冲吸能装置的不足，开发基于新材料的缓冲吸能装置对拓展缓冲技术的发展提供技术积累。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种基于磁流变材料的缓冲吸能装置，它根据外界冲击力大小实时调节缓冲装置的阻尼力，以实现最优的缓冲吸能效果。

本发明的目的是采用下述方案实现的：一种基于磁流变材料的缓冲吸能装置，包括由外套筒、内套筒构成的双筒结构以及用于产生磁场的励磁线圈，所述双筒结构的一端与底座固定连接，另一端与密封端盖固定连接，所述双筒结构内充满磁流变材料，所述双筒结构的外套筒与内套筒之间留有间隙作为环形流液通道，所述内套筒的内腔内设有活塞，所述活塞与底座之间设有弹簧，所述活塞与内套筒内壁滑动配合，且紧密贴合，该活塞固定在活塞杆上，所述活塞杆经密封端盖伸出双筒结构，活塞杆的外伸端设有缓冲头，所述内套筒靠近底座一端的筒壁上设置连通内套筒的内腔与环形流液通道的开口，所述双筒结构靠近密封端盖一端设有连通管，该连通管将环形流液通道与内套筒的内腔连通，所述连通管外侧固定环形铁芯，在环形铁芯的凹槽内绕制励磁线圈，线圈通过密封层封装保护。

所述底座设有导向孔，所述导向孔通过通气孔与外界连通，所述弹簧套在活塞杆上，弹簧一端与活塞固定连接，另一端与底座固定连接，所述活塞杆伸入底座的导向孔中，与导向孔滑动配合。

环形铁芯利用高导磁材料制成。

内套筒及外套筒上分别设置开口，利用连通管焊接固联，用于环形流液通道中的磁流变材料在压缩状态下回流至内套筒。

所述外套筒下端与底座焊接密封固定，上端采用卷边技术与密封端盖固定连接，底座及密封端盖上设置环形凹槽，由上下的环形凹槽将内套筒嵌入固定。

所述活塞为圆盘活塞，圆盘活塞的凹槽处分别安装密封圈与导向环，用以密封磁流变材料及实现活塞杆导向。

本发明具有的优点是：由于本发明的基于磁流变材料的缓冲吸能装置，包括由外套筒、内套筒构成的双筒结构以及用于产生磁场的励磁线圈，所述双筒结构的一端与底座固定连接，另一端与密封端盖固定连接，所述双筒结构内充满磁流变材料，所述双筒结构的外套筒与内套筒之间留有间隙作为环形流液通道，所述内套筒的内腔内设有活塞，所述活塞与底座之间设有弹簧，所述活塞与内套筒内壁滑动配合，且紧密贴合，该活塞固定在活塞杆上，所述活塞杆经密封端盖伸出双筒结构，活塞杆的外伸端设有缓冲头，所述内套筒靠近底座一端的筒壁上设置连通内套筒的内腔与环形流液通道的开口，所述双筒结构靠近密封端盖一端设有连通管，该连通管将环形流液通道与内套筒的内腔连通，所述连通管上固定环形铁芯，在环形铁芯的凹槽内绕制励磁线圈。当缓冲头受到冲击力的作用时，活塞杆上的圆盘活塞会压缩弹簧储存外界冲击能量。活塞杆上设置的圆盘活塞在外力推动下挤压磁流变材料先从内套筒的底部开口流向内套筒与外套筒之间的间隙，再经安装于内外套筒上的连通管回流至内套筒；当磁流变材料流经连通管时，由于励磁线圈的作用，将以不同的磁场强度作用于磁流变材料，以产生不同的阻尼力吸收冲击过程中弹簧压缩所储存的能量。本发明可根据外界冲击力大小实时调节缓冲装置的阻尼力，以实现最优的缓冲吸能效果。且本发明的缓冲装置可通过施加不同电流，调节环形铁芯处的磁场大小，控制缓冲装置的阻尼力的大小来实现冲击能量吸收最大化。

本发明是利用磁流变材料的阻尼力可由磁场控制的特点，开发的新型的缓冲吸能装置。

附图说明

图1为本发明的基于磁流变材料的缓冲吸能装置的结构示意图。

图中，1为缓冲头，2为活塞杆，3为密封端盖，4为连通管，5为环形铁芯，6为线圈，7为密封层，8为外套筒，9为内套筒，10为弹簧，11为底座，12为密封圈，13为导向环，14为磁流变材料,15为开口，16为导向孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述：

参见图1，一种基于磁流变材料的缓冲吸能装置，采用外套筒8、内套筒9的双筒结构设计，外套筒8、内套筒9间的间隙作为环形流液通道。其包括由外套筒、内套筒构成的双筒结构以及用于产生磁场的励磁线圈，所述双筒结构的一端与底座11固定连接，另一端与密封端盖3固定连接。所述外套筒下端与底座焊接密封固定，上端采用卷边技术与密封端盖固定连接，底座及密封端盖上设置环形凹槽，由上下的环形凹槽将内套筒嵌入固定。所述双筒结构内充满磁流变材料14。所述的磁流变材料为一种公知的磁控智能材料，如专利CN201310123120.6及CN201210495593.4中所述的材料。所述双筒结构的外套筒与内套筒之间留有间隙作为环形流液通道，所述内套筒的内腔内设有活塞。所述活塞位于内套筒中间部位。所述活塞为圆盘活塞，圆盘活塞的凹槽处分别安装密封圈12与导向环13，用以密封磁流变材料及实现活塞杆导向。所述活塞与底座之间设有弹簧10，所述活塞与内套筒内壁滑动配合，且紧密贴合，该活塞固定在活塞杆2上，所述活塞杆经密封端盖伸出双筒结构，活塞杆的外伸端设有缓冲头1。缓冲头固定于活塞杆的端部。活塞杆通过固定螺栓安装缓冲头，作为冲击力的直接作用点。密封端盖上设有供活塞杆穿过的通孔，活塞杆与密封端盖的通孔滑动配合，且紧密贴合。所述内套筒靠近底座一端的筒壁上设置连通内套筒的内腔与环形流液通道的开口15。所述双筒结构靠近密封端盖一端设有连通管4，该连通管将环形流液通道与内套筒的内腔连通。内套筒及外套筒上分别设置开口，利用连通管焊接固联，用于环形流液通道中的磁流变材料在压缩状态下回流至内套筒。连通管4一端与外套筒的开口处焊接，连通管4另一端伸入外套筒中与内套筒靠近密封端盖一端的开口处焊接。所述环形流液通道、内套筒、连通管内充满磁流变材料。所述连通管4上固定环形铁芯5，在环形铁芯的凹槽内绕制励磁线圈6，线圈通过密封层7封装保护。所述底座11设有导向孔16，所述导向孔通过通气孔与外界连通，所述弹簧套在活塞杆上，弹簧一端与活塞固定连接，另一端与底座固定连接，所述活塞杆伸入底座的导向孔中，与导向孔滑动配合，且紧密贴合。底座中心处设置圆形通道作为导向孔，其尺寸大小与活塞杆相吻合，起到了活塞杆往复运动过程中的体积补偿作用。圆形通道预留足够的长度补偿活塞杆运动所需的内容积变化，通道底部与外界有通孔连接，以保持气压恒定。

当缓冲头1受到冲击力的作用时，活塞杆2上的圆盘活塞会压缩弹簧10储存外界冲击能量。活塞杆上设置的圆盘活塞在外力推动下挤压磁流变材料先从内套筒的底部开口处流向内套筒与外套筒之间的间隙，再经安装于内外套筒上的连通管回流至内套筒；当磁流变材料流经连通管时，固定于连通管上的环形铁芯处由于励磁线圈的作用，将以不同的磁场强度作用于磁流变材料，以产生不同的阻尼力吸收冲击过程中弹簧压缩所储存的能量。本发明可根据外界冲击力大小实时调节缓冲装置的阻尼力，以实现最优的缓冲吸能效果。本发明的缓冲装置可通过施加不同电流，调节环形铁芯5处的磁场大小，控制缓冲装置的阻尼力的大小来实现冲击能量吸收最大化。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种基于磁流变材料的缓冲吸能装置，其特征在于：包括由外套筒、内套筒构成的双筒结构以及用于产生磁场的励磁线圈，所述双筒结构的一端与底座固定连接，另一端与密封端盖固定连接，所述双筒结构内充满磁流变材料，所述双筒结构的外套筒与内套筒之间留有间隙作为环形流液通道，所述内套筒的内腔内设有活塞，所述活塞与底座之间设有弹簧，所述活塞与内套筒内壁滑动配合，且紧密贴合，该活塞固定在活塞杆上，所述活塞杆经密封端盖伸出双筒结构，活塞杆的外伸端设有缓冲头，所述内套筒靠近底座一端的筒壁上设置连通内套筒的内腔与环形流液通道的开口，所述双筒结构靠近密封端盖一端设有连通管，该连通管将环形流液通道与内套筒的内腔连通，所述连通管外侧固定环形铁芯，在环形铁芯的凹槽内绕制励磁线圈。

2.根据权利要求1所述的基于磁流变材料的缓冲吸能装置，其特征在于： 所述底座设有导向孔，所述导向孔通过通气孔与外界连通，所述弹簧套在活塞杆上，弹簧一端与活塞固定连接，另一端与底座固定连接，所述活塞杆伸入底座的导向孔中，与导向孔滑动配合。

3.根据权利要求1所述的基于磁流变材料的缓冲吸能装置，其特征在于：环形铁芯利用高导磁材料制成。

4.根据权利要求1所述的基于磁流变材料的缓冲吸能装置，其特征在于：内套筒及外套筒上分别设置开口，利用连通管焊接固联，用于环形流液通道中的磁流变材料在压缩状态下回流至内套筒。

5.根据权利要求1所述的基于磁流变材料的缓冲吸能装置，其特征在于：所述外套筒下端与底座焊接密封固定，上端采用卷边技术与密封端盖固定连接，底座及密封端盖上设置环形凹槽，由上下的环形凹槽将内套筒嵌入固定。

6.根据权利要求1所述的基于磁流变材料的缓冲吸能装置，其特征在于：所述活塞为圆盘活塞，圆盘活塞的凹槽处分别安装密封圈与导向环，用以密封磁流变材料及实现活塞杆导向。