CN110219927B - 一种基于磁流变液的抗震器底非轴向分力反阻装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于磁流变液的抗震器底非轴向分力反阻装置，属于磁流变液领域，一种基于磁流变液的抗震器底非轴向分力反阻装置，包括变向分力囊和两个磁块，变向分力囊安装在减震内杆底部，两个磁块分别安装在减震器的相对侧壁上，可以通过在竖向即轴向的变向分力囊和横向的磁块的作用，使得减震内杆在受到外力挤压至减震器底部时，磁流变液会集中在靠近磁块的一端变硬，从而在横向对减震内杆产生阻力，进而在横向达到对轴向的分力的效果，同时配合高弹性海绵、磁变囊的中部以及填充压缩气体的外凸囊在轴向的抗震作用，进而有效降低减震内杆触底时减震内杆和减震器底部受力点的受力，进而提高整体的抗震次数，延长使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及磁流变液领域，更具体地说，涉及一种基于磁流变液的抗震器底非轴向分力反阻装置。
背景技术
磁流变液（Magnetorheological Fluid,简称MR流体）属可控流体，是智能材料中研究较为活跃的一支。磁流变液是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体。这种悬浮体在零磁场条件下呈现出低粘度的牛顿流体特性；而在强磁场作用下，则呈现出高粘度、低流动性的Bingham体特性。
由于磁流变液在磁场作用下的流变是瞬间的、可逆的、而且其流变后的剪切屈服强度与磁场强度具有稳定的对应关系，因此是一种用途广泛、性能优良的智能材料。
目前，磁流变液已经开始应用于研磨（抛光）工艺、阀门和密封、家庭健身器、机械手的抓持机构、装配车间不规则形体的依托架、以及自动化仪表、机器人的传感器和采矿、印刷等行业。在其众多应用领域当中，研究最多、发展最快的应用领域是汽车座位减振器、刹车器、主动驱动器以及土模机构减振器。
现有的减震器，通常都是在轴向进行重力的减震，轴向虽然也能达到较好的减震效果，但是减震器本体的受力仍然停留在一个方向上，受力方向单一，导致受力点由于受力过于集中，使得受力点的部件极易被损坏，导致整体的减震次数有所下降，导致减震器的平均使用寿命降低。
发明内容
1．要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于磁流变液的抗震器底非轴向分力反阻装置，它可以通过在竖向即轴向的变向分力囊和横向的磁块的作用，使得减震内杆在受到外力挤压至减震器底部时，磁流变液会集中在靠近磁块的一端变硬，从而在横向对减震内杆产生阻力，进而在横向达到对轴向的分力的效果，同时配合高弹性海绵、磁变囊的中部以及填充压缩气体的外凸囊在轴向的抗震作用，进而有效降低减震内杆触底时减震内杆和减震器底部受力点的受力，进而提高整体的抗震次数，延长使用寿命。
2．技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种基于磁流变液的抗震器底非轴向分力反阻装置，包括变向分力囊和两个磁块，所述变向分力囊安装在减震内杆底部，两个所述磁块分别安装在减震器的相对侧壁上，两个所述磁块之间形成磁场，所述变向分力囊包括高弹性海绵、磁变囊和外凸囊，所述高弹性海绵与减震内杆固定连接，所述磁变囊与高弹性海绵固定连接，所述磁变囊内填充有磁流变液，所述高弹性海绵和磁变囊外侧设有外凸囊，所述磁变囊左右两端均固定连接有贴附垫，所述外凸囊与贴附垫固定连接，所述外凸囊与磁变囊之间形成预存空腔，可以通过在竖向即轴向的变向分力囊和横向的磁块的作用，使得减震内杆在受到外力挤压至减震器底部时，磁流变液会集中在靠近磁块的一端变硬，从而在横向对减震内杆产生阻力，进而在横向达到对轴向的分力的效果，同时配合高弹性海绵、磁变囊的中部以及填充压缩气体的外凸囊在轴向的抗震作用，进而有效降低减震内杆触底时减震内杆和减震器底部受力点的受力，进而提高整体的抗震次数，延长使用寿命。
进一步的，所述预存空腔内填充有压缩气体和有色颜料粉末，所述压缩气体为空气、氮气和惰性气体中的一种或多种，且压缩气体的压缩比例为1.5-2：1，压缩比例过大，容易导致外凸囊内气压过大，在受力时，外凸囊容易被挤压炸裂，压缩比例过小，容易导致外凸囊过于松软，硬度不够，使得外凸囊极易变形，导致其对重力的反向阻力效果不明显。
进一步的，所述磁块相互靠近的一端均设置成波浪状，使得减震内杆下降到底部时，两侧的磁块对于变向分力囊产生的横向阻力更大，从而有效降低减震内杆触底时的竖向瞬时产生的力，进而达到在轴向分力的效果，且波峰处做圆角抛光处理，有效预防变向分力囊与磁块意外接触时，不易刮伤变向分力囊。
进一步的，两个所述磁块均由复合永磁材料制作而成，复合永磁材料尺寸精度高，机械性能好，磁体各部分性能均匀性好，易于进行磁体径向取向和多极充磁，从而满足磁块表面的波浪形设计。
进一步的，两个所述磁块相互靠近的一端磁极相反，使得两个磁块之间能够形成磁场，并且原靠近相隔磁块的部位磁场越强，从而当减震内杆下降到底部时，磁块能够对变向分力囊两侧产生较强的磁场力，使变向分力囊内部的磁流变液均向两侧运动，使得两侧变硬，从而在横向对减震内杆产生阻力，提高减震内杆的稳定性，以及降低触底时的受力，达到轴向分力的效果，有效降低触底时受力点的单次受力，进而有效提高使用寿命。
进一步的，所述磁变囊下端固定连接有多个均匀分布的内隐加固条，每两个所述内隐加固条之间的距离小于一个内隐加固条的最大跨度，当外凸囊意外磨破变瘪，或者减震内杆坠落速度过快，使得内隐加固条受到抗震器底部的反作用力时，多个内隐加固条可以将变向分力囊下表面的平面受力，变成多点受力，从而提高变向分力囊底部的强度，从而有效弥补因中部磁场较弱而相较于两侧硬度稍小的情况。
进一步的，所述内隐加固条远离磁变囊的端面为圆心角在120°和平角之间的扇形结构，使得内隐加固条端面更加平滑，当其在触底受力时，不易因受力过大而导致外凸囊被磨损，同时有效保护其本身不易被挤压损坏。
进一步的，所述高弹性海绵外表面和外凸囊内壁的均粘设有相互对应的压敏胶板，且压敏胶板位于多个内隐加固条的两侧，当外凸囊被磨损漏气后，当减震内杆再次下落时，在挤压作用下，外凸囊和磁变囊通过压敏胶板粘接在一起，一方面使得漏气后的外凸囊仍然可以起到保护磁变囊的作用，另一方面，可以有效避免漏气变软塌的外凸囊影响减震内杆的正常使用。
进一步的，所述贴附垫由内部填充有非牛顿流体材料的超耐磨橡胶制成，所述非牛顿流体材料可以选用P4U智能材料，使得贴附垫在受力后能够变硬变厚，从而当变向分力囊歪斜意外与磁块或减震器侧壁接触时，可以形成一道屏障，既能缓冲接触时的受力，提高稳定性，同时也能保护内部的磁变囊不被磨损，有效降低磁流变液泄露的情况。
进一步的，所述外凸囊为弹性密封材料，且外凸囊和贴附垫外表面均涂设有3-5mm的LINE-X涂料涂层，LINE-X涂料涂层使得外凸囊和贴附垫表面具有超强的耐磨抗拉性能，有效保护外凸囊和贴附垫不易被磨损。
3．有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
（1）本方案可以通过在竖向即轴向的变向分力囊和横向的磁块的作用，使得减震内杆在受到外力挤压至减震器底部时，磁流变液会集中在靠近磁块的一端变硬，从而在横向对减震内杆产生阻力，进而在横向达到对轴向的分力的效果，同时配合高弹性海绵、磁变囊的中部以及填充压缩气体的外凸囊在轴向的抗震作用，进而有效降低减震内杆触底时减震内杆和减震器底部受力点的受力，进而提高整体的抗震次数，延长使用寿命。
（2）压缩气体为空气、氮气和惰性气体中的一种或多种，且压缩气体的压缩比例为1.5-2：1，压缩比例过大，容易导致外凸囊内气压过大，在受力时，外凸囊容易被挤压炸裂，压缩比例过小，容易导致外凸囊过于松软，硬度不够，使得外凸囊极易变形，导致其对重力的反向阻力效果不明显。
（3）磁块相互靠近的一端均设置成波浪状，使得减震内杆下降到底部时，两侧的磁块对于变向分力囊产生的横向阻力更大，从而有效降低减震内杆触底时的竖向瞬时产生的力，进而达到在轴向分力的效果，且波峰处做圆角抛光处理，有效预防变向分力囊与磁块意外接触时，不易刮伤变向分力囊。
（4）两个磁块均由复合永磁材料制作而成，复合永磁材料尺寸精度高，机械性能好，磁体各部分性能均匀性好，易于进行磁体径向取向和多极充磁，从而满足磁块表面的波浪形设计。
（5）两个磁块相互靠近的一端磁极相反，使得两个磁块之间能够形成磁场，并且原靠近相隔磁块的部位磁场越强，从而当减震内杆下降到底部时，磁块能够对变向分力囊两侧产生较强的磁场力，使变向分力囊内部的磁流变液均向两侧运动，使得两侧变硬，从而在横向对减震内杆产生阻力，提高减震内杆的稳定性，以及降低触底时的受力，达到轴向分力的效果，有效降低触底时受力点的单次受力，进而有效提高使用寿命。
（6）磁变囊下端固定连接有多个均匀分布的内隐加固条，每两个内隐加固条之间的距离小于一个内隐加固条的最大跨度，当外凸囊意外磨破变瘪，或者减震内杆坠落速度过快，使得内隐加固条受到抗震器底部的反作用力时，多个内隐加固条可以将变向分力囊下表面的平面受力，变成多点受力，从而提高变向分力囊底部的强度，从而有效弥补因中部磁场较弱而相较于两侧硬度稍小的情况。
（7）内隐加固条远离磁变囊的端面为圆心角在120°和平角之间的扇形结构，使得内隐加固条端面更加平滑，当其在触底受力时，不易因受力过大而导致外凸囊被磨损，同时有效保护其本身不易被挤压损坏。
（8）高弹性海绵外表面和外凸囊内壁的均粘设有相互对应的压敏胶板，且压敏胶板位于多个内隐加固条的两侧，当外凸囊被磨损漏气后，当减震内杆再次下落时，在挤压作用下，外凸囊和磁变囊通过压敏胶板粘接在一起，一方面使得漏气后的外凸囊仍然可以起到保护磁变囊的作用，另一方面，可以有效避免漏气变软塌的外凸囊影响减震内杆的正常使用。
（9）贴附垫由内部填充有非牛顿流体材料的超耐磨橡胶制成，非牛顿流体材料可以选用P4U智能材料，使得贴附垫在受力后能够变硬变厚，从而当变向分力囊歪斜意外与磁块或减震器侧壁接触时，可以形成一道屏障，既能缓冲接触时的受力，提高稳定性，同时也能保护内部的磁变囊不被磨损，有效降低磁流变液泄露的情况。
（10）外凸囊为弹性密封材料，且外凸囊和贴附垫外表面均涂设有3-5mm的LINE-X涂料涂层，LINE-X涂料涂层使得外凸囊和贴附垫表面具有超强的耐磨抗拉性能，有效保护外凸囊和贴附垫不易被磨损。
附图说明
图1为本发明的正面的结构示意图；
图2为本发明的变向分力囊结构示意图；
图3为图2中B处的结构示意图；
图4为本发明的触底时正面的结构示意图；
图5为图4中A处的结构示意图。
图中标号说明：
1减震内杆、2变向分力囊、21高弹性海绵、22磁变囊、23外凸囊、3内隐加固条、4磁块、5贴附垫。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
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”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1，一种基于磁流变液的抗震器底非轴向分力反阻装置，包括变向分力囊2和两个磁块4，变向分力囊2安装在减震内杆1底部，两个磁块4分别安装在减震器的相对侧壁上，两个磁块4之间形成磁场，两个磁块4均由复合永磁材料制作而成，复合永磁材料尺寸精度高，机械性能好，磁体各部分性能均匀性好，易于进行磁体径向取向和多极充磁，从而满足磁块4表面的波浪形设计，两个磁块4相互靠近的一端磁极相反，使得两个磁块4之间能够形成磁场，并且原靠近相隔磁块4的部位磁场越强，从而当减震内杆1下降到底部时，磁块4能够对变向分力囊2两侧产生较强的磁场力，使变向分力囊2内部的磁流变液均向两侧运动，使得两侧变硬，从而在横向对减震内杆1产生阻力，提高减震内杆1的稳定性，以及降低触底时的受力，达到轴向分力的效果，有效降低触底时受力点的单次受力，进而有效提高使用寿命，磁块4相互靠近的一端均设置成波浪状，使得减震内杆1下降到底部时，两侧的磁块4对于变向分力囊2产生的横向阻力更大，从而有效降低减震内杆1触底时的竖向瞬时产生的力，进而达到在轴向分力的效果，且波峰处做圆角抛光处理，有效预防变向分力囊2与磁块4意外接触时，不易刮伤变向分力囊2。
请参阅图2，变向分力囊2包括高弹性海绵21、磁变囊22和外凸囊23，高弹性海绵21与减震内杆1固定连接，磁变囊22与高弹性海绵21固定连接，磁变囊22内填充有磁流变液，高弹性海绵21和磁变囊22外侧设有外凸囊23，磁变囊22下端固定连接有多个均匀分布的内隐加固条3，每两个内隐加固条3之间的距离小于一个内隐加固条3的最大跨度，当外凸囊23意外磨破变瘪，或者减震内杆1坠落速度过快，使得内隐加固条3受到抗震器底部的反作用力时，多个内隐加固条3可以将变向分力囊2下表面的平面受力，变成多点受力，从而提高变向分力囊2底部的强度，从而有效弥补因中部磁场较弱而相较于两侧硬度稍小的情况，内隐加固条3远离磁变囊22的端面为圆心角在120°和平角之间的扇形结构，使得内隐加固条3端面更加平滑，当其在触底受力时，不易因受力过大而导致外凸囊23被磨损，同时有效保护其本身不易被挤压损坏，外凸囊23为弹性密封材料，且外凸囊23和贴附垫5外表面均涂设有3-5mm的LINE-X涂料涂层，LINE-X涂料涂层使得外凸囊23和贴附垫5表面具有超强的耐磨抗拉性能，有效保护外凸囊23和贴附垫5不易被磨损。
请参阅图3，磁变囊22左右两端均固定连接有贴附垫5，贴附垫5由内部填充有非牛顿流体材料的超耐磨橡胶制成，非牛顿流体材料可以选用P4U智能材料，使得贴附垫5在受力后能够变硬变厚，从而当变向分力囊2歪斜意外与磁块4或减震器侧壁接触时，可以形成一道屏障，既能缓冲接触时的受力，提高稳定性，同时也能保护内部的磁变囊22不被磨损，有效降低磁流变液泄露的情况，外凸囊23与贴附垫5固定连接，外凸囊23与磁变囊22之间形成预存空腔，且预存空腔内填充有压缩气体和有色颜料粉末，有色颜色粉末便于在漏气是提醒工作人员及时进行维修，有效避免变向分力囊2进一步被磨损，有效避免磁流变液流失，压缩气体为空气、氮气和惰性气体中的一种或多种，且压缩气体的压缩比例为1.5-2：1，压缩比例过大，容易导致外凸囊23内气压过大，在受力时，外凸囊23容易被挤压炸裂，压缩比例过小，容易导致外凸囊23过于松软，硬度不够，使得外凸囊23极易变形，导致其对重力的反向阻力效果不明显。
高弹性海绵21外表面和外凸囊23内壁的均粘设有相互对应的压敏胶板，且压敏胶板位于多个内隐加固条3的两侧，当外凸囊23被磨损漏气后，当减震内杆1再次下落时，在挤压作用下，外凸囊23和磁变囊22通过压敏胶板粘接在一起，一方面使得漏气后的外凸囊23仍然可以起到保护磁变囊22的作用，另一方面，可以有效避免漏气变软塌的外凸囊23影响减震内杆1的正常使用。
请参阅图4-5，可以通过在竖向即轴向的变向分力囊2和横向的磁块4的作用，使得减震内杆1在受到外力挤压至减震器底部时，磁流变液会集中在靠近磁块4的一端变硬，从而在横向对减震内杆1产生阻力，进而在横向达到对轴向的分力的效果，同时配合高弹性海绵21、磁变囊22的中部以及填充压缩气体的外凸囊23在轴向的抗震作用，进而有效降低减震内杆1触底时减震内杆1和减震器底部受力点的受力，进而提高整体的抗震次数，延长使用寿命。
以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种基于磁流变液的抗震器底非轴向分力反阻装置，包括变向分力囊（2）和两个磁块（4），其特征在于：所述变向分力囊（2）安装在减震内杆（1）底部，两个所述磁块（4）分别安装在减震器的相对侧壁上，两个所述磁块（4）之间形成磁场，所述变向分力囊（2）包括高弹性海绵（21）、磁变囊（22）和外凸囊（23），所述高弹性海绵（21）与减震内杆（1）固定连接，所述磁变囊（22）与高弹性海绵（21）固定连接，所述磁变囊（22）内填充有磁流变液，所述高弹性海绵（21）和磁变囊（22）外侧设有外凸囊（23），所述磁变囊（22）左右两端均固定连接有贴附垫（5），所述外凸囊（23）与贴附垫（5）固定连接，所述外凸囊（23）与磁变囊（22）之间形成预存空腔；所述磁块（4）相互靠近的一端均设置成波浪状，且波峰处做圆角抛光处理；两个所述磁块（4）相互靠近的一端磁极相反；
所述贴附垫（5）由内部填充有非牛顿流体材料的超耐磨橡胶制成，所述非牛顿流体材料选用P4U智能材料；
所述外凸囊（23）为弹性密封材料，且外凸囊（23）和贴附垫（5）外表面均涂设有3-5mm的LINE-X涂料涂层。
2.根据权利要求1所述的一种基于磁流变液的抗震器底非轴向分力反阻装置，其特征在于：所述预存空腔内填充有压缩气体和有色颜料粉末，所述压缩气体为空气、氮气和惰性气体中的一种或多种，且压缩气体的压缩比例为1.5-2：1。
3.根据权利要求1所述的一种基于磁流变液的抗震器底非轴向分力反阻装置，其特征在于：两个所述磁块（4）均由复合永磁材料制作而成。
4.根据权利要求1所述的一种基于磁流变液的抗震器底非轴向分力反阻装置，其特征在于：所述磁变囊（22）下端固定连接有多个均匀分布的内隐加固条（3），每两个所述内隐加固条（3）之间的距离小于一个内隐加固条（3）的最大跨度。
5.根据权利要求4所述的一种基于磁流变液的抗震器底非轴向分力反阻装置，其特征在于：所述内隐加固条（3）远离磁变囊（22）的端面为圆心角在120°和平角之间的扇形结构。
6.根据权利要求1所述的一种基于磁流变液的抗震器底非轴向分力反阻装置，其特征在于：所述高弹性海绵（21）外表面和外凸囊（23）内壁的均粘设有相互对应的压敏胶板，且压敏胶板位于多个内隐加固条（3）的两侧。
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