CN109990039A - 一种阻尼力双向可调的自感式磁流变阻尼器及其工作流程 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阻尼力双向可调的自感式磁流变阻尼器及其工作流程，包括活塞杆、活塞、永磁体、励磁线圈、缸筒、前后端盖、导向环以及密封装置，所述的活塞和永磁体环套在活塞杆上；所述的缸筒前后两端增设一对永磁体，并在前后两端增设一对永磁体，结合活塞杆上前后端自感线圈可为励磁线圈提供双向电流；所述的活塞与缸筒之间形成阻尼通道。本发明采用永磁体与励磁线圈相结合的形式，并用自感方式发电，既防止阻尼器因长期闲置而发生磁流变液的沉降，又能根据风力改变阻尼力的大小，有利于磁流变阻尼器在西部地区复杂天气情况下的长期使用。
Description
技术领域
本发明涉及阻尼器领域，特别是涉及一种阻尼力双向可调的自感式磁流变阻尼器及其工作流程。
背景技术
我国地域幅员辽阔，广袤的大西北分布着丰富的油气资源，但复杂多变的地理环境给自西向东的资源传输带来了不小困难。如今油气资源的传输方式多是以管道的形式进行，在崎岖陡峭的山区，为避免地势对管道分布带来的困难，一般将管道以钢架支撑分布在半空。随之而来的问题便是山间频繁的大风会不断改变无支撑段管道的形状，在支撑端容易产生疲劳断裂，泄露油气，有着极大的资源浪费与安全隐患。针对这种情况，在支撑端放弃固定支承，改用阻尼器支承，使得管道在大风情况下缓慢形变，减少疲劳断裂的产生。以磁流变液为介质制成的磁流变阻尼器有着反应迅速、磁场下出力大、结构简单突出的优点，但一些传统的磁流变阻尼器存在着磁流变液长期静置发生沉降而失去性能、零电流下阻尼器出力过小等缺点。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种阻尼力双向可调的自感式磁流变阻尼器及其工作流程，采用永磁体与励磁线圈相结合的形式，并用自感方式发电，既防止阻尼器因长期闲置而发生磁流变液的沉降，又能根据风力改变阻尼力的大小，有利于磁流变阻尼器在西部地区复杂天气情况下的长期使用。
本发明解决问题的技术方案是：一种阻尼力双向可调的自感式磁流变阻尼器，其特征在于，包括活塞杆、活塞、永磁体、励磁线圈、缸筒以及安装于缸筒两端的前端盖、后端盖；所述活塞杆安装于缸筒内，所述活塞和永磁体环套在活塞杆上，所述励磁线圈缠绕于永磁体外层；所述活塞杆上设有前端自感线圈、后端自感线圈，两自感线圈分别位于活塞前、后侧；所述缸筒内充满磁流变液，并在缸筒内前、后两端分别增设前端永磁体、后端永磁体，结合活塞杆上前、后端自感线圈可在活塞杆运动时为励磁线圈提供双向电流，所述的活塞与缸筒之间形成阻尼通道。
进一步地，所述的活塞杆一端经前端盖、导向环、密封装置伸出缸外，另一端通过右端导向环留置在缸内。
进一步地，所述的前端盖、后端盖分别与缸筒的前端面、后端面通过螺栓连接，接触面之间采用O型密封圈进行静密封。
进一步地，所述的活塞杆在与前后端盖接触处分别采用斯特封、防尘圈串联形成动密封，所述防尘圈为双唇形防尘圈。
进一步地，所述的活塞采用三节段结构，且永磁体嵌套在活塞节段间的活塞杆上。
进一步地，所述活塞杆外侧端连接有耳环，所述后端盖与吊环相连接。
进一步地，所述永磁体上方（外层）设有励磁线圈；所述永磁体下方（内侧的活塞杆）形成导磁通道。利用励磁线圈通入正反向电流与永磁体的磁场进行叠加或抵消（活塞杆向缸筒内运动或向缸筒外运动，前、后端自感线圈与增设的前、后端永磁体配合，为励磁线圈提供正向或反向电流），形成永磁体的充磁或者退磁。
上述一种阻尼力双向可调的自感式磁流变阻尼器的工作流程，其特征在于，所述永磁体在阻尼器内部保持了一定磁场强度，避免了磁流变液的沉降情况，同时磁流变液具备了一定的剪切屈服强度；
受到外负载，活塞杆向缸筒内运动，前、后端自感线圈结合前、后端永磁体，为励磁线圈提供正电流，励磁线圈产生的磁场方向与永磁体同向叠加，总磁场强度增大，磁流变液的剪切屈服强度增大，阻尼力随之增大；
外负载消失，活塞杆向缸筒外运动回到平衡位置，前、后端自感线圈结合前、后端永磁体，为励磁线圈提供反电流，励磁线圈产生的磁场方向与永磁体反向抵消，总磁场强度减小，磁流变液的剪切屈服强度减小，阻尼力随之减小，加速恢复过程。
综上所述，本发明提供的一种阻尼力双向可调的自感式磁流变阻尼器，采用永磁体与励磁线圈相结合的形式，并用自感方式发电，既防止了阻尼器因长期闲置而发生磁流变液的沉降，又能根据风力改变阻尼力的大小，适合于西部地区管道运输用，因此将具有广阔的市场前景和经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是一种阻尼力双向可调的自感式磁流变阻尼器结构示意图；
图2是本发明所述磁路结构示意图；
图3是本发明所述动静密封结构示意图；
图中标记为：耳环1、斯特封2、导向环3、O型密封圈4、防尘圈5、前端永磁体6、缸筒7、励磁线圈8、阻尼通道9、后端自感线圈10、右端导向环11、后端盖12、吊环13、后端永磁体14、磁流变液15、活塞16、永磁体17、前端自感线圈18、螺栓19、前端盖20、活塞杆21、导磁通道22。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图1，示出了本实施例提供一种阻尼力双向可调的自感式磁流变阻尼器，包括活塞杆21、活塞16、永磁体17、励磁线圈8、缸筒7、前端盖20、后端盖12、导向环3以及动密封装置，活塞16和永磁体17环套在活塞杆21上（永磁体和增设的永磁体都是环形结构，便于套置于活塞杆）。缸筒7内充满磁流变液15，并在前后两端增设一对永磁体6、14，结合活塞杆21上前、后端自感线圈18、10可为励磁线圈8提供双向电流，活塞16与缸筒之间形成阻尼通道9。本实施例选用N35牌号的钕铁硼永磁体，磁流变液选择重庆仪器材料研究所研制的MRF-J01型，饱和磁感应强度为0.5T。
请参照图1、图2、图3，活塞杆21一端经前端盖20、导向环3、密封装置伸出缸外，并与耳环1连接，另一端通过右端导向环11留置在缸内。前端盖20、后端盖12分别与缸筒7的前端面、后端面通过螺栓19连接，接触面之间采用O型密封圈4进行静密封；后端盖12与吊环13相连接。活塞杆21与前后两组斯特封2、防尘圈5串联形成动密封，防尘圈5为双唇形防尘圈。
活塞16采用三节段结构，且永磁体17嵌套在活塞16节段间的活塞杆21上。永磁体17上方（外层）设有励磁线圈8，永磁体17下方（内侧活塞杆）形成导磁通道22。利用励磁线圈19通入正反向电流与永磁体17的磁场进行叠加或抵消，形成永磁体17的充磁或者退磁。
本发明阻尼器的工作流程如下：
永磁体17在阻尼器内部保持了一定磁场强度，避免了磁流变液15的沉降情况，同时磁流变液15具备了一定的剪切屈服强度，活塞杆21一旦运动即可产生阻尼力，具备了较高的安全性；
如图1所示，受到外负载的情况下，活塞杆21向右运动（自感线圈在活塞杆带动下（向右运动），在增设的永磁体磁场内运动而产生自感电流），两组自感线圈与增设的永磁体配合，产生自感电流的自感线圈和励磁线圈连接，为励磁线圈8提供正电流，励磁线圈产生的磁场方向与永磁体17同向叠加，总磁场强度增大，磁流变液15的剪切屈服强度增大，阻尼力随之增大；
外负载消失，活塞杆21向左运动回到平衡位置（自感线圈在活塞杆带动下（向左运动），在增设的永磁体磁场内运动而产生自感电流），两组自感线圈与增设的永磁体配合，产生自感电流的自感线圈和励磁线圈连接，为励磁线圈8提供反电流，励磁线圈产生的磁场方向与永磁体17反向抵消，总磁场强度减小，磁流变液15的剪切屈服强度减小，阻尼力随之减小。
在使用时，将管道与耳环相连，这种设计方式，可以让磁流变阻尼器在大风天气有着较平时更大的阻尼力，减小油气管道的振动，而风过之后，管道由于弹性恢复过程中阻尼力减小，加速恢复过程。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种阻尼力双向可调的自感式磁流变阻尼器，其特征在于，包括活塞杆（21）、活塞（16）、永磁体（17）、励磁线圈（8）、缸筒（7）以及安装于缸筒两端的前端盖（20）、后端盖（12）；所述活塞杆安装于缸筒内，所述活塞（16）和永磁体（17）环套在活塞杆（21）上，所述励磁线圈缠绕于永磁体外层；所述活塞杆上设有前端自感线圈（18）、后端自感线圈（10），两自感线圈分别位于活塞前、后侧；所述缸筒（7）内充满磁流变液（15），并在缸筒内前、后端分别增设前端永磁体（6）、后端永磁体（14），结合活塞杆（21）上前、后端自感线圈可在活塞杆运动时为励磁线圈（8）提供双向电流，所述的活塞（16）与缸筒之间形成阻尼通道（9）。
2.根据权利要求1所述的一种阻尼力双向可调的自感式磁流变阻尼器，其特征在于，所述的活塞杆（21）一端经前端盖（20）、导向环（3）、密封装置伸出缸外，另一端通过右端导向环（11）留置在缸内。
3.根据权利要求2所述的一种阻尼力双向可调的自感式磁流变阻尼器，其特征在于，所述的前端盖（20）、后端盖（12）分别与缸筒（7）的前端面、后端面通过螺栓（19）连接，接触面之间采用O型密封圈（4）进行静密封。
4.根据权利要求2所述的一种阻尼力双向可调的自感式磁流变阻尼器，其特征在于，所述的活塞杆（21）在与前后端盖接触处分别采用斯特封（2）、防尘圈（5）串联形成动密封，所述防尘圈（5）为双唇形防尘圈。
5.根据权利要求1所述的一种阻尼力双向可调的自感式磁流变阻尼器，其特征在于，所述的活塞（16）采用三节段结构，且永磁体（17）嵌套在活塞（16）节段间的活塞杆（21）上。
6.根据权利要求1所述的一种阻尼力双向可调的自感式磁流变阻尼器，其特征在于，所述活塞杆外侧端连接有耳环（1），所述后端盖（12）与吊环（13）相连接。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种阻尼力双向可调的自感式磁流变阻尼器的工作流程，其特征在于，所述永磁体（17）在阻尼器内部保持了一定磁场强度，避免了磁流变液（15）的沉降情况，同时磁流变液（15）具备了一定的剪切屈服强度；
受到外负载，活塞杆（21）向缸筒内运动，前、后端自感线圈结合前、后端永磁体，为励磁线圈（8）提供正电流，励磁线圈产生的磁场方向与永磁体（17）同向叠加，总磁场强度增大，磁流变液（15）的剪切屈服强度增大，阻尼力随之增大；
外负载消失，活塞杆（21）向缸筒外运动回到平衡位置，前、后端自感线圈结合前、后端永磁体，为励磁线圈（19）提供反电流，励磁线圈（19）产生的磁场方向与永磁体（17）反向抵消，总磁场强度减小，磁流变液（15）的剪切屈服强度减小，阻尼力随之减小，加速恢复过程。
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