CN108036910B - 一种可控智能化磁流变脉冲发生器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可控智能化磁流变脉冲发生器，包括：A、B上下两个腔室，以及位于腔室内的活塞(22)和弹性体(23)；B腔室(20)的壳体(21)和活塞(22)均由导磁体(17)和若干隔磁体(18)固结组成；B腔室(20)与活塞(22)之间的间隙充满磁流变液，B腔室(20)外的壳体(21)上缠绕接交变电流的电磁线圈(19)，电磁线圈(19)产生的磁场垂直通过B腔室(20)顶部与活塞(22)之间的间隙；弹性体(23)位于A腔室(10)内，一端连接活塞(22)的上端部、另一端连接A腔室(10)的顶部。通过改变电流的大小，可以改变磁场强度，进而改变磁流变液的刚度和阻尼，达到控制A腔室的顶部输出波形为脉冲波形的效果。

Description

一种可控智能化磁流变脉冲发生器
技术领域
本发明涉及一种脉冲波形发生器，具体涉及一种磁流变液控制的脉冲发生器。
背景技术
现今信息时代的高速发展，使得电子产品的种类越来越多，内部的结构也越来越复杂，随着电子产品在日常生活的逐渐普及，人们在各种闲暇之余，会使用电子产品进行互动，这就意味着电子产品必须要在各种环境中能够正常进行工作，因此一般电子产品在出厂的时候都要求做各种测试，模拟在真实环境里各种情况下的工作情形。
电子设备在实际工作环境中受到的机械力有各种形式，如振动、冲击、离心力、机构运动所产生的摩擦力等，其中对电子设备危害最大的是振动和冲击。由于半正弦波形容易实现，而且还能模拟大部分冲击环境的载荷谱，所以目前对试件测试的冲击试验载荷大部分采用正弦波形，尽管正弦波形能够满足大部分抗震测试的要求，但是对于真实环境的冲击谱偏差较大。
目前关于脉冲发生器的机理及装置的研究已取得了非常优异的成果。最常规的方法是采用弹簧阻尼系统或者是橡胶阻尼系统，给予系统一个外部冲击力，基于橡胶空气弹簧与金属弹簧的冲击特性，发生器响应的曲线大致为正弦波形。其次用的比较多的是以液压伺服系统控制液压执行元件运动来实现其运动加速度的控制，但由于液压系统(尤其是大流量的液压系统)响应速度比较慢，很难做到实时控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可控智能化的磁流变脉冲波动发生器，利用磁流变液智能材料特性的瞬时可控特点，将磁流变液置入脉冲发生器工作腔，通过外部电流来调节磁流变材料的刚度和阻尼，从而改变脉冲发生器的系统特性。工作时，脉冲发生器输入端在外部冲击载荷作用过程中，通过调节电流大小从而实时调节磁流变液特性，实现脉冲发生器输出端冲击波形输出的控制。
为实现上述目的，其技术解决方案为：
一种可控智能化磁流变脉冲发生器，包括：
A、B上下两个腔室，以及位于腔室内的活塞和弹性体；
所述A腔室密封的顶部设有通孔，该通孔内设有防尘塞，A、B腔室之间通过活塞的上端和密封圈密封，所述B腔室的底部通过活塞的下端、密封圈和底盖密封；
所述B腔室的壳体和所述活塞均由导磁体和若干隔磁体固结组成；所述B腔室与活塞之间的间隙充满磁流变液，B腔室外的壳体上缠绕接交变电流的电磁线圈，所述电磁线圈产生的磁场垂直通过B腔室顶部与活塞之间的间隙；
所述弹性体位于所述A腔室内，一端连接所述活塞的上端部、另一端连接所述A腔室的顶部。
在上述的可控智能化磁流变脉冲发生器，所述活塞、弹性体和A腔室顶部的中心线同轴。
在上述的可控智能化磁流变脉冲发生器，所述B腔室内所述活塞与所述壳体之间存在径向间隙和/或轴向间隙。
在上述的可控智能化磁流变脉冲发生器，所述A腔室的壳体由导磁体构成，以保证磁场能够垂直通过B腔室顶部与活塞之间的间隙。
在上述的可控智能化磁流变脉冲发生器，其中一个隔磁体设于A、B腔室的连接处，避免磁场在B腔体上部的时候从两侧穿过，以保证磁场能够垂直通过B腔室顶部与活塞之间的间隙。
在上述的可控智能化磁流变脉冲发生器，所述壳体和所述活塞的隔磁体构成的层状序列中两两相近的隔磁体之间的竖直距离相等。
所有的隔磁环中两两相近的隔磁环之间的竖直距离相等，保证穿过B腔室顶部与活塞之间截面的磁场分布均匀。
本发明与现有技术相比较，具有的有益效果体现在：
1.本发明将磁流变液智能材料内置于脉冲发生器空腔之中，相比传统弹簧阻尼系统的只能输出正弦波形与液压伺服系统的响应滞后，能够保证在一个外部冲击下，将冲击波形瞬时变换成所需的脉冲波形进行输出。
2.本发明中的内部结构之中，活塞与壳体之间留有的间隙有两部分，一部分是径向间隙，一部分是轴向间隙，磁流变液在其中受到挤压力与剪切力的混合作用，因此能够承受更大的外界冲击，输出峰值更高的脉冲波形。
3.本发明中活塞与壳体顶部之间固结有弹簧，能够进一步承受更大的冲击力，而且在工作结束的时候能够自动将活塞进行复位。
附图说明
图1为一种实施方式的可控智能化的磁流变脉冲波动发生器剖面图。
图2为图1的俯视图。
图3为图1的仰视图。
图4为图1中隔磁环之间的距离关系示意图。
在所有附图中，相同的附图标记指示类似或相应的特征或功能。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-图4所示，一种可控智能化磁流变脉冲发生器，包括：A、B上下两个腔室，以及位于腔室内的活塞22和弹性体23。
A腔室顶部密封，具体的可以通过上顶盖11来密封，上顶盖11与A腔室的壳体之间通过螺钉12进行连接，螺钉12与壳体之间安装有防松垫圈26。上顶盖11设有通孔13，保证活塞22运动时内外气压保持一致，且该通孔13内设有防尘塞14，隔绝外界灰尘进入。当然上顶盖11与A腔室的壳体可以一体成型。
A、B腔室之间通过活塞22的上端和密封圈16密封。具体密封方式，在A腔室内设有套筒15，此处的密封圈16卡固在套筒15与A腔室壳体形成的槽内。
B腔室20的底部通过活塞22的下端、密封圈16和底盖24密封。具体密封方式，此处的密封圈16卡固在底盖24与B腔室20壳体21底部形成槽内。底盖24与活塞22之间留有一条环形的间隙，中间塞了密封圈25，以防灰尘进入。
B腔室20的壳体21和活塞22均由导磁体17和若干隔磁体18固结组成；B腔室20内，活塞22与壳体21内壁留有一定的间隙用来储存磁流变液，间隙可以是径向间隙和/或轴向间隙。B腔室20外的壳体21上缠绕接交变电流的电磁线圈19，电磁线圈19产生的磁场垂直通过B腔室20顶部与活塞22之间的间隙(径向间隙)。
弹性体23可以为弹簧，位于A腔室10内，一端连接活塞22的上端部、另一端连接A腔室10的顶部。其中，在一种优选的方案中，活塞22、弹性体23和A腔室顶部的中心线同轴。
在一种优选的方案中，A腔室10的壳体也可由导磁体17构成，以保证磁场能够垂直通过B腔室顶部与活塞之间的间隙。
在图1-图4的示例中，A、B腔室为圆柱体结构，即A腔室10的壳体为环状导磁体，B腔室的壳体21由两个个环状的导磁体17与两个环状隔磁体18固结组成，对应的活塞22也由三块柱状导磁体17和两块柱状隔磁体18固结组成。
当然A、B腔室还可为其他结构形状，例如矩形体。另外，B腔室的壳体21和活塞22中隔磁体的数量并不仅限于图1示例中的两个，还可以为其他数量。而且，壳体21上的一个隔磁体18可以设于A、B腔室的连接处，避免磁场在B腔体上部的时候从两侧穿过，以保证磁场能够垂直通过B腔室顶部与活塞之间的间隙。但是在一种优选的方案中，壳体和活塞的隔磁体构成的层状序列中两两相近的隔磁体之间的竖直距离相等，如图4所示的实施例，a、b、c的长度相等，保证穿过B腔室20顶部与活塞22之间截面的磁场分布均匀。
本发明的工作过程是：
将磁流变液脉冲发生器置于工作台的下方，上顶盖11紧贴工作台下表面，电磁线圈19通过导线与外界电路相连接，给予脉冲发生器活塞22下端部一个冲击，活塞22会向上运动，此时接通电磁线圈19，会产生磁场，磁流变液中的铁磁性物质会形成一条条沿磁场均匀分布的磁链，剪切磁链或者挤压磁链会产生阻尼力，影响由活塞22向上顶盖11(A腔室顶部)传递的冲击力的波形。通过改变电流的大小，可以改变磁场强度，进而改变磁流变液的刚度和阻尼，达到控制上顶盖11输出波形为脉冲波形的效果。

Claims (6)

1.一种可控智能化磁流变脉冲发生器，其特征在于，包括：
A、B上下两个腔室，以及位于腔室内的活塞(22)和弹性体(23)；
所述A腔室(10)密封的顶部设有通孔(13)，该通孔(13)内设有防尘塞(14)，A、B腔室之间通过活塞(22)的上端和密封圈(16)密封，所述B腔室(20)的底部通过活塞(22)的下端、密封圈(16)和底盖(24)密封；
所述B腔室(20)的壳体(21)和所述活塞(22)均由导磁体(17)和若干隔磁体(18)固结组成；所述B腔室(20)与活塞(22)之间的间隙充满磁流变液，B腔室(20)外的壳体(21)上缠绕接交变电流的电磁线圈(19)，所述电磁线圈(19)产生的磁场垂直通过B腔室(20)顶部与活塞(22)之间的间隙；
所述弹性体(23)位于所述A腔室(10)内，一端连接所述活塞(22)的上端部、另一端连接所述A腔室(10)的顶部。
2.根据权利要求1所述的可控智能化磁流变脉冲发生器，其特征在于，所述活塞(22)、弹性体(23)和A腔室顶部的中心线同轴。
3.根据权利要求1所述的可控智能化磁流变脉冲发生器，其特征在于，所述B腔室(20)内所述活塞(22)与所述壳体(21)之间存在径向间隙和/或轴向间隙。
4.根据权利要求1所述的可控智能化磁流变脉冲发生器，其特征在于，所述A腔室(10)的壳体由导磁体(17)构成。
5.根据权利要求1所述的可控智能化磁流变脉冲发生器，其特征在于，其中一个隔磁体(18)设于A、B腔室的连接处。
6.根据权利要求1所述的可控智能化磁流变脉冲发生器，其特征在于，所述壳体(21)和所述活塞(22)的隔磁体(18)构成的层状序列中两两相近的隔磁体(18)之间的竖直距离相等。
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