CN107191530A - 一种双线圈活塞式磁流变液减摆器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双线圈活塞式磁流变液减摆器，其包括外缸筒、内缸筒、端盖、活塞轴、导磁环及隔磁环，外缸筒两端均固装端盖，外缸筒内同轴安装内缸筒，内缸筒两端与端盖之间均固定导磁环，在内缸筒的两端与导磁环之间均固定隔磁环，活塞轴的两端同轴穿装入内缸筒并与端盖及隔磁环同轴滑动安装；内缸筒在周向上制有若干阻尼通道，在磁流变液存储腔及阻尼通道内充满磁流变液；端盖的内端缠绕线圈，线圈通电且活塞轴运行后所述导磁环、内缸筒、端盖形成闭合磁回路。本发明满足活塞行程前提下增长阻尼通道，在不加在电流的情况下产生较大的初始阻尼力，同时在加载电流后产生较大的库仑力，工作范围增加，同时使减摆器阻尼力可调倍数增加。

Description

一种双线圈活塞式磁流变液减摆器

技术领域

本发明属于飞机配件领域，涉及飞机起落架，尤其是一种双线圈活塞式磁流变液减摆器。

背景技术

前三点式起落架布置的飞机在滑行或滑跑过程中存在前起落架摆振的缺点，产生飞机前轮摆振的原因是：由支柱、前轮的侧向振动与围绕支柱轴线的前轮扭转振动相互耦合所引起的一种非常复杂的自激振动，维持这种自激振动的能量是在飞机滑跑过程中由地面作用在轮胎上的力及力矩提供的。为了解决这一问题，目前航空业界普遍采用的方法是在前起落架上布置有油液式减摆器。传统油液式减摆器主要的工作原理是液压油在活塞的推动下挤入节流装置，油液与节流装置发生剧烈摩擦产生阻尼力，不同的减摆器阻尼装置也各不相同，因此存在通用型较差，阻尼工作范围窄，工作过程中阻尼力不可调，另外由于节流装置孔径或阻尼通道缝隙都很小等不足，在长期使用过程中容易产生堵塞或减摆失效等故障。本发明正是采用磁流变液作为工作介质的一种可调阻尼力的活塞式减摆器，具有初始阻尼力大，体积小，结构简单，阻尼力可调、可实现阻尼力半主动控制甚至主动控制等优点，未来对于电传操纵的飞机具有较好的应用前景。

经检索，发现两篇与本专利内容相关的专利文献，一篇公开号为CN1994819A的中国专利，该专利提供一种直升机桨毂磁流变减摆器，属直升机桨毂减摆器。该减摆器包括磁流变液(9)、电磁铁(1)、衔铁(3)、产生磁场的励磁线圈(6)、旋转轴(4)、往复式旋转活塞(5)、半圆形储液器(8)。磁流变液注入在储液器的内腔，往复式旋转活塞与旋转轴相连并一起作往复旋转，磁流变液随往复式旋转活塞在磁流变液回流通道内往复流动。通过改变输入电流的大小，改变桨毂减摆器的输出阻尼力矩。另一篇公开号为CN104455178B的中国专利，该专利提供一种阻尼可调式磁流变减摆器。该减摆器包括杆端关节轴承(1)、活塞轴(2)、缸筒(3)、活塞组件(4)、调节顶针(5)、调节器套筒(6)、压环(7)、端盖(10)。磁流变液注入缸筒内，摆振产生的力推动减摆器的活塞轴往复移动，活塞轴的位移变化带动了缸筒内磁流变液的流动，活塞两端的磁流变液通过多孔式导向环的阻尼孔往复流动。可以通过阻尼调节机构来改变多孔式导向环的阻尼孔数量、大小以实现初始阻尼的调节；也可以通过调节输入电流来改变阻尼通道间隙处磁流变液的剪切屈服强度，实现减摆器阻尼力的调节。

通过对比，本专利与上述专利结构原理不同，本专利是通过磁流变液流经内缸筒上的环形缝隙产生阻尼力的；增加初始阻尼力的方式不同，本专利通过增加阻尼通道的90度拐角来增加初始阻尼力的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种双线圈活塞式磁流变液减摆器，在满足活塞行程的前提下增长了阻尼通道，可在不加在电流的情况下产生较大的初始阻尼力，同时在加载电流后产生较大的库仑力，总体来说使其工作范围增加，同时使减摆器阻尼力可调倍数增加。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种双线圈活塞式磁流变液减摆器，其特征在于：包括外缸筒、内缸筒、端盖、活塞轴、导磁环及隔磁环，所述外缸筒两端均固装端盖，外缸筒内同轴安装内缸筒，内缸筒两端与所述端盖之间均固定导磁环，在内缸筒的两端与导磁环之间均固定隔磁环，所述活塞轴的两端同轴穿装入内缸筒并与端盖及隔磁环同轴滑动安装，所述活塞轴的活塞部将内缸筒与活塞轴之间的空间分隔为两部分磁流变液存储腔；所述内缸筒在周向上制有若干阻尼通道，所述两部分磁流变液存储腔通过阻尼通道连通，在磁流变液存储腔及阻尼通道内充满磁流变液；所述端盖的内端缠绕线圈，线圈的端部伸出至端盖外，所述线圈通电且活塞轴运行后所述导磁环、内缸筒、端盖形成闭合磁回路。

而且，所述隔磁环制有轴向内伸的隔磁套，隔磁环与所述内缸筒内壁之间通过该隔磁套之间形成轴向阻尼环，隔磁环的内侧壁制有与内缸筒阻尼通道位置对应的径向阻尼槽，该轴向阻尼环、径向阻尼槽连通所述阻尼通道及磁流变液存储腔。

而且，所述阻尼通道为在内缸筒周向上所制的2-8个截面为弧形的阻尼通道，该阻尼通道的宽度为0.5-2mm。

而且，所述的内缸筒两端部的内壁制有均匀间隔的若干限位槽，所述两个隔磁隔磁环的隔磁套的外壁制有均匀间隔的若干限位台，所述限位槽的数量为限位台的2-4倍，所述隔磁环通过限位台卡装于所述内缸筒的限位槽内。

而且，所述的弧形阻尼通道为4个，弧形阻尼通道的弧度均为60度，所述对应该阻尼通道的径向阻尼槽也为4个，所述隔磁套所制的限位台为8个。

而且，所述端盖制有向内部伸出的轴套，并在该轴套上缠绕所述线圈，所述线圈通电后产生相反磁场。

而且，所述外套筒两端的端盖所制轴套与所述活塞轴之间均设置有密封圈，所述两端的导磁环与两端隔磁环之间均设置有密封圈。

而且，所述活塞轴的一端为螺纹端，该螺纹端安装万向接头，该万向接头与起落架相配合连接。

本发明的优点和有益效果为：

1、本发明双线圈活塞式磁流变液减摆器，活塞轴是导磁材料制作的，在较大振幅的工作条件下，活塞运动到极点位置时，比较靠近一端的线圈，其阻尼通道内的磁场强度会较中立位置有所增强，使得在较大振幅情况下局部磁流变液在较强的磁场作用下产生更大的阻尼力，与此同时，另一端的磁场因其磁流线较长，会使得穿过腔室的磁力线明显增加，使得腔室内的磁流变液也有所磁化，降低了其流动性，这边阻碍了阻尼通道内磁流变液进入腔室，使得压差阻力增大，同样会增大减摆器的阻尼力，这样的多因素叠加，可使得在大振幅情况下有较大的阻尼力，使得起落架发生大幅度摆阵时能有效减摆。

2、本发明双线圈活塞式磁流变液减摆器，隔磁环制有轴向内伸的隔磁套，隔磁环与所述内缸筒内壁之间通过该隔磁套之间形成轴向阻尼环，隔磁环的内侧壁制有与内缸筒阻尼通道位置对应的径向阻尼槽，该轴向阻尼环、径向阻尼槽连通所述阻尼通道及磁流变液存储腔，轴向阻尼环、径向阻尼槽形成90度拐角阻尼通道，从而通过增加的90度拐角来增加初始阻尼力。

3、本发明双线圈活塞式磁流变液减摆器，内缸筒两端部的内壁制有均匀间隔的若干限位槽，所述两个隔磁隔磁环的隔磁套的外壁制有均匀间隔的若干限位台，所述限位槽的数量为限位台的2-4倍，所述隔磁环通过限位台卡装于所述内缸筒的限位槽内，通过调节隔磁环与内缸筒之间的安装角度，可调整径向阻尼槽的流通面积，隔磁环与内缸筒接触部位的突缘是可根据需要选择合适的安装角度的，这样使本发明具有更广泛的作用范围，以适应不同需求的阻尼场所，较传统油液式减摆器，实现了阻尼力可调可控，可实现半主动控制，并且有较好的通用型，从而可实现较大范围的阻尼力调节，仅需要调整外缸筒的与起落架的配合尺寸即可满足不同飞机的使用要求。

4、本发明双线圈活塞式磁流变液减摆器，由于磁流变液减摆器阻尼通道间隙较大，不容易出现杜塞的情况，而且在本发明设计的时候也充分考虑了这一隐患，故将两端的导磁环由不导磁的外缸筒分割开来，一方面是为了引导磁力线的走向，另一方面也是为了磁化的磁流变液在阻尼通道中间位置时经过一段无磁场的区域进行退磁，增加其流动性。

5、本发明双线圈活塞式磁流变液减摆器，较已有的活塞式磁流变液减摆器，本发明在有效的体积，保证活塞有效行程的前提下，最大限度的使磁化区域的长度增加，这有利于增加减摆器的阻尼力，同时也可适当提高减摆器的初始阻尼力。

6、本发明双线圈活塞式磁流变液减摆器，在满足活塞行程的前提下增长了阻尼通道，可在不加在电流的情况下产生较大的初始阻尼力，同时在加载电流后产生较大的库仑力，总体来说使其工作范围增加，同时使减摆器阻尼力可调倍数增加。

附图说明

图1为本发明主视图；

图2为本发明剖视图；

图3为本发明俯视图；

图4为图3的A-A向剖视图；

图5为本发明的立体图；

图6为本发明的内缸筒的结构示意图；

图7为图6的左视图；

图8为图6的右视图；

图9为本发明的隔磁环的结构示意图。

附图标记说明

1-导磁环、2-外缸筒、3-内缸筒、4-隔磁环、5-线圈、6-端盖、7-活塞轴、8-磁流变液存储腔、9-阻尼通道、10-隔磁套、11-轴向阻尼环、12-径向阻尼槽、13-轴套、14-螺纹端、15-活塞部、16-限位台、17-限位槽。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

如图1、2所示，一种双线圈活塞式磁流变液减摆器，其包括外缸筒2、内缸筒3、端盖6、活塞轴7、导磁环1及隔磁环4，外缸筒两端均固装端盖，外缸筒内同轴安装内缸筒，内缸筒两端与端盖之间均固定导磁环，在内缸筒的两端与导磁环之间均固定隔磁环，活塞轴的两端同轴穿装入内缸筒并与端盖及隔磁环同轴滑动安装。活塞轴的活塞部15将内缸筒与活塞轴之间的空间分隔为两部分磁流变液存储腔8。内缸筒在周向上制有若干阻尼通道9，两部分磁流变液存储腔通过阻尼通道连通，在磁流变液存储腔及阻尼通道内充满磁流变液。端盖的内端缠绕线圈5，线圈的端部伸出至端盖外。导磁环、内缸筒、端盖采用导磁材料。线圈通电且活塞轴运行后所述导磁环、内缸筒、端盖形成闭合磁回路。

隔磁环采用非导磁材料。隔磁环制有轴向内伸的隔磁套10，隔磁环与所述内缸筒内壁之间通过该隔磁套之间形成轴向阻尼环11，隔磁环的内侧壁制有与内缸筒阻尼通道位置对应的径向阻尼槽12，该轴向阻尼环、径向阻尼槽连通所述阻尼通道及磁流变液存储腔。

如图3、4所示，阻尼通道为在内缸筒周向上所制的2-8个截面为弧形的阻尼通道，该阻尼通道的宽度为0.5-2mm。

如图6中所示，内缸筒两端部的内壁制有均匀间隔的若干限位槽17，两个隔磁隔磁环的隔磁套的外壁制有均匀间隔的若干限位台16，所述限位槽的数量为限位台的2-4倍，所述隔磁环通过限位台卡装于所述内缸筒的限位槽内。弧形阻尼通道为4个，弧形阻尼通道的弧度均为60度，所述对应该阻尼通道的径向阻尼槽也为4个，所述隔磁套所制的限位台为8个。通过调节隔磁环与内缸筒之间的安装角度，可调整径向阻尼槽的流通面积。

端盖制有向内部伸出的轴套13，并在该轴套上缠绕线圈，线圈通电后产生相反磁场。外套筒两端的端盖所制轴套与所述活塞轴之间均设置有密封圈，所述两端的导磁环与两端隔磁环之间均设置有密封圈。活塞轴的一端为螺纹端14，该螺纹端安装万向接头，该万向接头与起落架相配合连接。

减摆器外缸筒厚度约4mm，内缸筒厚约6mm，内外层之间的环形缝隙1mm，阻尼通道由4道60度的环形缝隙构成，两端线圈各400匝。先将导线缠绕在两端盖上，并将端盖、导磁环、隔磁环三者通过螺钉连接为一个整体，通过导磁环上的外螺纹与外缸筒左侧的内螺纹配合拧入缸筒内，在将内缸筒从减摆器右侧插入并与隔磁环接触上，安装好内缸筒后安装活塞轴，完成后对减摆器罐装磁流变液，并来回拉动活塞轴上下运动，将腔室内的气体通过阻尼通道排除，当来回运动无气泡或吸气声响时，说明下腔的磁流变液已罐装满，此时将上腔体灌满磁流变液；将缠绕好线圈的导磁体、隔磁环、导磁环组合体插入活塞轴并将其拧入外缸筒内，多余的磁流变液将通过排气孔流出导磁体，组合体安装到位后将排气螺钉拧紧，这样便完成了本减摆器的安装。注意在对左右端盖进行线圈缠绕时需注意方向并对导线接头做好标记，在对线圈加载电流时需要注意导线接头标记，最终目的是确保左右线圈产生的磁场方向是相反的。另外，为了防止减摆器因内漏导致减摆阻尼力下降，安装时因注意活塞上密封圈的完好性。

本双线圈活塞式磁流变液减摆器的工作原理为：

当前起落架发生摆阵时，机轮及轮轴带动下端扭力臂带动前起落架支柱上的旋转筒运动，旋转筒通过万向接头与活塞轴相连接，将旋转筒的转动转化为减摆器的轴向往复运动，在运动的过程中，活塞推动腔室内的磁流变液在阻尼通道内流动，在流动过程中产生阻尼力，进而实现了前起落架的减摆作用。在对减摆器两端加载电流后，磁力线将垂直穿过阻尼通道，将通道内的磁流变液磁化，在流动过程中产生剪切阻尼力，使得阻尼力进一步增大。通过改变加载电流的大小可改变磁场的强弱，其剪切阻尼力也将随之改变，这便实现了减摆器阻尼力的控制。

当活塞左右来回运动时，如活塞相左运动时，推动左腔室磁流变液通过阻尼孔后进入阻尼通道进入右腔室，磁流变液在流经阻尼通道时，由原先的向左流动换向为向右流动，当到达右端盖式，磁流变液流向又改变为向左，在两次流向的改变中产生一个较大的局部阻尼力。另外，由于液体固有的粘性作用产生一个粘性阻尼力，该阻尼力主要与阻尼通道的长度有关，因此通过设计隔磁环结构可适当增加该通道的长度，这个阻尼力称为摩擦阻尼力；减摆器的初始阻尼力由局部阻尼力和摩擦阻尼力两部分组成，该力与电流大小无关。

当减摆器两端通入直流电流后，在导磁体，导磁环周围产生磁场，由于内缸筒及活塞轴均采用导磁材料加工而成，磁力线将穿过阻尼通道内的磁流变液进入内缸筒，在经过活塞轴形成闭合回路。在磁场的作用下，磁流变液被磁化，其剪切屈服强度迅速增大，在流动过程中将产生剪切阻尼力，这边构成了减摆器的另一部分阻尼力——库仑力。由于磁场强度的大小与通入电流的大小成正比关系，因此通过改变加载电流的大小便可实现减摆器阻尼力的控制，这是传统油液式减摆器所不具备的优点。减摆器最终输出的阻尼力由初始阻尼力和库仑力两部分组成，其中库仑力是可调可控的。

尽管为说明目的公开的本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解，在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (8)

1.一种双线圈活塞式磁流变液减摆器，其特征在于：包括外缸筒、内缸筒、端盖、活塞轴、导磁环及隔磁环，所述外缸筒两端均固装端盖，外缸筒内同轴安装内缸筒，内缸筒两端与所述端盖之间均固定导磁环，在内缸筒的两端与导磁环之间均固定隔磁环，所述活塞轴的两端同轴穿装入内缸筒并与端盖及隔磁环同轴滑动安装，所述活塞轴的活塞部将内缸筒与活塞轴之间的空间分隔为两部分磁流变液存储腔；所述内缸筒在周向上制有若干阻尼通道，所述两部分磁流变液存储腔通过阻尼通道连通，在磁流变液存储腔及阻尼通道内充满磁流变液；所述端盖的内端缠绕线圈，线圈的端部伸出至端盖外，所述线圈通电且活塞轴运行后所述导磁环、内缸筒、端盖形成闭合磁回路。

2.根据权利要求1所述的双线圈活塞式磁流变液减摆器，其特征在于：所述隔磁环制有轴向内伸的隔磁套，隔磁环与所述内缸筒内壁之间通过该隔磁套之间形成轴向阻尼环，隔磁环的内侧壁制有与内缸筒阻尼通道位置对应的径向阻尼槽，该轴向阻尼环、径向阻尼槽连通所述阻尼通道及磁流变液存储腔。

3.根据权利要求2所述的双线圈活塞式磁流变液减摆器，其特征在于：所述阻尼通道为在内缸筒周向上所制的2-8个截面为弧形的阻尼通道，该阻尼通道的宽度为0.5-2mm。

4.根据权利要求3所述的双线圈活塞式磁流变液减摆器，其特征在于：所述的内缸筒两端部的内壁制有均匀间隔的若干限位槽，所述两个隔磁隔磁环的隔磁套的外壁制有均匀间隔的若干限位台，所述限位槽的数量为限位台的2-4倍，所述隔磁环通过限位台卡装于所述内缸筒的限位槽内。

5.根据权利要求4所述的双线圈活塞式磁流变液减摆器，其特征在于：所述的弧形阻尼通道为4个，弧形阻尼通道的弧度均为60度，所述对应该阻尼通道的径向阻尼槽也为4个，所述隔磁套所制的限位台为8个。

6.根据权利要求1所述的双线圈活塞式磁流变液减摆器，其特征在于：所述端盖制有向内部伸出的轴套，并在该轴套上缠绕所述线圈，所述线圈通电后产生相反磁场。

7.根据权利要求1所述的双线圈活塞式磁流变液减摆器，其特征在于：所述外套筒两端的端盖所制轴套与所述活塞轴之间均设置有密封圈，所述两端的导磁环与两端隔磁环之间均设置有密封圈。

8.根据权利要求1所述的双线圈活塞式磁流变液减摆器，其特征在于：所述活塞轴的一端为螺纹端，该螺纹端安装万向接头，该万向接头与起落架相配合连接。