CN106257088B - 一种磁流变管路吸振器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磁流变管路吸振器，其包括磁流变液、上盖、密封垫、弹簧、导向环、活塞、励磁线圈、导向杆、缸筒、径向固定架、轴向固定架、控制器以及固定螺钉。本发明采用动力吸振与阻尼耗能减振结合的方式控制管路振动，采用半主动控制策略，根据管路振动特征动态调节阻尼器输出阻尼力的大小，增加了吸振器的频率响应范围，加快了管路振动的衰减过程。设计了吸振器径向和轴向固定架，可以根据管路振动情况灵活装配，实现对管路沿任意方向振动进行控制。对于振动剧烈的管路，可以通过安装多组吸振器的方式提高减振效果。系统断电时，吸振器仍然具有一定的减振效果，不会发生减振失效或加剧管路振动故障，具有较高安全性和可靠性。

Description

一种磁流变管路吸振器
技术领域
本发明涉及一种管路吸振装置，具体涉及一种阻尼自动调节的管路吸振器，主要用于液压传动、流体输送的管路系统中，属于振动控制技术领域。
背景技术
管路系统是液压传动、流体输送、能量传输的重要载体，被广泛应用于动力机械、船舶潜艇、航空航天、石油化工、热力系统、污水处理、给排水等领域。管路系统是机械设备与基体结构传递振动的主要途径之一。在管路系统中，压缩机、泵、液压马达等动力设备在工作过程中会导致管路内流体介质产生压力、流速脉动。同时，流体流经管路时，因管路系统中的管径变化、管路转弯等因素，以及管路中阀门的开启、调节与关闭，也会造成管路中流体压力、流速变化，脉动的流体对管路的冲击会造成管路振动；另外，原动机、压缩机、泵、液压马达等旋转机械由于转子不平衡等原因在工作过程中会将振动传递到管路系统中；此外，外界振动也会通过管路连接固定装置将基体结构的振动传递到管路系统中。管路振动会引发噪声，降低舰船、潜艇、飞机等设备的隐蔽性，影响工作人员身心健康。管路的振动会造成管路疲劳、接头松脱、紧固件松动、阀以及仪器仪表等设备损坏，甚至导致管路中流体介质泄露。管道振动问题一直是导致造成管道事故的主要原因之一，管路系统故障大部分起因都是由振动引起的振动疲劳和振动磨损。管路系统振动增加了设备维护费用，降低了系统使用寿命，甚至引起安全事故，造成经济财产损失，威胁工作人员的人身安全。因此，对管路振动的控制就显得极为重要。
管路系统振动控制技术主要分为主动控制和被动控制，被动振动控制系统装置简单可靠、经济性好、易于维护等优点，得到了广泛的研究和应用。但是，被动控制性能较为单一，适应面窄，控制效果容易受外部条件的影响。主动控制的控制效果好，但结构复杂，经济性差，需要外加能源，存在控制失效风险。对于复杂管路系统，由于振动的复杂性及随机性，主动控制方案的实施存在较大困难。调谐质量阻尼器(TMD)是一种被动控制装置，由弹簧、阻尼器、质量块及固定元件组成，悬挂安装在振动结构上。但常见的TMD系统有效频带较窄，当振动频率偏离TMD工作频率时，减振效果较差，甚至会放大振动。为了提高TMD系统的减振效果，工程中通常采用加装多组固有频率不同的TMD，而这种方式增加了管路的负载，也使得结构振动频率变得复杂，增加了TMD设计难度。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种管路减振装置和控制方法，采用动力吸振与阻尼耗能减振结合的方式对管路的振动进行控制。在管路发生振动时，吸振器随管路振动，活塞体在惯性作用下压缩弹簧对磁流变减振器产生反作用力。并且在活塞与缸筒发生相对运动时，活塞受到磁流变液的阻尼力作用，消耗振动能量，降低管路振动。控制器根据管路的振动加速度信息调整阻尼力大小，进而改变吸振器的吸振频率，增加吸振器的阻尼耗能，提高吸振器减振效果。图6磁流变管路吸振器工作原理图，其中，md为吸振器响应质量(活塞和线圈质量)；Kd为弹簧刚度；Cd为吸振器的固有阻尼系数；Fτ为吸振器的库仑阻尼力。
本发明采用的技术方案：
一种磁流变管路吸振器，该磁流变管路吸振器包括上盖(1)、密封垫(2)、弹簧(3)、导向环(4)、活塞(5)、励磁线圈(6)、导向杆(7)、缸筒(8)、固定架、控制器以及固定螺钉。所述励磁线圈(6)缠绕在活塞(5)的线槽内，导向环(4)安装在活塞(5)中心孔两端的导向槽内，导向杆(7)穿过活塞(5)中心孔和导向环(4)固定在缸筒(8)与上盖(1)之间，活塞(5)与缸筒(8)底部和上盖(1)之间采用弹簧(3)支撑，上盖(1)与缸筒(8)之间使用密封垫(2)密封并使用上盖螺钉(9)固定，磁流变管路吸振器通过固定架固定在在管路上，控制器固定在吸振器(e)或管路上。
所述活塞(5)和缸筒(8)采用高导磁率的软磁材料，上盖(1)由隔磁材料制成。缸筒(8)、导向杆(7)、活塞(5)和上盖(1)围成的活塞腔(a)内填充磁流变液。励磁线圈(6)采用漆包铜线绕制，导线通过活塞导线孔(c)和上盖导线孔(b)引出到磁流变吸振器(e)外侧与控制器相连，上盖导线孔(b)、活塞导线孔(c)采用绝缘胶密封。
所述磁流变管路吸振器通过固定架固定在管路上，缸筒(8)、上盖(1)、导向杆(7)、控制器随管路一起振动，活塞(5)、励磁线圈(6)和导向环(4)构成的活塞体由于惯性原因，会沿导向杆(7)与缸筒(8)发生相对运动，压缩弹簧(3)，对管路产生反作用力，实现动力吸振。同时活塞(5)在缸筒(8)内运动时会受到磁流变液的阻尼作用，消耗振动能量。
所述固定架分为径向固定架(10)和轴向固定架(13)，磁流变吸振器沿径向或轴向方向固定在管路上。根据管路振动情况，采取径向安装、轴向安装或组合安装的方式对管路沿任意方向的振动进行控制。在振动剧烈，振动能量较大的管路系统中，通过安装多组吸振器的方式提高减振效果。
所述控制器集成处理器模块、数模转换模块、驱动器模块和加速度传感器。处理器模块对加速度传感器的加速度信号进行分析和处理并输出数字控制信号，数模转换模块将处理器输出的数字控制信号转换成控制驱动器模块的模拟信号，驱动器模块根据处理器模块的信号指令调整励磁线圈(6)的电流大小，进而调整阻尼间隙(d)内的磁场强度，从而改变磁流变吸振器阻尼力大小，消耗管路振动能量。
本发明采用动力吸振与阻尼耗能减振结合的方式控制管路振动，能够有效控制管路振动，抑制振动在管路中的传播，降低管路振动造成的危害。利用磁流变阻尼器阻尼力连续可调的特点，采用半主动控制策略，根据管路振动特征动态调节阻尼器输出阻尼力的大小，增加了吸振器的频率响应范围，加快了管路振动的衰减过程。设计了吸振器径向和轴向固定架，可以根据管路振动情况灵活装配，实现对管路沿任意方向振动进行控制。系统断电时，由于活塞体受到磁流变液的黏滞阻尼力，使得吸振器仍然具有一定的减振效果，不会发生减振失效或加剧管路振动故障，具有较高安全性和可靠性。
附图说明
图1是磁流变管路吸振器结构示意图；
图2单向吸振结构示意图；
图3轴向吸振结构示意图；
图4径向吸振结构示意图；
图5组合吸振结构示意图。
图6为磁流变管路吸振器工作原理图
图中：1、上盖，2、密封垫，3、弹簧，4、导向环，5、活塞，6、励磁线圈，7、导向杆，8、缸筒，9、上盖螺钉，10、径向固定架，11、固定架螺钉，12、缸筒螺钉，13、轴向固定架，a、活塞腔，b、上盖导线孔，c、活塞导线孔，d、阻尼间隙，e、磁流变吸振器。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明进行进一步详细说明：
图1为磁流变管路吸振器结构示意图，是磁流变管路吸振器的主体部分，主要包括上盖(1)、密封垫(2)、弹簧(3)、导向环(4)、活塞(5)、线圈(6)、导向杆(7)、缸筒(8)。
图2为磁流变管路吸振器单向吸振结构示意图，实现对沿固定方向振动的管路进行减振。单向吸振器的安装顺序为：先采用固定架螺钉(11)将径向固定架10沿管路振动方向固定在管路上，然后采用缸筒螺钉(12)将磁流变吸振器沿管路振动方向固定在径向固定架(10)上，最后将控制器固定在磁流变吸振器(e)或管路上。
图3为磁流变管路吸振器轴向吸振结构示意图，实现对管路轴向振动进行控制。轴向吸振器的安装顺序为：先采用缸筒螺钉(12)将磁流变吸振器与轴向固定架(13)固定，然后采用固定架螺钉(11)将固定架连同磁流变吸振器(e)一起固定在管路合适位置，最后将控制器固定在磁流变吸振器(e)或管路上。
图4为磁流变管路吸振器径向吸振结构示意图，实现对管路沿径向平面任意方向振动的控制。径向吸振器的安装顺序为：先采用固定架螺钉(11)将径向固定架(12)固定在管路合适位置，然后将四个磁流变吸振器(e)以首尾对应方式固定在径向固定架(12)上，最后将控制器固定在磁流变吸振器(e)或管路上。
图5为磁流变管路吸振器组合吸振结构示意图，实现同时对管路沿径向和轴向的振动进行控制。安装顺序可参考径向吸振器和轴向吸振器的安装方法。

Claims (7)

1.一种磁流变管路吸振器，其特征在于：该磁流变管路吸振器包括上盖(1)、密封垫(2)、弹簧(3)、导向环(4)、活塞(5)、励磁线圈(6)、导向杆(7)、缸筒(8)、固定架、控制器以及固定螺钉；所述励磁线圈(6)缠绕在活塞(5)的线槽内，导向环(4)安装在活塞(5)中心孔两端的导向槽内，导向杆(7)穿过活塞(5)中心孔和导向环(4)固定在缸筒(8)与上盖(1)之间，活塞(5)与缸筒(8)底部和上盖(1)之间采用弹簧(3)支撑，上盖(1)与缸筒(8)之间使用密封垫(2)密封并使用上盖螺钉(9)固定，磁流变管路吸振器通过固定架固定在在管路上，控制器固定在磁流变管路吸振器(e)或管路上；
所述活塞(5)和缸筒(8)采用高导磁率的软磁材料，上盖(1)由隔磁材料制成；缸筒(8)、导向杆(7)、活塞(5)和上盖(1)围成的活塞腔(a)内填充磁流变液；励磁线圈(6)采用漆包铜线绕制，导线通过活塞导线孔(c)和上盖导线孔(b)引出到磁流变管路吸振器(e)外侧与控制器相连，上盖导线孔(b)、活塞导线孔(c)采用绝缘胶密封。
2.根据权利要求1所述的一种磁流变管路吸振器，其特征在于：缸筒(8)、上盖(1)、导向杆(7)、控制器随管路一起振动，活塞(5)、励磁线圈(6)和导向环(4)构成的活塞体由于惯性原因，会沿导向杆(7)与缸筒(8)发生相对运动，压缩弹簧(3)，对管路产生反作用力，实现动力吸振；同时活塞(5)在缸筒(8)内运动时会受到磁流变液的阻尼作用，消耗振动能量。
3.根据权利要求1所述的一种磁流变管路吸振器，其特征在于：所述固定架分为径向固定架(10)和轴向固定架(13)，磁流变管路吸振器沿径向或轴向方向固定在管路上；根据管路振动情况，采取径向安装、轴向安装或组合安装的方式对管路沿任意方向的振动进行控制；在振动剧烈，振动能量大的管路系统中，通过安装多组磁流变管路吸振器的方式提高减振效果。
4.根据权利要求1所述的一种磁流变管路吸振器，其特征在于：所述控制器集成处理器模块、数模转换模块、驱动器模块和加速度传感器；处理器模块对加速度传感器的加速度信号进行分析和处理并输出数字控制信号，数模转换模块将处理器模块输出的数字控制信号转换成控制驱动器模块的模拟信号，驱动器模块根据处理器模块的信号指令调整励磁线圈(6)的电流大小，进而调整阻尼间隙(d)内的磁场强度，从而改变磁流变管路吸振器阻尼力大小，消耗管路振动能量。
5.根据权利要求3所述的一种磁流变管路吸振器，其特征在于：单向磁流变管路吸振器的安装顺序为：先采用固定架螺钉(11)将径向固定架(10)沿管路振动方向固定在管路上，然后采用缸筒螺钉(12)将磁流变管路吸振器沿管路振动方向固定在径向固定架(10)上，最后将控制器固定在磁流变管路吸振器(e)或管路上。
6.根据权利要求3所述的一种磁流变管路吸振器，其特征在于：轴向磁流变管路吸振器的安装顺序为：先采用缸筒螺钉(12)将磁流变管路吸振器与轴向固定架(13)固定，然后采用固定架螺钉(11)将固定架连同磁流变管路吸振器(e)一起固定在管路合适位置，最后将控制器固定在磁流变管路吸振器(e)或管路上。
7.根据权利要求3所述的一种磁流变管路吸振器，其特征在于：径向磁流变管路吸振器的安装顺序为：先采用固定架螺钉(11)将径向固定架(10)固定在管路合适位置，然后将四个磁流变管路吸振器(e)以首尾对应方式固定在径向固定架(10)上，最后将控制器固定在磁流变管路吸振器(e)或管路上。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114110290A (zh) * 2021-11-27 2022-03-01 北京工业大学 一种非线性自调谐管路振动噪声半主动控制方法及系统
CN114871839B (zh) * 2022-06-07 2023-11-14 哈尔滨理工大学 一种基于磁流变液剪切式阻尼减振镗杆及其控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2755350Y (zh) * 2004-11-22 2006-02-01 李杨 一种阻尼弹簧减振器
CN2842078Y (zh) * 2005-10-15 2006-11-29 中国科学技术大学 磁流变弹性体移频式吸振器
CN102865328A (zh) * 2012-09-04 2013-01-09 哈尔滨工业大学深圳研究生院 一种基于混联机构的五维隔振平台

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4198308B2 (ja) * 2000-08-14 2008-12-17 カヤバ工業株式会社 制振用ダンパ及び制振システム
JP2008138868A (ja) * 2006-11-02 2008-06-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 吸振器及び軸縦振動制振装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2755350Y (zh) * 2004-11-22 2006-02-01 李杨 一种阻尼弹簧减振器
CN2842078Y (zh) * 2005-10-15 2006-11-29 中国科学技术大学 磁流变弹性体移频式吸振器
CN102865328A (zh) * 2012-09-04 2013-01-09 哈尔滨工业大学深圳研究生院 一种基于混联机构的五维隔振平台

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