CN107152490A - 电磁形状记忆合金弹簧与磁流变液复合挤压隔震装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁形状记忆合金弹簧与磁流变液复合挤压隔震装置，包括固定座、移动托板和承载托板，所述固定座包括隔震底座和导向筒，在导向筒内设有一隔磁筒，所述移动托板水平设于隔磁筒内，所述承载托板水平设于移动托盘上方，在移动托板上设有过滤膜；在移动托板下方设有上导柱，在隔震底座上设有下导柱；在上导柱和下导柱的外侧套设有形状记忆合金弹簧，在形状记忆合金弹簧上绕设有导电铜线；所述形状记忆合金弹簧和导电铜线均与变阻开关相连，在变阻开关和承载托板之间设有一倒L形连接架，该连接架的水平段与承载托板固定连接，其竖直段与变阻开关相连。本发明结构简单，自适应能力强，能够有效降低能耗，提高稳定性。

Description

电磁形状记忆合金弹簧与磁流变液复合挤压隔震装置

技术领域

本发明涉及一种隔震装置，尤其涉及一种电磁形状记忆合金弹簧与磁流变液复合挤压隔震装置。

背景技术

磁流变液是一种由基液，磁性颗粒和添加剂组成的固液二相性材料，在无外加物理场（磁场）的激励下，表现为牛顿流体，当施加磁场后，磁流变液将在几毫秒内表现为类似于固体的性质。形状记忆合金在受热后会发生变形（如：伸长），外界条件恢复正常时，形状记忆合金又恢复原始状态。

利用磁流变液和形状记忆合金的上述性质，研究人员作出了大量的研究，如CN101565973A公开的“磁流变-形状记忆合金空心球智能隔振器”，它利用上、下法兰的的相对运动来调整磁流变阻尼器的电磁螺线圈的电流来控制磁场的大小，从而改变磁流变体的阻力，当振动结束时，它又利用形状记忆合金空心球的浮力使该隔振器回到初始位置；如CN101575882A公开的“混合型形状记忆合金多维隔振器”，它利用内钢筒相对于外钢筒在平面内运动时，内钢筒牵引着马氏体形状记忆合金耗能弹簧和奥氏体形状记忆合金金绞线部分伸长和部分缩短交替变化，从而提供稳定的阻尼力并消耗大量的能量，以抑制结构或构件平面内任意方向的振动；如CN102913587A公开的“磁流变减震器”，它利用活塞内部的轴向中心孔和径向孔起导流作用，通过改变这些孔大小的方法来改变减震器工作时磁流变液粘性力的大小，以产生较大的粘性阻尼力；如CN104963983A公开的“一种线圈外包式磁流变液减震器”，它利用励磁线圈环绕在工作缸的外侧，使工作缸工作时的热量及时散发，并且改善工作缸附近磁场的分布，以致于减震器具有较大的阻尼力调节范围。

上述研究都是利用磁流变液或者形状记忆合金来设计隔振装置，但在两者的配合应用上研究较少，而且未考虑到节能问题以及当工作的温度升高，磁流变液的性能下降后，应该如何采取措施使隔振装置的阻尼力保持稳定，进一步使装置隔振性能稳定。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决现有隔震装置随外加载荷变化的自适应能力差，并且能耗高，稳定性较差的问题，提供一种电磁形状记忆合金弹簧与磁流变液复合挤压隔震装置，自适应能力强，能够有效降低能耗，提高稳定性。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：一种电磁形状记忆合金弹簧与磁流变液复合挤压隔震装置，包括固定座、移动托板和承载托板，其特征在于：所述固定座包括隔震底座和竖直设有底板上的导向筒，在导向筒内设有一隔磁筒，所述隔磁筒与导向筒紧贴并固定在一起；

所述移动托板水平设于隔磁筒内，并与隔磁筒滑动连接，该移动托板、导向筒以及隔震底座之间形成磁流变液工作腔，在磁流变液工作腔内填充有磁流变液；所述承载托板水平设于移动托盘上方，其下侧靠近边缘处设有绕其一周的环形凸起，使承载托板与移动托板之间形成一基液容置腔；在移动托板上设有一将磁流变液工作腔和基液容置腔相连通的通孔，在该通孔内设有过滤膜；在移动托板下方竖直设有数根上导柱，在隔震底座上，对应上导柱的位置竖直设有下导柱；其中，所述上导柱的下端具有导向孔，所述下导柱的上端伸入该导向孔内；在上导柱和下导柱的外侧套设有形状记忆合金弹簧，在形状记忆合金弹簧上绕设有导电铜线；

在导向筒的外侧设有一变阻开关，所述形状记忆合金弹簧和导电铜线均与该变阻开关相连；在变阻开关和承载托板之间设有一倒L形连接架，该连接架的水平段与承载托板固定连接，其竖直段与变阻开关相连；当承载托板随移动托板向下移动时，能够带动连接架向下移动，使变阻开关导通，并使变阻开关的电阻逐渐减小。

进一步地，所述变阻开关包括上支架、下支架、导向杆、导向管、导电滑片以及导电线圈；所述导向杆和导向管均竖直设于上支架和下支架之间，所述导电滑片的一端与导向杆滑动相连，另一端与导向管紧贴；所述导电线圈套设于导向管上，其长度小于导向管的长度，且导电线圈的下端与下支架紧贴，当导电滑片向下移动的过程中，能够与导电线圈接触并紧贴导电线圈的表面向下移动；所述连接架的竖直段的下端通过一连接块与导电滑片相连，所述形状记忆合金弹簧和导电铜线与导电线圈的下端相连。

进一步地，在移动托板与隔磁筒之间设有密封圈Ⅰ，该密封圈Ⅰ与移动托板固定连接。

进一步地，在承载托板下侧的环形凸起与移动托板之间设有密封圈Ⅱ。

进一步地，在承载托板的上侧面，对应连接架水平段的位置设有一凹槽，所述连接架的水平段嵌设于该凹槽内。

进一步地，所述通孔为上小下大的阶梯孔，所述过滤膜安装于阶梯孔的下部。

进一步地，在导向筒上设有一注液孔，该注液孔贯穿隔磁筒后与磁流变液工作腔相连通，在该注液孔内配合设有注液螺塞。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：结构简单，当外加载荷较小的时候，仅由形状记忆合金弹簧即可满足隔振要求；当外载荷增大时，移动托板克服形状记忆合金弹簧的弹力向下移动，同时通过连接架推动变阻开关导通，从而产生电流作用于形状记忆合金弹簧和导电铜线产生磁场，使磁流变液产生流变效应产生阻尼力和形状记忆合金弹簧产生的回复力共同隔振；并且，移动托板下压时，磁流变液工作腔内的磁流变液的基液还会被挤压并通过过滤膜后进入基液容置腔内，从而磁流变液的体积分数变大，在磁场的作用下会产生更大的阻尼力；当外加载荷继续增大时，移动托板带动连接架向下移动的距离越多，变阻开关的电阻越小，产生的电流越大，从而磁场越大，从而能够产生更大的阻尼力；同时，形状记忆合金弹簧在通电后发热，从而引起形状记忆合金弹簧伸长，有效地补偿磁流变液性能下降导致阻尼力的缺失，从而更好地进行隔震，大大提高隔震的稳定性；整个过程中，变阻开关的通、断以及电流大小的调节均根据外加载荷的大小自动调节，因此，本装置随外加载荷变化的自适应能力更强，并且能够有效降低能耗。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：101—隔震底座，102—导向筒，2—移动托板，3—承载托板，4—隔磁筒，5—磁流变液，6—环形凸起，7—过滤膜，8—上导柱，9—下导柱，10—形状记忆合金弹簧，11—导电铜线，121—上支架，122—下支架，123—导向杆，124—导向管，125—导电滑片，126—导电线圈，13—连接架，14—连接块。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例：参见图1，一种电磁形状记忆合金弹簧与磁流变液复合挤压隔震装置，包括固定座、移动托板2和承载托板3。所述固定座包括隔震底座101和竖直设有底板上的导向筒102，在导向筒102内设有一隔磁筒4，所述隔磁筒4与导向筒102紧贴并固定在一起；具体实施时，所述隔震底座101为水平设置的板状结构，导向筒102通过连接螺栓与隔震底座101相连，隔磁筒4通过连接螺栓与导向筒102相连。

所述移动托板2水平设于隔磁筒4内，并与隔磁筒4滑动连接；该移动托板2、导向筒102以及隔震底座101之间形成磁流变液工作腔，在磁流变液工作腔内填充有磁流变液5；在移动托板2与隔磁筒4之间设有密封圈Ⅰ，该密封圈Ⅰ与移动托板2固定连接；从而避免磁流变液泄漏。在导向筒102上设有一注液孔，该注液孔贯穿隔磁筒4后与磁流变液工作腔相连通，在该注液孔内配合设有注液螺塞；以便于磁流变液的注入与更换。所述承载托板3水平设于移动托盘上方，其下侧靠近边缘处设有绕其一周的环形凸起6，使承载托板3与移动托板2之间形成一基液容置腔；在承载托板3下侧的环形凸起6与移动托板2之间设有密封圈Ⅱ，从而能够更好地将基液容置腔密封，避免基液泄漏。在移动托板2上设有一将磁流变液工作腔和基液容置腔相连通的通孔，在该通孔内设有过滤膜7；具体实施时，所述通孔为位于移动托板2的中部，并为上小下大的阶梯孔，所述过滤膜7安装于阶梯孔的下部，使过滤膜7的安装更加方便，并且过滤效果更好。

在移动托板2下方竖直设有数根上导柱8，在隔震底座101上，对应上导柱8的位置竖直设有下导柱9；其中，所述上导柱8的下端具有导向孔，所述下导柱9的上端伸入该导向孔内；视移动托板2上下移动过程中稳定性更好，避免在震动过程中产生转动。在上导柱8和下导柱9的外侧套设有形状记忆合金弹簧10，在形状记忆合金弹簧10上绕设有导电铜线11；通过对形状记忆合金弹簧10和导电铜线11同时通电，从而使形状记忆合金弹簧10和导电铜线11共同产生磁场，效果更好。

在导向筒102的外侧设有一变阻开关，所述形状记忆合金弹簧10和导电铜线11均与该变阻开关相连。在变阻开关和承载托板3之间设有一倒L形连接架13，该连接架13的水平段与承载托板3固定连接，其竖直段与变阻开关相连；其中，在承载托板3的上侧面，对应连接架13水平段的位置设有一凹槽，所述连接架13的水平段嵌设于该凹槽内，从而避免连接架13因受压而变形等，进一步保证整个装置的稳定性。当承载托板3随移动托板2向下移动时，能够带动连接架13向下移动，使变阻开关导通，并使变阻开关的电阻逐渐减小。

具体实施时，所述变阻开关包括上支架121、下支架122、导向杆123、导向管124、导电滑片125以及导电线圈126。所述导向杆123和导向管124均竖直设于上支架121和下支架122之间，其中，该导向杆123由导电材料制成，其一端通过导线与电源（正极）相连。所述导电滑片125的一端与导向杆123滑动相连，另一端与导向管124紧贴。所述导电线圈126套设于导向管124上，其长度小于导向管124的长度，且导电线圈126的下端与下支架122紧贴，当导电滑片125向下移动的过程中，能够与导电线圈126接触并紧贴导电线圈126的表面向下移动。所述连接架13的竖直段的下端通过一连接块14与导电滑片125相连，从而能够通过该连接架13带动导电滑片125上下移动。所述形状记忆合金弹簧10和导电铜线11的一端通过导线与导电线圈126的下端相连，另一端通过导线与电源（负极）相连。

工作过程中，初始状态，在形状记忆合金弹簧10的支撑下，变阻开关的导电滑片125与导电线圈126处于分离状态：

1）当外加载荷较小时，仅依靠形状记忆合金弹簧10的回复力即可满足隔振要求。

2）当外加载荷增大时，形状记忆合金弹簧10不足以满足隔振的要求，移动托板2会将弹簧往下压，同时带动连接架13向下移动，从而使导电滑片125与导电线圈126接触，产生电流作用于形状记忆合金弹簧10和铜线产生磁场，磁流变液5发生流变效应产生阻尼力进行隔振，同时，由于移动托板2的挤压，磁流变液5的基液会穿过过滤膜7进入基液容置腔，从而增大了磁流变液5的体积分数，增大了磁流变液5产生的阻尼力。

3）随着外加载荷继续增大，移动板带动连接支架继续向下移动，从而使变阻开关的电阻更小，产生更大的电流，进一步产生更大的磁场作用于磁流变液5，增大了产生的阻尼力；随着工作时间增加，形状记忆合金弹簧10发热而造成温度升高，使形状记忆合金弹簧10受热产生输出力，弥补了磁流变液5性能下降造成的隔振效果的降低，保证了整个装置的隔震稳定性。

4）当外载荷消失消失后，磁流变液5阻尼力和形状记忆合金弹簧10的回复力推动移动板上移，使导电滑片125和导电线圈126分离，形状记忆合金弹簧10和导电铜线11不在产生磁场，磁流变液5恢复成牛顿流体，形状记忆合金弹簧10恢复到原状态以后也不在移动，装置保持稳定。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种电磁形状记忆合金弹簧与磁流变液复合挤压隔震装置，包括固定座、移动托板和承载托板，其特征在于：所述固定座包括隔震底座和竖直设有底板上的导向筒，在导向筒内设有一隔磁筒，所述隔磁筒与导向筒紧贴并固定在一起；

所述移动托板水平设于隔磁筒内，并与隔磁筒滑动连接，该移动托板、导向筒以及隔震底座之间形成磁流变液工作腔，在磁流变液工作腔内填充有磁流变液；所述承载托板水平设于移动托盘上方，其下侧靠近边缘处设有绕其一周的环形凸起，使承载托板与移动托板之间形成一基液容置腔；在移动托板上设有一将磁流变液工作腔和基液容置腔相连通的通孔，在该通孔内设有过滤膜；在移动托板下方竖直设有数根上导柱，在隔震底座上，对应上导柱的位置竖直设有下导柱；其中，所述上导柱的下端具有导向孔，所述下导柱的上端伸入该导向孔内；在上导柱和下导柱的外侧套设有形状记忆合金弹簧，在形状记忆合金弹簧上绕设有导电铜线；

在导向筒的外侧设有一变阻开关，所述形状记忆合金弹簧和导电铜线均与该变阻开关相连；在变阻开关和承载托板之间设有一倒L形连接架，该连接架的水平段与承载托板固定连接，其竖直段与变阻开关相连；当承载托板随移动托板向下移动时，能够带动连接架向下移动，使变阻开关导通，并使变阻开关的电阻逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的电磁形状记忆合金弹簧与磁流变液复合挤压隔震装置，其特征在于：所述变阻开关包括上支架、下支架、导向杆、导向管、导电滑片以及导电线圈；所述导向杆和导向管均竖直设于上支架和下支架之间，所述导电滑片的一端与导向杆滑动相连，另一端与导向管紧贴；所述导电线圈套设于导向管上，其长度小于导向管的长度，且导电线圈的下端与下支架紧贴，当导电滑片向下移动的过程中，能够与导电线圈接触并紧贴导电线圈的表面向下移动；所述连接架的竖直段的下端通过一连接块与导电滑片相连，所述形状记忆合金弹簧和导电铜线与导电线圈的下端相连。

3.根据权利要求1所述的电磁形状记忆合金弹簧与磁流变液复合挤压隔震装置，其特征在于：在移动托板与隔磁筒之间设有密封圈Ⅰ，该密封圈Ⅰ与移动托板固定连接。

4.根据权利要求1所述的电磁形状记忆合金弹簧与磁流变液复合挤压隔震装置，其特征在于：在承载托板下侧的环形凸起与移动托板之间设有密封圈Ⅱ。

5.根据权利要求1所述的电磁形状记忆合金弹簧与磁流变液复合挤压隔震装置，其特征在于：在承载托板的上侧面，对应连接架水平段的位置设有一凹槽，所述连接架的水平段嵌设于该凹槽内。

6.根据权利要求1所述的电磁形状记忆合金弹簧与磁流变液复合挤压隔震装置，其特征在于：所述通孔为上小下大的阶梯孔，所述过滤膜安装于阶梯孔的下部。

7.根据权利要求1所述的电磁形状记忆合金弹簧与磁流变液复合挤压隔震装置，其特征在于：在导向筒上设有一注液孔，该注液孔贯穿隔磁筒后与磁流变液工作腔相连通，在该注液孔内配合设有注液螺塞。