CN108533663A - 一种抗侧力单出杆剪切阀式磁流变阻尼器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗侧力单出杆剪切阀式磁流变阻尼器,该阻尼器由活塞杆、压盖、滑动轴承、前端盖、动密封、轴向密封圈、径向密封圈、卡簧、缸筒、电磁线圈、活塞、平衡膜片、后端盖、磁流变流体、平键和螺杆等构成。活塞杆采用滑动轴承支承,活塞杆材质选用机械强度较高的低碳钢或中碳钢;前端盖与缸筒间采用径向密封和轴向密封组合的双重密封方式进行密封,有效的提高了磁流变阻尼器的密封性能;平衡膜片设计有O型环边结构,防止平衡膜片脱落,又对磁流变阻尼器进行密封,简化了阻尼器结构;采用活塞与活塞杆分体结构,活塞通过卡簧和平键固定在活塞杆后端,便于装配和拆卸维护,降低了阻尼器的装配难度,提高了磁流变阻尼器装配效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种阻尼耗能减振装置,具体涉及一种抗侧力的单出杆剪切阀式磁流变阻尼器,属于磁流变阻尼器设计领域。
背景技术
磁流变流体(Magnetorheological Fluid,MRF)是一种新型智能材料,主要是由非导磁性液体和均匀分散于其中的高磁导率、低磁滞性的微小磁性颗粒组成。在磁场作用下,它可以在瞬间内由流动性良好的牛顿流体变为Bingham半固体,且这种变化连续、可控、可逆。磁流变阻尼器是一种以磁流变流体为工作介质,通过加载磁场改变磁流变流体的粘度而实现阻尼力可调的减振耗能装置。磁流变阻尼器是一种优良的半主动振动控制装置,具有结构简单、控制力大,可调范围宽,温度适应性强,响应速度快,能耗低等优点。磁流变阻尼器只需要很小的能量输入就能调节和产生较大的阻尼力,克服了主动控制装置费用高、能耗大和装置复杂的缺点,磁流变阻尼器是智能结构及智能机构中作动器的首选装置,在振动控制中具有广阔的应用前景。
由于振动方向具有随机性,当侧向力作用在磁流变阻尼器上时,活塞杆和活塞会相对于缸筒发生倾斜,从而导致活塞与缸筒的间隙发生变化,使得磁流变阻尼器的动力特性发生变化。同时侧向力会增加活塞杆与动密封之间的摩擦,损坏磁流变阻尼器的动密封,从而引起磁流变液泄露,使阻尼器失效。当侧向力较大时,甚至会直接导致活塞杆变形和损坏。另外,磁流变阻尼器还存在抗冲击能力弱、结构冗余、磁损严重、密封性和制造工艺性差等问题,严重制约了磁流变阻尼器性能的发挥和应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗侧力单出杆剪切阀式磁流变阻尼器,以解决现有剪切阀式磁流变阻尼器抗侧力和抗冲击能力差、机械结构复杂、密封性和制造工艺性欠佳等问题。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案为一种抗侧力单出杆剪切阀式磁流变阻尼器,该阻尼器主要由活塞杆1、压盖2、滑动轴承3、前端盖4、动密封5、轴向密封圈6、径向密封圈7、卡簧8、缸筒9、电磁线圈10、活塞11、平衡膜片12、后端盖13、磁流变流体14、平键18和螺杆21构成。
活塞杆1、压盖2、前端盖4、缸筒9、后端盖13和螺杆21组成阻尼器的外部结构。活塞杆1从压盖2前端穿出,前端盖4和后端盖13安装在缸筒9的两端并通过四根相同型号的螺杆21固定。电磁线圈10的导线从活塞杆的引线孔17引出与控制器连接,通过控制器调整电磁线圈10中电流大小控制阻尼器的阻尼力输出。
活塞杆1上设有螺纹、活塞杆引线槽16、引线孔17、活塞杆键槽22和卡簧槽23;活塞11通过卡簧8和平键18固定在活塞杆1的后端;电磁线圈10缠绕在活塞11中间的凹槽中,电磁线圈10的导线通过活塞引线槽15、活塞杆引线槽16和引线孔17引出,导线引出后采用灌封胶对引线孔17进行密封;滑动轴承3、动密封5、轴向密封圈6、径向密封圈7分别安装在前端盖4的滑动轴承槽28、动密封槽29、轴向密封槽26和径向密封槽27中,压盖2通过螺钉固定在前端盖4的前端;活塞杆1穿过前端盖4以及安装在前端盖4上的动密封5、滑动轴承3和压盖2;前端盖4和后端盖13通过4根型号相同的螺杆21固定在缸筒9的前后两端;平衡膜片12安装在缸筒9与后端盖13之间;磁流变流体14填充在由活塞杆1、前端盖4、缸筒9和平衡膜片12所围成的容腔内。前端盖4和后端盖13通过四根型号相同的螺杆21固定在缸筒9的前后两端。
所述活塞杆1材质选用低碳钢或中碳钢,活塞前端设有倒角。
所述前端盖4材质选用隔磁防锈材料,前端盖4设有固定螺孔20、轴向密封槽26、径向密封槽27、滑动轴承槽28和动密封槽29;
所述缸筒9材质选用软磁材料,缸筒9的一端设有缸筒密封槽31,缸筒9加工成型后,进行热处理和镀镍处理;
所述电磁线圈10采用漆包铜线绕制,并对线圈10进行浸漆处理;
所述活塞11材质选用软磁材料,活塞11中间为活塞杆过孔24,活塞的一端设计有活塞引线槽15和活塞平键槽22。活塞11加工成型后,进行热处理和镀镍处理;
所述平衡膜片12设有O型环边结构;
所述活塞杆1与活塞11通过卡簧8和平键18相互固定;
所述滑动轴承3、动密封5、轴向密封圈6、径向密封圈7分别安装在前端盖4的滑动轴承槽28、动密封槽29、轴向密封槽26和径向密封槽27中。
与现有技术相比,本发明提出的抗侧力单出杆磁流变阻尼器具有较强的抗冲击和抗侧力能力、结构简单、密封性和制造工艺性良好等优点。该阻尼器采用活塞与活塞杆分体结构,活塞通过卡簧和平键固定在活塞杆上,便于装配和拆卸维护。活塞与活塞杆之间设计有平键,能够防止活塞与活塞杆发生相对转动而损坏电磁线圈导线。活塞杆选用机械强度较高并具有良好导磁性能的软磁材料制作,不但能够提高活塞杆机械强度,还可以增加磁流变阻尼器磁芯的通流面积。活塞和缸筒采用高磁导率、低矫顽力的软磁材料制作,能够有效提高了磁流变阻尼器的动态性能,降低磁流变阻尼器滞回效应,同时能够减小磁流变阻尼器的体积。活塞杆采用滑动轴承支承,提高了阻尼器的侧向力承载能力,避免了活塞杆与端盖之间的摩擦,减少动密封的磨损,延长了磁流变阻尼器的可靠性和使用寿命。前端盖与缸筒间采用径向密封和轴向密封组合的双重密封方式进行密封,有效的提高了磁流变阻尼器的密封性能;采用带O型环边的平衡膜片对阻尼器进行体积补偿和密封,简化了阻尼器结构;在活塞和活塞杆底部设计了引线槽,使得励磁线圈的导线能够更容易的穿过活塞杆中间的引线孔,可以有效避免在穿线过程中损坏导线绝缘层,降低了阻尼器的装配难度,提高了阻尼器装配效率。
附图说明
图1是一种抗侧力单出杆剪切阀式磁流变阻尼器剖面图;
图2是一种抗侧力单出杆剪切阀式磁流变阻尼器立体图;
图3是活塞杆立体图;
图4是活塞立体图;
图5是前端盖剖面图;
图6是后端盖剖面图;
图7是缸筒立体图。
图中:1.活塞杆;2.压盖;3.滑动轴承;4.前端盖;5.动密封;6.轴向密封圈;7.径向密封圈;8.卡簧;9.缸筒;10.电磁线圈;11.活塞;12.平衡膜片;13.后端盖;14.磁流变流体;15.活塞引线槽;16.活塞杆引线槽;17.引线孔;18.平键;19.气室;20.固定螺孔;21.螺杆;22.活塞杆键槽;23.卡簧槽;24.活塞杆过孔;25.活塞键槽;26.轴向密封槽;27.径向密封槽;28.滑动轴承槽;29.动密封槽;30.后端盖密封槽;31.缸筒密封槽。
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为本发明一种抗侧力单出杆剪切阀式磁流变阻尼器剖面图,一种抗侧力单出杆剪切阀式磁流变阻尼器,该阻尼器主要由活塞杆1、压盖2、滑动轴承3、前端盖4、动密封5、轴向密封圈6、径向密封圈7、卡簧8、缸筒9、电磁线圈10、活塞11、平衡膜片12、后端盖13、磁流变流体14、平键18和螺杆21构成。
图2为本发明一种抗侧力单出杆剪切阀式磁流变阻尼器立体图,阻尼器外形结构与传统液体阻尼器基本相同,活塞杆1、压盖2、前端盖4、缸筒9、后端盖13和螺杆21组成阻尼器的外部结构。活塞杆1从压盖2前端穿出,前端盖4和后端盖13安装在缸筒9的两端并通过四根相同型号的螺杆21固定。电磁线圈10的导线从活塞杆的引线孔17引出与控制器连接,通过控制器调整电磁线圈10中电流大小控制阻尼器的阻尼力输出。
活塞杆1上设有螺纹、活塞杆引线槽16、引线孔17、活塞杆键槽22和卡簧槽23;活塞11通过卡簧8和平键18固定在活塞杆1的后端;电磁线圈10缠绕在活塞11中间的凹槽中,电磁线圈10的导线通过活塞引线槽15、活塞杆引线槽16和引线孔17引出,导线引出后采用灌封胶对引线孔17进行密封;滑动轴承3、动密封5、轴向密封圈6、径向密封圈7分别安装在前端盖4的滑动轴承槽28、动密封槽29、轴向密封槽26和径向密封槽27中,压盖2通过螺钉固定在前端盖4的前端;活塞杆1穿过前端盖4以及安装在前端盖4上的动密封5、滑动轴承3和压盖2;前端盖4和后端盖13通过4根型号相同的螺杆21固定在缸筒9的前后两端;平衡膜片12安装在缸筒9与后端盖13之间;磁流变流体14填充在由活塞杆1、前端盖4、缸筒9和平衡膜片12所围成的容腔内。前端盖4和后端盖13通过四根型号相同的螺杆21固定在缸筒9的前后两端。
所述活塞杆1材质选用低碳钢或中碳钢,活塞前端设有倒角。
所述前端盖4材质选用隔磁防锈材料,前端盖4设有固定螺孔20、轴向密封槽26、径向密封槽27、滑动轴承槽28和动密封槽29;
所述缸筒9材质选用软磁材料,缸筒9的一端设有缸筒密封槽31,缸筒9加工成型后,进行热处理和镀镍处理;
所述电磁线圈10采用漆包铜线绕制,并对线圈10进行浸漆处理;
所述活塞11材质选用软磁材料,活塞11中间为活塞杆过孔24,活塞的一端设计有活塞导线槽15和活塞平键槽22。活塞11加工成型后,进行热处理和镀镍处理;
所述平衡膜片12设有O型环边结构;
所述活塞杆1与活塞11通过卡簧8和平键18相互固定;
所述滑动轴承3、动密封5、轴向密封圈6、径向密封圈7分别安装在前端盖4的滑动轴承槽28、动密封槽29、轴向密封槽26和径向密封槽27中。
图3为活塞杆立体图,活塞杆1材质为低碳钢或中碳钢,活塞杆1加工成型后,进行热处理和镀铬抛光处理,提高活塞杆1的机械强度、增强耐磨性和减少摩擦;
图4为活塞立体图,活塞11材质选用高磁导率的软磁材料,活塞11为“工”字形结构,活塞11中间为活塞杆过孔24,活塞11的一端设有活塞引线槽15和活塞键槽25。活塞11加工成型后,进行热处理恢复软磁材料磁性能,并对活塞11进行镀镍处理,防止活塞11生锈;
图5为前端盖剖面图,前端盖4材质选用隔磁防锈材料,避免前端盖4、活塞杆1、活塞11和缸筒9形成磁回路,同时防止前端盖4生锈。前端盖4上设有固定螺孔20、轴向密封槽26、径向密封槽27、滑动轴承槽28、动密封槽29和螺杆过孔;
图6为后端盖剖面图,后端盖13材质选用防锈材料,后端盖13设有后端盖密封槽30、固定螺孔20和螺杆过孔;
图7为缸筒立体图,缸筒9材质选用高磁导率的软磁材料,缸筒9的一端设有缸筒密封槽31,缸筒9加工成型后,进行热处理恢复软磁材料磁性能,并对缸筒9进行镀镍处理,防止缸筒9生锈;
本发明一种抗侧力单出杆剪切阀式磁流变阻尼器的装配顺序为:
(1)在活塞11中间凹槽中缠绕高温漆包铜线形成电磁线圈10,并对电磁线圈10进行浸漆处理;
(2)活塞11通过活塞杆过孔24穿入活塞杆1,活塞杆引线槽16和活塞引线槽15正对,活塞杆键槽22和活塞键槽25正对,电磁线圈10的导线通过活塞引线槽15和活塞杆引线槽16进入活塞杆中心的引线孔17,并从活塞杆前端引出到外部;
(3)平键18安装在由活塞杆键槽22和活塞键槽25围成的空间内,防止活塞11在活塞杆1上发生相对转动。卡簧8安装在活塞杆1的卡簧槽23内,将活塞11固定在活塞杆1上;
(4)采用灌封胶对引线孔17进行密封;
(5)将滑动轴承3、动密封5、轴向密封圈6、径向密封圈7分别安装在前端盖4的滑动轴承槽28、动密封槽29、轴向密封槽26和径向密封槽27中,并利用螺钉将压盖2固定在前端盖4的前端;
(6)活塞杆1的前端穿过前端盖4以及安装在前端盖4中的动密封5、滑动轴承3和压盖2;
(7)将缸筒9与前端盖4配合安装;
(8)在由活塞杆1、前端盖4和缸筒9所围成容腔内填充磁流变流体14;
(9)在缸筒9的后端安装平衡膜片12和后端盖13;
(10)采用四根型号相同的螺杆21将前端盖4和后端盖13固定在缸筒9的两端并压紧,防止磁流变流体14泄露。
Claims (9)
1.一种抗侧力单出杆剪切阀式磁流变阻尼器,其特征在于:该阻尼器主要由活塞杆(1)、压盖(2)、滑动轴承(3)、前端盖(4)、动密封(5)、轴向密封圈(6)、径向密封圈(7)、卡簧(8)、缸筒(9)、电磁线圈(10)、活塞(11)、平衡膜片(12)、后端盖(13)、磁流变流体(14)、平键(18)和螺杆(21)构成;活塞杆(1)、压盖(2)、前端盖(4)、缸筒(9)、后端盖(13)和螺杆(21)组成阻尼器的外部结构;活塞杆(1)从压盖(2)前端穿出,前端盖(4)和后端盖(13)安装在缸筒(9)的两端并通过四根相同型号的螺杆(21)固定;电磁线圈(10)的导线从活塞杆的引线孔(17)引出与控制器连接,通过控制器调整电磁线圈(10)中电流大小控制阻尼器的阻尼力输出;
活塞杆(1)上设有螺纹、活塞杆引线槽(16)、引线孔(17)、活塞杆键槽(22)和卡簧槽(23);活塞(11)通过卡簧(8)和平键(18)固定在活塞杆(1)的后端;电磁线圈(10)缠绕在活塞(11)中间的凹槽中,电磁线圈(10)的导线通过活塞引线槽(15)、活塞杆引线槽(16)和引线孔(17)引出,导线引出后采用灌封胶对引线孔(17)进行密封;滑动轴承(3)、动密封(5)、轴向密封圈(6)、径向密封圈(7)分别安装在前端盖(4)的滑动轴承槽(28)、动密封槽(29)、轴向密封槽(26)和径向密封槽(27)中,压盖(2)通过螺钉固定在前端盖(4)的前端;活塞杆(1)穿过前端盖(4)以及安装在前端盖(4)上的动密封(5)、滑动轴承(3)和压盖(2);前端盖(4)和后端盖(13)通过4根型号相同的螺杆(21)固定在缸筒(9)的前后两端;平衡膜片(12)安装在缸筒(9)与后端盖(13)之间;磁流变流体(14)填充在由活塞杆(1)、前端盖(4)、缸筒(9)和平衡膜片(12)所围成的容腔内;前端盖(4)和后端盖(13)通过四根型号相同的螺杆(21)固定在缸筒(9)的前后两端。
2.根据权利要求1所述的一种抗侧力单出杆剪切阀式磁流变阻尼器,其特征在于:所述活塞杆(1)材质选用低碳钢或中碳钢,活塞前端设有倒角。
3.根据权利要求1所述的一种抗侧力单出杆剪切阀式磁流变阻尼器,其特征在于:所述前端盖(4)材质选用隔磁防锈材料,前端盖(4)设有固定螺孔20、轴向密封槽(26)、径向密封槽(27)、滑动轴承槽(28)和动密封槽(29)。
4.根据权利要求1所述的一种抗侧力单出杆剪切阀式磁流变阻尼器,其特征在于:所述缸筒(9)材质选用软磁材料,缸筒(9)的一端设有缸筒密封槽31,缸筒(9)加工成型后,进行热处理和镀镍处理。
5.根据权利要求1所述的一种抗侧力单出杆剪切阀式磁流变阻尼器,其特征在于:所述电磁线圈(10)采用漆包铜线绕制,并对线圈10进行浸漆处理。
6.根据权利要求1所述的一种抗侧力单出杆剪切阀式磁流变阻尼器,其特征在于:所述活塞(11)材质选用软磁材料,活塞(11)中间为活塞杆过孔(24),活塞的一端设计有活塞引线槽(15)和活塞平键槽(22);活塞(11)加工成型后,进行热处理和镀镍处理。
7.根据权利要求1所述的一种抗侧力单出杆剪切阀式磁流变阻尼器,其特征在于:所述平衡膜片(12)设有O型环边结构。
8.根据权利要求1所述的一种抗侧力单出杆剪切阀式磁流变阻尼器,其特征在于:所述活塞杆(1)与活塞(11)通过卡簧(8)和平键(18)相互固定。
9.根据权利要求1所述的一种抗侧力单出杆剪切阀式磁流变阻尼器,其特征在于:所述滑动轴承(3)、动密封(5)、轴向密封圈(6)、径向密封圈(7)分别安装在前端盖(4)的滑动轴承槽(28)、动密封槽(29)、轴向密封槽(26)和径向密封槽(27)中。
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