CN107269759B - 一种用于电子设备隔振的可变刚度隔振器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于电子设备隔振的可变刚度隔振器，包括：上基座、下基座、磁流变阻尼器单元和变刚度单元；其中，磁流变阻尼器单元包括圆柱状的缸筒、活塞杆、活塞头、上端盖和下端盖；变刚度单元同轴套设在磁流变阻尼器单元外，由内至外依次包括筒状的磁流变弹性体、磁流变弹性体励磁线圈绕组以及外导磁筒。本发明相对于现有技术的有益效果在于：本发明可以实现单独变刚度、单独变阻尼、刚度阻尼同时改变三种工作模式，以达到良好的隔振效果；可以提高隔振器的轴向承载能力，同时扩大位移行程；可以有效导磁，提高磁场的利用率。

Description

一种用于电子设备隔振的可变刚度隔振器

技术领域

本发明涉及智能隔振技术领域，尤其涉及一种用于电子设备隔振的可变刚度隔振装置。

背景技术

振动的影响广泛存在于生产与生活中，进而会引发一连串的问题，比如在一些电子设备与仪器的运转环境中，振动会使设备测量不准确，或是降低设备的使用寿命，而在如今高精度测量要求下，降低振动的影响显得尤为重要，同时为了使设备使用效率最大化，减小振动对设备零部件的破坏也亟待解决。

如今，在汽车、列车、飞机等领域，电子设备应用越来越普遍，因而研究如何减弱其受到的振动危害也得到越来越多的关注。目前对于电子设备的隔振主要有两种方法：对电子设备机柜进行结构改进、对电子设备加装隔振系统。对电子设备机柜进行合理的结构改进可以有效的改变设备的固有频率，同时也能保证结构强度，避免因为共振而造成电子设备的损坏，但是进行机构改进的成本较高。利用隔振系统可以有效的降低电子设备受到的振动损害，提高电子设备的稳定性和寿命。现如今应用于隔振装置的主要有三种模式：被动隔振、主动隔振、半主动隔振。传统的被动隔振应用广泛，但是其阻尼和刚度均不可调，因而在外在激励频率发生改变的情况下隔振效果不是很理想。主动隔振对于不同外在激励频率具有良好的适应性，但是其需要消耗较多的能量，并且制造难度和成本也相对较高，因而未能得到广泛应用。半主动隔振是通过特定的方法改变隔振器的刚度或者阻尼，以此达到很好的隔振效果，并且消耗的能量也相对较少。目前用于电子设备隔振系统多是被动隔振，但在已有的隔振器中，能同时实现刚度和阻尼可调的很少，因而设计一种刚度和阻尼均可调整的隔振器，对于满足更高的隔振要求显得很重要。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术缺陷，本发明提供一种用于电子设备隔振的可变刚度隔振器，同时利用磁流变弹性体和磁流变液的磁流变特性，能以较小的能量消耗有效的改变隔振器的刚度和阻尼，实现刚度和阻尼均可调整的隔振器。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于电子设备隔振的可变刚度隔振器，包括：上基座、下基座、磁流变阻尼器单元和变刚度单元；其中，

磁流变阻尼器单元包括圆柱状的缸筒、活塞杆、活塞头、上端盖和下端盖；上端盖固定在缸筒的顶部，下端盖固定在缸筒的底部；上端盖与上基座固定连接；缸筒内部填充磁流变液活塞头设置在缸筒内，且固定套设在活塞杆上；活塞杆穿过下端盖深入缸筒内，活塞杆的一端与下基座固定连接；活塞杆和活塞头相对于缸筒可做垂直方向上的活塞运动；活塞头缠绕有磁流变阻尼器励磁线圈绕组；

变刚度单元同轴套设在磁流变阻尼器单元外，由内至外依次包括筒状的磁流变弹性体、磁流变弹性体励磁线圈绕组以及外导磁筒；磁流变弹性体的顶部与上基座固定连接，磁流变弹性体的底部与下基座固定连接；外导磁筒的底部与下基座固定连接。

作为优化的技术方案，磁流变弹性体由上至下包括多层交替布置的磁流变弹性体薄层和导磁金属薄层。

作为优化的技术方案，磁流变弹性体的顶部与上基座胶结连接，磁流变弹性体的底部与下基座胶结连接。

作为优化的技术方案，上基座的底部设有一环形凸台，磁流变弹性体的顶部与上基座的环形凸台固定连接；下基座的顶部设有一环形凸台，磁流变弹性体的底部与下基座的环形凸台固定连接。

作为优化的技术方案，磁流变弹性体励磁线圈绕组绕设在不导磁的线筒上。

作为优化的技术方案，活塞头轴向的中部设有一环状凹槽，磁流变阻尼器励磁线圈绕组绕设在活塞头凹槽内的侧壁上。

作为优化的技术方案，活塞杆依次穿过下端盖、缸筒内以及上端盖，并伸出至上端盖的顶部外。

作为优化的技术方案，上端盖和下端盖均由不导磁的金属材料制成，为铝或者铝合金材料；缸筒、活塞头、活塞杆、下基座、上基座均由导磁的金属材料制成，为纯铁、低碳钢或者坡莫合金中的一种。

本发明相对于现有技术的有益效果在于：

1.本发明在隔振器中集成了磁流变弹性体与磁流变阻尼器，通过分别改变磁流变阻尼器励磁线圈绕组和磁流变弹性体励磁线圈绕组的输入电流，可以实现单独变刚度、单独变阻尼、刚度阻尼同时改变三种工作模式，以达到良好的隔振效果；

2.本发明利用薄片式环状磁流变弹性体与导磁材料交替连接的方式，可以提高隔振器的轴向承载能力，同时扩大位移行程；

3.隔振器顶端与底座的伸出凸台可以有效导磁，提高磁场的利用率。

附图说明

图1为实施例1用于电子设备隔振的可变刚度隔振器的立体剖视图。

图2为实施例1用于电子设备隔振的可变刚度隔振器的纵剖图。

图3为隔振器中磁流变弹性体的纵剖图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，包括：

上端盖1、缸筒2、下端盖3、活塞头4、活塞杆5、下基座6、上基座7、线筒8、磁流变弹性体励磁线圈绕组9、外导磁筒10、磁流变阻尼器励磁线圈绕组11、导磁金属薄层12、磁流变弹性体薄层13、磁流变弹性体14。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

如图1和图2所示，一种用于电子设备隔振的可变刚度隔振器，包括：上基座7、下基座6、磁流变阻尼器单元和变刚度单元；其中：

磁流变阻尼器单元包括圆柱状的缸筒2、活塞杆5、活塞头4、上端盖1和下端盖3。上端盖1固定在缸筒2的顶部，下端盖3固定在缸筒2的底部；在本实施例中，上端盖1和下端盖3分别通过螺钉与缸筒2固定连接，但不限于此，也可以通过焊接或铆接的方式进行固定。上端盖1与上基座7固定连接；在本实施例中，上基座7通过螺钉与上端盖1固定连接，但不限于此，也可以通过焊接或铆接的方式进行固定。缸筒2内部填充磁流变液，活塞头4设置在缸筒2内，且固定套设在活塞杆5上；在本实施例中，活塞杆5通过螺钉与活塞头4固定连接，但不限于此，也可以通过焊接或铆接的方式进行固定。活塞杆5穿过下端盖3深入缸筒2内，活塞杆5的一端与下基座6固定连接；在本实施例中，活塞杆5通过螺钉与下基座6固定连接，但不限于此，也可以通过焊接或铆接的方式进行固定。活塞杆5和活塞头4相对于缸筒2可做垂直方向上的活塞运动；活塞头4缠绕有磁流变阻尼器励磁线圈绕组11。

在本实施例中，活塞杆5内部中空，磁流变阻尼器励磁线圈绕组11穿过活塞杆5内部，并通过下基座6底部的沟槽导出。

如图3所示，在本实施例中，磁流变弹性体14由上至下包括多层交替布置的磁流变弹性体薄层13和导磁金属薄层12，具体制作时，可将磁流变弹性体薄层13和导磁金属薄层12连续交替胶结。采用本结构设计，可以提高隔振器的轴向承载能力，同时扩大位移行程。

变刚度单元同轴套设在磁流变阻尼器单元外，由内至外依次包括筒状的磁流变弹性体14、磁流变弹性体14励磁线圈绕组9以及外导磁筒10。磁流变弹性体14的顶部与上基座7固定连接，磁流变弹性体14的底部与下基座6固定连接。外导磁筒10的底部与下基座6固定连接，在本实施例中，外导磁筒10通过螺钉与下基座6固定连接，但不限于此，也可以通过焊接或铆接的方式进行固定。

在本实施例中，线筒8与上基座7之间留有一定的轴向间隙，外导磁筒10的顶部与上基座7的侧壁之间留有一定的间隙，在保证导磁效率的同时使上基座7与外导磁筒10不接触，外导磁筒10的上表面低于上基座7的上表面。

在本实施例中，磁流变弹性体14和外导磁筒10之间设有一不导磁的线筒8，磁流变弹性体励磁线圈绕组9绕设在该不导磁的线筒8上。

在本实施例中，上基座7的底部设有一环形凸台，磁流变弹性体14的顶部与上基座7的环形凸台固定连接；下基座6的顶部设有一环形凸台，磁流变弹性体14的底部与下基座6的环形凸台固定连接。上基座7和下基座6的凸台设计可以有效导磁，提高磁场的利用率，进一步提升技术效果。本发明对凸台的高度不做具体限定，在实际应用中，可根据具体情况进行调节。在本实施例中，磁流变弹性体14的顶部与上基座7胶结连接，磁流变弹性体14的底部与下基座6胶结连接。由于磁流变弹性体14的上下端均为磁流变弹性体，而上基座7与下基座6一般采用金属材料，因而磁流变弹性体14与上基座7、下基座6采用胶粘剂胶合。

作为优化的技术方案，在本实施例中，活塞杆5依次穿过下端盖3、缸筒2内以及上端盖1，并伸出至上端盖1的顶部外。此设计的有益效果在于，在减小整体尺寸的同时对活塞杆5进行限位。

磁流变阻尼器励磁线圈绕组11产生的磁场经过活塞头4、活塞杆和缸筒2形成闭合回路；磁流变弹性体励磁线圈绕组9产生的磁场通过外导磁筒10、上基座7、多层环状磁流变弹性体14和下基座6形成闭合回路。

本发明对上端盖1、缸筒2、下端盖3、活塞头4、活塞杆5、下基座6和上基座7的具体材质不做特别限定，为更好地解释和说明本发明，下面对上述部件的具体材质进行具体说明，供本领域内的技术人员参考。上端盖1和下端盖3可均由不导磁的金属材料制成，例如铝或者铝合金等类似材料；缸筒2、活塞头4、活塞杆5、下基座6、上基座7可均由导磁的金属材料制成，例如纯铁、低碳钢或者坡莫合金等类似材料。

本实施例的工作原理如下：

本实施例提供的用于电子设备隔振的可变刚度隔振器在工作时，下基座6受到振源的影响，产生轴向的振动，带动活塞头4运动，同时挤压多层环状磁流变弹性体14，通过改变磁流变阻尼器励磁线圈绕组11和磁流变弹性体励磁线圈绕组9的输入电流，可以实现单独改变阻尼、单独改变刚度、同时改变阻尼和刚度三种模式，使得放置与上基座7上的电子设备受到较小的振动损害。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于电子设备隔振的可变刚度隔振器，其特征在于，包括：上基座、下基座、磁流变阻尼器单元和变刚度单元；其中，

所述磁流变阻尼器单元包括圆柱状的缸筒、活塞杆、活塞头、上端盖和下端盖；所述上端盖固定在所述缸筒的顶部，所述下端盖固定在所述缸筒的底部；所述上端盖与所述上基座固定连接；所述缸筒内部填充磁流变液，所述活塞头设置在所述缸筒内，且固定套设在所述活塞杆上；所述活塞杆穿过所述下端盖深入所述缸筒内，所述活塞杆的一端与所述下基座固定连接；所述活塞杆和所述活塞头相对于所述缸筒可做垂直方向上的活塞运动；所述活塞头轴向的中部设有一环状凹槽，所述活塞头的环状凹槽内缠绕有磁流变阻尼器励磁线圈绕组；所述活塞杆依次穿过所述下端盖、所述缸筒内以及所述上端盖，并伸出至所述上端盖的顶部外；

所述上端盖和下端盖均由不导磁的金属材料制成，所述缸筒、活塞头、活塞杆、下基座、上基座均由导磁的金属材料制成；

所述变刚度单元同轴套设在所述磁流变阻尼器单元外，由内至外依次包括筒状的磁流变弹性体、磁流变弹性体励磁线圈绕组以及外导磁筒；所述上基座的底部设有一环形凸台，所述磁流变弹性体的顶部与所述上基座的环形凸台固定连接；所述下基座的顶部设有一环形凸台，所述磁流变弹性体的底部与所述下基座的环形凸台固定连接；所述外导磁筒的底部与所述下基座固定连接；所述磁流变弹性体由上至下包括多层交替布置的磁流变弹性体薄层和导磁金属薄层；

所述磁流变弹性体励磁线圈绕组绕设在不导磁的线筒上。

2.根据权利要求1所述的用于电子设备隔振的可变刚度隔振器，其特征在于，所述磁流变弹性体的顶部与所述上基座胶结连接，所述磁流变弹性体的底部与所述下基座胶结连接。

3.根据权利要求1所述的用于电子设备隔振的可变刚度隔振器，其特征在于，所述上端盖和下端盖的材料均为铝或者铝合金材料；所述缸筒、活塞头、活塞杆、下基座、上基座的材料均为纯铁、低碳钢或者坡莫合金中的一种。