CN108930753A - 一种具有多段轴向液流阻尼通道的双线圈磁流变阻尼器 - Google Patents
一种具有多段轴向液流阻尼通道的双线圈磁流变阻尼器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种具有多段轴向液流阻尼通道的双线圈磁流变阻尼器，主要由活塞杆、端盖、缸体、励磁线圈、导磁环、隔磁环以及内套筒等组成。内套筒与左导磁环之间、内套筒与左端盖之间、内套筒与右导磁环之间以及内套筒与右端盖之间分别形成第Ⅰ段、第Ⅱ段、第Ⅲ段和第Ⅳ段轴向液流阻尼通道。当给左、右励磁线圈分别通入电流时，四段轴向液流阻尼通道内将产生一定大小的磁场，流经四段轴向液流阻尼通道的磁流变液黏度增大，屈服应力增强，从而在磁流变阻尼器容腔Ⅱ和容腔Ⅲ之间形成压力差。通过控制施加电流大小可实现阻尼力的有效控制。本发明适用于铁路、汽车、桥梁等结构的减振抗震系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁流变阻尼器，尤其涉及一种具有多段轴向液流阻尼通道的双线圈磁流变阻尼器。
背景技术
磁流变阻尼器是利用磁流变液的磁流变效应制成的半主动智能减振器。磁流变阻尼器具有输出阻尼力大、连续可控可逆且响应速度快等优点。因此广泛应用于各种工业减振领域，例如汽车悬架减振、房屋建筑减振、铁路机车减振以及重型机械减振等。
传统的磁流变阻尼器通过在内置活塞头上缠绕一组激励线圈，通入电流可产生垂直于阻尼间隙的磁力线。磁流变液受磁场作用粘度发生变化，进而产生输出阻尼力。输入不同大小的电流，可产生不同大小的输出阻尼力。
传统的单线圈磁流变阻尼器因结构简单被广泛应用，但是由于结构限制，不能产生较大的输出阻尼力。双线圈磁流变阻尼器的出现，有效解决了输出阻尼力不够大的问题，但是由于阻尼间隙的长度增加，阻尼器的初始阻尼力也会增大，因此阻尼器的可调范围大大减小。磁流变阻尼器因阻尼力以及可调范围等问题，进一步限制了其工业应用场合。因此急需设计一种具有大输出阻尼力及宽可调范围的磁流变阻尼器，用于满足各种工况。
发明内容
为了克服背景技术所述磁流变阻尼器存在的问题及满足磁流变阻尼器的实际使用要求，本发明提供一种具有多段轴向液流阻尼通道的双线圈磁流变阻尼器。该磁流变阻尼器包含四段轴向液流阻尼通道。在左、右励磁线圈产生的磁场作用下，内套筒与左导磁环之间的液流通道构成第Ⅰ段轴向液流阻尼通道，内套筒与左端盖之间的液流通道构成第Ⅱ段轴向液流阻尼通道，内套筒与右导磁环之间的液流通道构成第Ⅲ段轴向液流阻尼通道，内套筒与右端盖之间的液流通道构成第Ⅳ段轴向液流阻尼通道。当给左、右励磁线圈分别通入电流时，四段轴向液流阻尼通道内将产生一定大小的磁场，流经四段轴向液流阻尼通道的磁流变液黏度增大，屈服应力增强，从而在磁流变阻尼器容腔Ⅱ和容腔Ⅲ之间形成压力差。通过控制施加电流大小可实现阻尼力的有效控制。这种结构设计充分地利用了磁力线的走向，在不减小轴向液流阻尼通道处阻尼间隙宽度的前提下，增大了有效阻尼长度，保证了阻尼器能够输出足够大的阻尼力，同时不会因阻尼间隙太窄而造成堵塞。本发明磁流变阻尼器的阻尼动态调节范围大、结构简单且体积小，特别适用于铁路、汽车、桥梁等结构的减振抗震系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括：左吊环(1)、活塞杆(2)、左端盖(3)、缸体(4)、左励磁线圈(5)、左导磁环(6)、左隔磁环(7)、内套筒(8)、右导磁环(9)、右隔磁环(10)、右励磁线圈(11)、右端盖(12)以及右吊环(13)；左吊环(1)与活塞杆(2)通过螺纹固定连接；左端盖(3)中间加工有圆形通孔，活塞杆(2)圆周外表面与左端盖(3)圆形通孔内表面间隙配合，并通过密封圈进行密封；左端盖(3)与缸体(4)间隙配合，并通过密封圈进行密封；左端盖(3)与缸体(4)通过螺钉固定连接；左端盖(3)右端部加工有外螺纹，左隔磁环(7)中间加工有内螺纹通孔，左隔磁环(7)与左端盖(3)通过螺纹固定连接；左端盖(3)与左隔磁环(7)之间围成圆环形凹槽，左励磁线圈(5)均匀缠绕在圆环形凹槽内；左隔磁环(7)右端加工有4个周向均匀分布的凹槽，内套筒(8)左端面加工有4个周向均匀分布的凸起，左隔磁环(7)和内套筒(8)通过凸起与凹槽之间的间隙配合进行轴向固定；右隔磁环(10)左端加工有4个周向均匀分布的凹槽，内套筒(8)右端面加工有4个周向均匀分布的凸起，右隔磁环(10)和内套筒(8)通过凸起与凹槽之间的间隙配合进行轴向固定；缸体(4)内表面加工有左圆环形凸起(14)和右圆环形凸起(15)，左导磁环(6)外表面与缸体(4)内表面间隙配合，左导磁环(6)内表面与左端盖(3)台肩圆周外表面以及左隔磁环(7)外表面间隙配合；左导磁环(6)左端面与左端盖(3)台肩端面接触，左导磁环(6)右端面与左圆环形凸起(14)左端面接触，用来轴向固定左导磁环(6)；右导磁环(9)外表面与缸体(4)内表面间隙配合，右导磁环(9)内表面与右端盖(12)台肩圆周外表面以及右隔磁环(10)外表面间隙配合；右导磁环(9)右端面与右端盖(12)台肩端面接触，右导磁环(9)左端面与右圆环形凸起(15)右端面接触，用来轴向固定右导磁环(9)；活塞杆(2)中间加工有圆环形凸起，内套筒(8)内表面与圆环形凸起圆周外表面间隙配合，并通过密封圈进行密封；内套筒(8)与左隔磁环(7)、缸体(4)以及右隔磁环(10)之间围成的区域形成容腔Ⅰ；内套筒(8)与左端盖(3)、左隔磁环(7)以及活塞杆(2)之间围成的区域形成容腔Ⅱ；内套筒(8)与右端盖(12)、右隔磁环(10)以及活塞杆(2)之间围成的区域形成容腔Ⅲ；右端盖(12)中间加工有圆形通孔，活塞杆(2)圆周外表面与右端盖(12)圆形通孔内表面间隙配合，并通过密封圈进行密封；右端盖(12)与缸体(4)间隙配合，并通过密封圈进行密封；右端盖(12)与缸体(4)通过螺钉固定连接；右端盖(12)左部加工有外螺纹，右隔磁环(10)加工有内螺纹通孔，右隔磁环(10)与右端盖(12)通过螺纹固定连接；右端盖(12)与右隔磁环(10)之间围成圆环形凹槽，右励磁线圈(11)缠绕在圆环形凹槽内；右吊环(13)与活塞杆(2)通过螺纹固定连接；内套筒(8)圆周外表面与左导磁环(6)圆周内表面之间的液流通道构成第Ⅰ段轴向液流阻尼通道(16)；内套筒(8)圆周内表面与左端盖(3)圆周外表面之间的液流通道构成第Ⅱ段轴向液流阻尼通道(17)，内套筒(8)圆周外表面与右导磁环(9)圆周内表面之间的液流通道构成第Ⅲ段轴向液流阻尼通道(18)，内套筒(8)圆周内表面与右端盖(12)圆周外表面之间的液流通道构成第Ⅳ段轴向液流阻尼通道(19)；四段阻尼通道的宽度均为1.0mm；当给左励磁线圈(5)和右励磁线圈(11)通电时，四段轴向液流阻尼通道内将产生磁场，并且磁力线垂直穿过这四段轴向液流阻尼通道，使得流经四段轴向液流阻尼通道的磁流变液黏度增大，屈服应力增强，从而在阻尼器的容腔Ⅱ和容腔Ⅲ之间形成压力差；通过调节左励磁线圈(5)和右励磁线圈(11)中的电流大小，可改变磁流变液的屈服应力，达到所需输出阻尼力；左端盖(3)、缸体(4)、左导磁环(6)、内套筒(8)、右导磁环(9)以及右端盖(12)由低碳钢导磁材料制成；左吊环(1)、活塞杆(2)、左隔磁环(7)、右隔磁环(10)、右端盖(12)以及右吊环(13)由不锈钢不导磁材料制成。
本发明与背景技术相比，具有的有益效果是：
(1) 在左、右励磁线圈产生的磁场作用下，本发明磁流变阻尼器内套筒与左导磁环之间的液流通道构成第Ⅰ段轴向液流阻尼通道，内套筒与左端盖之间的液流通道构成第Ⅱ段轴向液流阻尼通道，内套筒与右导磁环之间的液流通道构成第Ⅲ段轴向液流阻尼通道，内套筒与右端盖之间的液流通道构成第Ⅳ段轴向液流阻尼通道。当给左、右励磁线圈分别通入电流时，四段轴向液流阻尼通道内将产生一定大小的磁场，流经四段轴向液流阻尼通道的磁流变液黏度增大，屈服应力增强，从而在磁流变阻尼器容腔Ⅱ和容腔Ⅲ之间形成压力差。通过控制施加电流大小可实现阻尼力的有效控制。这种结构设计充分地利用了磁力线的走向，在不减小轴向液流阻尼通道处阻尼间隙宽度的前提下，增大了有效阻尼长度，保证了阻尼器能够输出足够大的阻尼力，同时不会因阻尼间隙太窄而造成堵塞。
(2) 本发明磁流变阻尼器阻尼动态调节范围大、结构简单且体积小，特别适用于铁路、汽车、桥梁等结构的减振抗震系统。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明缸体剖视图。
图3是本发明活塞杆受向左拉力时磁流变液流经液流通道示意图。
图4是本发明磁力线分布及阻尼通道分布示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1是本发明结构示意图。主要包括：左吊环1、活塞杆2、左端盖3、缸体4、左励磁线圈5、左导磁环6、左隔磁环7、内套筒8、右导磁环9、右隔磁环10、右励磁线圈11、右端盖12以及右吊环13。
图2是本发明缸体剖视图，缸体4内表面加工有左圆环形凸起14和右圆环形凸起15。
图3所示为本发明活塞杆受向左拉力时磁流变液流经液流通道示意图。内套筒8与左隔磁环7、缸体4以及右隔磁环10之间围成的区域形成容腔Ⅰ；内套筒8与左端盖3、左隔磁环7以及活塞杆2之间围成的区域形成容腔Ⅱ；内套筒8与右端盖12、右隔磁环10以及活塞杆2之间围成的区域形成容腔Ⅲ。当活塞杆2受向左的拉力时，磁流变阻尼器容腔Ⅱ内的磁流变液经过左端盖3与内套筒8之间的第Ⅱ段轴向液流阻尼通道17，并通过内套筒8与左导磁环6之间的第Ⅰ段轴向液流阻尼通道16进入容腔Ⅰ，容腔Ⅰ内的磁流变液经过内套筒8与右导磁环9之间的第Ⅲ段轴向液流阻尼通道18，并经过内套筒8与右端盖12之间的第Ⅳ段轴向液流阻尼通道19进入容腔Ⅲ内。
图4所示为本发明磁力线分布及阻尼通道分布示意图。左端盖3、缸体4、左导磁环6、内套筒8、右导磁环9以及右端盖12分别由低碳钢导磁材料制成外，其余零件均由不导磁材料制成。内套筒8圆周外表面与左导磁环6圆周内表面之间的液流通道构成第Ⅰ段轴向液流阻尼通道16；内套筒8圆周内表面与左端盖3圆周外表面之间的液流通道构成第Ⅱ段轴向液流阻尼通道17，内套筒8圆周外表面与右导磁环9圆周内表面之间的液流通道构成第Ⅲ段轴向液流阻尼通道18，内套筒8圆周内表面与右端盖12圆周外表面之间的液流通道构成第Ⅳ段轴向液流阻尼通道19；四段阻尼通道的宽度均为1.0mm。
左励磁线圈5通入电流产生磁场，磁场开始于左端盖3，依次穿过左导磁环6、第Ⅰ段轴向液流阻尼通道16、内套筒8以及第Ⅱ段轴向液流阻尼通道17，沿着左端盖3返回，形成闭合回路。右励磁线圈11通入电流产生磁场，磁场开始于右端盖12，依次穿过右导磁环6、第Ⅲ段轴向液流阻尼通道18、内套筒8以及第Ⅳ段轴向液流阻尼通道19，沿着右端盖12返回，形成闭合回路。当给左励磁线圈5和右励磁线圈11通入电流时，四段轴向液流阻尼通道内将产生一定大小的磁场，并且磁力线垂直穿过这四段轴向液流阻尼通道，使得流经四段轴向液流阻尼通道的磁流变液黏度增大，屈服应力增强，从而在阻尼器的容腔Ⅱ和容腔Ⅲ之间形成压力差；通过调节左励磁线圈5和右励磁线圈11中的电流大小，可改变磁流变液的屈服应力，以达到所需的输出阻尼力。
本发明工作原理如下：
当给左励磁线圈5和右励磁线圈11通入一定大小的电流时，由于磁场作用，四段轴向液流阻尼通道内的磁流变液黏度会增大，屈服应力增强。磁流变液流过这四段轴向液流阻尼通道，就必须克服这种链状排列的分子间的力，从而导致磁流变液流经阻尼器的阻力增大，可减慢或阻止液体的流动，并使得活塞杆2圆环形凸起两端产生压力差。通过调节左励磁线圈5和右励磁线圈11中的电流大小，可改变磁流变液的屈服应力，达到所需的输出阻尼力。
Claims (2)
1.一种具有多段轴向液流阻尼通道的双线圈磁流变阻尼器，其特征在于包括：左吊环(1)、活塞杆(2)、左端盖(3)、缸体(4)、左励磁线圈(5)、左导磁环(6)、左隔磁环(7)、内套筒(8)、右导磁环(9)、右隔磁环(10)、右励磁线圈(11)、右端盖(12)以及右吊环(13)；左吊环(1)与活塞杆(2)通过螺纹固定连接；左端盖(3)中间加工有圆形通孔，活塞杆(2)圆周外表面与左端盖(3)圆形通孔内表面间隙配合，并通过密封圈进行密封；左端盖(3)与缸体(4)间隙配合，并通过密封圈进行密封；左端盖(3)与缸体(4)通过螺钉固定连接；左端盖(3)右端部加工有外螺纹，左隔磁环(7)中间加工有内螺纹通孔，左隔磁环(7)与左端盖(3)通过螺纹固定连接；左端盖(3)与左隔磁环(7)之间围成圆环形凹槽，左励磁线圈(5)均匀缠绕在圆环形凹槽内；左隔磁环(7)右端加工有4个周向均匀分布的凹槽，内套筒(8)左端面加工有4个周向均匀分布的凸起，左隔磁环(7)和内套筒(8)通过凸起与凹槽之间的间隙配合进行轴向固定；右隔磁环(10)左端加工有4个周向均匀分布的凹槽，内套筒(8)右端面加工有4个周向均匀分布的凸起，右隔磁环(10)和内套筒(8)通过凸起与凹槽之间的间隙配合进行轴向固定；缸体(4)内表面加工有左圆环形凸起(14)和右圆环形凸起(15)，左导磁环(6)外表面与缸体(4)内表面间隙配合，左导磁环(6)内表面与左端盖(3)台肩圆周外表面以及左隔磁环(7)外表面间隙配合；左导磁环(6)左端面与左端盖(3)台肩端面接触，左导磁环(6)右端面与左圆环形凸起(14)左端面接触，用来轴向固定左导磁环(6)；右导磁环(9)外表面与缸体(4)内表面间隙配合，右导磁环(9)内表面与右端盖(12)台肩圆周外表面以及右隔磁环(10)外表面间隙配合；右导磁环(9)右端面与右端盖(12)台肩端面接触，右导磁环(9)左端面与右圆环形凸起(15)右端面接触，用来轴向固定右导磁环(9)；活塞杆(2)中间加工有圆环形凸起，内套筒(8)内表面与圆环形凸起圆周外表面间隙配合，并通过密封圈进行密封；内套筒(8)与左隔磁环(7)、缸体(4)以及右隔磁环(10)之间围成的区域形成容腔Ⅰ；内套筒(8)与左端盖(3)、左隔磁环(7)以及活塞杆(2)之间围成的区域形成容腔Ⅱ；内套筒(8)与右端盖(12)、右隔磁环(10)以及活塞杆(2)之间围成的区域形成容腔Ⅲ；右端盖(12)中间加工有圆形通孔，活塞杆(2)圆周外表面与右端盖(12)圆形通孔内表面间隙配合，并通过密封圈进行密封；右端盖(12)与缸体(4)间隙配合，并通过密封圈进行密封；右端盖(12)与缸体(4)通过螺钉固定连接；右端盖(12)左部加工有外螺纹，右隔磁环(10)加工有内螺纹通孔，右隔磁环(10)与右端盖(12)通过螺纹固定连接；右端盖(12)与右隔磁环(10)之间围成圆环形凹槽，右励磁线圈(11)缠绕在圆环形凹槽内；右吊环(13)与活塞杆(2)通过螺纹固定连接；内套筒(8)圆周外表面与左导磁环(6)圆周内表面之间的液流通道构成第Ⅰ段轴向液流阻尼通道(16)；内套筒(8)圆周内表面与左端盖(3)圆周外表面之间的液流通道构成第Ⅱ段轴向液流阻尼通道(17)，内套筒(8)圆周外表面与右导磁环(9)圆周内表面之间的液流通道构成第Ⅲ段轴向液流阻尼通道(18)，内套筒(8)圆周内表面与右端盖(12)圆周外表面之间的液流通道构成第Ⅳ段轴向液流阻尼通道(19)；四段阻尼通道的宽度均为1.0mm；当给左励磁线圈(5)和右励磁线圈(11)通电时，四段轴向液流阻尼通道内将产生磁场，并且磁力线垂直穿过这四段轴向液流阻尼通道，使得流经四段轴向液流阻尼通道的磁流变液黏度增大，屈服应力增强，从而在阻尼器的容腔Ⅱ和容腔Ⅲ之间形成压力差；通过调节左励磁线圈(5)和右励磁线圈(11)中的电流大小，可改变磁流变液的屈服应力，达到所需输出阻尼力。
2.根据权利要求1所述的一种具有多段轴向液流阻尼通道的双线圈磁流变阻尼器，其特征在于：左端盖(3)、缸体(4)、左导磁环(6)、内套筒(8)、右导磁环(9)以及右端盖(12)由低碳钢导磁材料制成；左吊环(1)、活塞杆(2)、左隔磁环(7)、右隔磁环(10)、右端盖(12)以及右吊环(13)由不锈钢不导磁材料制成。
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