CN109798317A - 一种基于磁流变液的农业机械用减震装置 - Google Patents

Abstract

一种基于磁流变液的农业机械用减震装置，包括设置有套筒的缸体、与缸体密封配合安装的底板、以螺纹连接方式穿设在套筒中的活塞转轴以及位于缸体内并与活塞转轴可转动连接的活塞盘，活塞盘与底板之间设置有磁流变液和第一线圈及第二线圈，活塞盘上设置有通孔和用于控制两线圈的位移传感器，活塞转轴上端设置有用于传递震动的支撑盖和用于减震的第三弹簧，缸体内部顶端设置有第一支撑杆并套设有用于减震的第一弹簧，底板上设置有第二支撑柱并套设有用于减震的第二弹簧；本发明通过各级弹簧的弹力、活塞转轴与套筒之间的螺纹摩擦力、两线圈之间的电磁感应斥力和磁流变液状态改变产生阻力抑制震动，多种力相互结合，共同作用，使农业机械平稳工作。

Description

一种基于磁流变液的农业机械用减震装置

技术领域

本发明涉及农业机械的减震领域，具体涉及一种基于磁流变液的农业机械用减震装置。

背景技术

随着现代科技的进步，我国的机械制造水平和加工水平得到了快速的发展，随之而来的是农业机械的快速发展，然而目前所使用的农业机械，如移栽机和联合收割机，底盘和车架的减震系统通常比较僵硬，在农田地头和崎岖的路面上减震效果不佳，农业机械在驾驶时产生的颠簸比较严重，不仅会降低驾乘人员的舒适度，更会影响驾驶安全，并且剧烈的震动对机械本身的强度和性能也有较大的损害，影响作业质量；现有的减震系统在减震过程中存在的减震幅度太大或幅度太小的缺点，减震幅度太大时，使得减震物体的上下跳动剧烈，影响正常作业，减震幅度太小时，不足以达到减震效果使得减震系统僵硬，舒适度没有得到提高，因此急需一种行之有效的减震系统来解决这样的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种基于磁流变液的农业机械用减震装置，能够有效减缓农用机械在使用过程中的颠簸，使农用机械能更加平稳的运动，提高农业机械的稳定性和工作效率。

本发明的技术方案是：一种基于磁流变液的农业机械用减震装置，包括底端为开口且顶端中间设置有套筒的缸体、用于与缸体的密封配合安装的底板、以螺纹连接方式穿设在套筒中的活塞转轴以及与活塞转轴可转动连接并随活塞转轴上下移动的活塞盘，所述活塞转轴的上端从套筒中伸出到缸体之外，其下端从套筒中深入到缸体内，所述活塞盘位于缸体内，且活塞盘的外周与缸体内壁密封配合安装，所述缸体内部位于活塞盘与底板之间设置有磁流变液，缸体内部的顶端向下延伸设置有第一支撑杆，第一支撑杆上套设有用于缓冲活塞盘向上震动的第一弹簧，底板上向上延伸设置有第二支撑柱，第二支撑柱上套设有用于缓冲活塞盘向下震动的第二弹簧，所述活塞转轴穿出套筒上端的部分可转动设置有用于连接农业机械以传递震动的支撑盖，支撑盖随活塞转轴上下移动，活塞转轴上位于支撑盖与套筒之间的部分套设有用于减震的第三弹簧，活塞转轴上位于活塞盘下面的下端端部设置有第一线圈，底板上对应第一线圈设置有第二线圈，所述活塞盘上设置有用于磁流变液流通的通孔和用于测量活塞盘与底板之间的距离变化以控制第一线圈及第二线圈中电流大小的位移传感器。

进一步地，所述活塞转轴上穿设在套筒中的外螺纹为方形外螺纹，套筒内孔上对应活塞转轴上的方形外螺纹设置有方形螺纹槽。

进一步地，所述方形外螺纹为分段设置。

进一步地，所述第一支撑杆为两个且围绕缸体的中心轴线均匀设置在缸体内的顶端。

进一步地，所述第二支撑杆为六个且围绕缸体的中心轴线均匀设置在底板上。

进一步地，所述第一弹簧和第二弹簧均与活塞盘固定连接以缓冲活塞盘的上下震动。

进一步地，所述支撑盖与第三弹簧之间设置有用于拉压第三弹簧的挡板，挡板与活塞转轴旋转连接，挡板随活塞转轴上下移动，第三弹簧的上端与挡板固定连接，第三弹簧的下端与套筒固定连接。

进一步地，所述第二线圈的下面设置有第三支撑杆，第三支撑杆的下端固定设置在底板上。

进一步地，所述缸体的开口端外部设置有凸缘，凸缘与底板采用第一紧固件相固定连接。

进一步地，所述缸体、底板、活塞转轴、活塞盘、第一支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆、第一弹簧、第二弹簧、第一线圈、第二线圈和位移传感器均采用防腐材料。

采用上述技术方案后，本发明具有以下有益效果：

1、本发明中弹簧设置有三个级别，弹力缓冲层层递进，能够对大幅度的震动进行有效减缓，第三弹簧的弹性系数小于第一弹簧和第二弹簧使得在经过第三弹簧的舒适缓冲后将较多的震动传递给第一弹簧和第二弹簧，实现减震的平缓舒适；

2、活塞转轴与套筒之间的方形螺纹连接能够产生较大的螺纹摩擦力以减缓震动，活塞转轴上的方形外螺纹设置为分段结构，能够保证活塞转轴在转动的过程中变得更加平稳；

3、第一线圈和第二线圈设置在活塞盘下方的磁流变液中，能够在减震过程中，使状态变化后的磁流变液对活塞盘的整个端面产生挤压阻力，提高了减震能力，减震效果增加；

4、活塞盘上设置位移传感器，位移传感器通过检测活塞盘位移正负变化，以控制第一线圈和第二线圈中电流大小和方向，进而改变磁场大小，从而改变电磁感应斥力和磁力遍野阻尼效果；根据实际中不同环境下的使用需求，可调整相同位移变化下对应的电流大小，使相同位移变化下产生的电磁感应斥力及磁流变液引起的阻尼不同，以提高不同环境下的减震效果；

5、本发明利用各级弹簧的弹力、活塞转轴与套筒之间的螺纹摩擦力、第一线圈与第二线圈之间的电磁感应斥力和磁流变液状态改变产生阻力抑制震动，多种力相互结合，共同作用，能够强有力地缓冲震动，使农业机械能更加平稳工作从而提高工作效率，并提高驾乘人员的舒适度，增加驾驶安全性。

附图说明

图1是本发明结构的主视剖切示意图；

图2是本发明结构的侧视剖切示意图；

图中标记：1、支撑盖，2、第一螺母，3、第一圆锥滚子轴承，4、第二螺母，5、第二圆锥滚子轴承，6、挡板，7、第三弹簧，8、方形螺纹槽，9、方形外螺纹，10、活塞转轴，11、缸体，1101、套筒，12、第一支撑杆，13、第一弹簧，14、活塞盘，1401、通孔，15、第二弹簧，16、第二支撑杆，17、第一紧固件，18、底板，19、第三支撑杆，20、第二线圈，21、第一线圈，22、位移传感器，23、第三圆锥滚子轴承，24、卡块，25、第二紧固件，26、第三螺母。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如可以是固定连接、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。

如图1和图2所示，一种基于磁流变液的农业机械用减震装置，包括底端为开口且顶端中间设置有套筒1101的缸体11、用于与缸体11的开口密封配合安装的底板18、以螺纹连接方式穿设在套筒1101中的活塞转轴10以及设置在活塞转轴10下端的活塞盘14；所述缸体11的开口端外部设置有凸缘，凸缘与底板18采用第一紧固件17相密封连接；所述活塞转轴10上穿设在套筒1101中的外螺纹为方形外螺纹9，且方形外螺纹9为分段设置，套筒1101内孔上对应活塞转轴10上的方形外螺纹9设置有方形螺纹槽8；所述活塞盘14位于缸体11内，且活塞盘14的外周与缸体11内壁密封配合安装，活塞盘14与活塞转轴10通过第三圆锥滚子轴承23相连接，活塞转轴10和活塞盘14上位于第三圆锥滚子轴承23下面的部分分别设置有用于支撑第三圆锥滚子轴承23内圈和外圈的凸起，活塞盘14的上端面通过第二紧固件25固定设置有用于卡接第三圆锥滚子轴承23的卡块24，活塞转轴10上位于第三圆锥滚子轴承23上面的部分固定连接有两个用于固定第三圆锥滚子轴承23的第三螺母26，在凸起、卡块24和第三螺母26作用下，活塞盘14随活塞转轴10上下移动；所述缸体11内部位于活塞盘14与底板18之间设置有磁流变液，缸体11内部的顶端向下延伸设置有第一支撑杆12，第一支撑杆12为两个且围绕缸体11的中心轴线均匀设置，第一支撑杆12上套设有用于缓冲活塞盘14向上震动的第一弹簧13，第一弹簧13的下端与活塞盘14固定连接以缓冲活塞盘14的上下震动，底板18上向上延伸设置有第二支撑柱16，第二支撑杆16为六个且围绕缸体11的中心轴线均匀设置，第二支撑柱16上套设有用于缓冲活塞盘14向下震动的第二弹簧15，第二弹簧15的上端与活塞盘14固定连接以缓冲活塞盘14的上下震动；所述活塞转轴10的上端从套筒1101中伸出到缸体11之外，其下端从套筒1101中深入到缸体11内，活塞转轴10穿出套筒1101上端的部分可转动设置有用于连接农业机械的机架以传递震动的支撑盖1，支撑盖1与活塞转轴10通过第一圆锥滚子轴承3相连接，第一圆锥滚子轴承3的上端通过两个第一螺母2和支撑盖1内的台阶定位，活塞转轴10上位于第三圆锥滚子轴承23下面的部分设置有用于支撑第三圆锥滚子轴承23内圈的凸起，在凸起、台阶和第一螺母2作用下，支撑盖1随活塞转轴10上下移动，活塞转轴10上位于支撑盖1下面的部分套设有挡板6，挡板6与活塞转轴10通过第二圆锥滚子轴承5相连接，挡板6和活塞转轴10上位于第二圆锥滚子轴承5下面的部分分别设置有用于支撑第二圆锥滚子轴承5内圈和外圈的凸起，活塞转轴10上位于第二圆锥滚子轴承5上面的部分固定连接有用于定位限制第二圆锥滚子轴承5内圈的第二螺母4，在凸起和第二螺母4作用下，挡板6随活塞转轴10上下移动，活塞转轴10上位于挡板6下方的部分套设有第三弹簧7，第三弹簧7的上端与挡板6固定连接，第三弹簧7的下端与套筒1101固定连接，与套筒1101之间的部分套设有用于减震的第三弹簧7，活塞转轴10上位于活塞盘14下面的下端端部设置有第一线圈21，底板18上对应第一线圈21设置有第二线圈20，第二线圈20的下面设置有第三支撑杆19，第三支撑杆19的下端固定设置在底板18上，所述活塞盘14上设置有用于磁流变液流通的通孔1401和用于测量活塞盘14与底板18之间的距离变化以控制第一线圈21及第二线圈20中电流大小的位移传感器22。

上述缸体11、底板18、活塞转轴10、活塞盘14、第一支撑杆12、第二支撑杆16、第三支撑杆19、第一弹簧13、第二弹簧15、第一线圈21、第二线圈20、位移传感器22、第三圆锥滚子轴承23、卡块24、第二紧固件25和第三螺母26均采用防腐材料。

具体操作：当减震装置被挤压时，支撑盖1因承载农业机械的车架而被外力挤压，活塞转轴10在外力的作用下会被迫旋转并向下运动，活塞转轴10上端设置的两个第一螺母2和两个第二螺母4随着活塞转轴10旋转向下，支撑盖1、第一圆锥滚子轴承3、第二圆锥滚子轴承5和挡板6随着活塞转轴10向下运动而不旋转，此时，第三弹簧7在挡板6和套筒1101的作用下被挤压，进行对机械骤降产生的能量进行吸收；活塞转轴10旋转向下的过程中，活塞转轴10上的方形外螺纹9与套筒1101内的方形螺纹槽8产生摩擦以减震；同时，活塞转轴10下端连接的活塞盘14随着活塞转轴10向下运动而不旋转，第三螺母26、第三圆锥滚子轴承23和第一线圈21随着活塞转轴10旋转向下，活塞盘14向下运动的过程中分别受到第一弹簧13的拉力和第二弹簧15的反弹力作用而对向下的震动进行减缓，在活塞盘14上的位移传感器22通过测量与底板18的距离-Y做出信号处理，将信号送到微处理器（未示出），微处理器通过控制变阻器（未示出）与双刀双掷开关（未示出）使第一线圈21和第二线圈20内产生电流并逐渐增大，两线圈之间产生电磁感应斥力，另外电流发生变化，使缸体11内活塞盘14与底板18之间的空间充斥磁场，磁流变液在逐渐增大的磁场作用下由液态逐渐变为粘稠状，在向下运动的活塞盘14的挤压下磁流液会从活塞盘14上的通孔1401内向活塞盘14上部的缸体11内部空间溢出，电磁感应斥力和粘稠状的磁流变液对震动进行阻碍并吸收机械能。

当减震装置被拉伸时，同被挤压状态相反，活塞转轴10向上旋转，第三弹簧7、第一弹簧13和第二弹簧15作用状态分别与被挤压时相反，第一线圈21和第二线圈20之间产生吸引力，磁流液在重力作用下从通孔1401流回并阻碍活塞盘14向上运动。

以上是对本发明所提供的一种基于磁流变液的农业机械用减震装置的详细介绍以及较佳的实施例，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，在不背离本发明的精神或技术方案内容的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。综上所述，实施例是示范性而非限定性的，本发明的范围由所附权利要求而非上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (10)

1.一种基于磁流变液的农业机械用减震装置，其特征在于：包括底端为开口且顶端中间设置有套筒（1101）的缸体（11）、用于与缸体（11）的开口密封配合安装的底板（18）、以螺纹连接方式穿设在套筒（1101）中的活塞转轴（10）以及与活塞转轴（10）可转动连接并随活塞转轴（10）上下移动的活塞盘（14），所述活塞转轴（10）的上端从套筒（1101）中伸出到缸体（11）之外，其下端从套筒（1101）中深入到缸体（11）内，所述活塞盘（14）位于缸体（11）内，且活塞盘（14）的外周与缸体（11）内壁密封配合安装，所述缸体（11）内部位于活塞盘（14）与底板（18）之间设置有磁流变液，缸体（11）内部的顶端向下延伸设置有第一支撑杆（12），第一支撑杆（12）上套设有用于缓冲活塞盘（14）向上震动的第一弹簧（13），底板（18）上向上延伸设置有第二支撑杆（16），第二支撑杆（16）上套设有用于缓冲活塞盘（14）向下震动的第二弹簧（15），所述活塞转轴（10）穿出套筒（1101）上端的部分可转动设置有用于连接农业机械以传递震动的支撑盖（1），支撑盖（1）随活塞转轴（10）上下移动，活塞转轴（10）上位于支撑盖（1）与套筒（1101）之间的部分套设有用于减震的第三弹簧（7），活塞转轴（10）上位于活塞盘（14）下面的下端端部设置有第一线圈（21），底板（18）上对应第一线圈（21）设置有第二线圈（20），所述活塞盘（14）上设置有用于磁流变液流通的通孔（1401）和用于测量活塞盘（14）与底板（18）之间的距离变化以控制第一线圈（21）及第二线圈（20）中电流大小的位移传感器（22）。

2.如权利要求1所述的一种基于磁流变液的农业机械用减震装置，其特征在于：所述活塞转轴（10）上穿设在套筒（1101）中的外螺纹为方形外螺纹（9），套筒（1101）内孔上对应活塞转轴（10）上的方形外螺纹（9）设置有方形螺纹槽（8）。

3.如权利要求2所述的一种基于磁流变液的农业机械用减震装置，其特征在于：所述方形外螺纹（9）为分段设置。

4.如权利要求1所述的一种基于磁流变液的农业机械用减震装置，其特征在于：所述第一支撑杆（12）为两个且围绕缸体（11）的中心轴线均匀设置在缸体（11）内的顶端。

5.如权利要求1所述的一种基于磁流变液的农业机械用减震装置，其特征在于：所述第二支撑杆（16）为六个且围绕缸体（11）的中心轴线均匀设置在底板（18）上。

6.如权利要求1所述的一种基于磁流变液的农业机械用减震装置，其特征在于：所述第一弹簧（13）和第二弹簧（15）均与活塞盘（14）固定连接以缓冲活塞盘（14）的上下震动。

7.如权利要求1所述的一种基于磁流变液的农业机械用减震装置，其特征在于：所述支撑盖（1）与第三弹簧（7）之间设置有用于拉压第三弹簧（7）的挡板（6），挡板（6）与活塞转轴（10）旋转连接，挡板（6）随活塞转轴（10）上下移动，第三弹簧（7）的上端与挡板（6）固定连接，第三弹簧（7）的下端与套筒（1101）固定连接。

8.如权利要求1所述的一种基于磁流变液的农业机械用减震装置，其特征在于：所述第二线圈（20）的下面设置有第三支撑杆（19），第三支撑杆（19）的下端固定设置在底板（18）上。

9.如权利要求1所述的一种基于磁流变液的农业机械用减震装置，其特征在于：所述缸体（11）的开口端外部设置有凸缘，凸缘与底板（18）采用第一紧固件（17）相固定连接。

10.如权利要求1所述的一种基于磁流变液的农业机械用减震装置，其特征在于：所述缸体（11）、底板（18）、活塞转轴（10）、活塞盘（14）、第一支撑杆（12）、第二支撑杆（16）、第三支撑杆（19）、第一弹簧（13）、第二弹簧（15）、第一线圈（21）、第二线圈（20）和位移传感器（22）均采用防腐材料。