CN110878807B - 内置型混合模式的磁流变阻尼器 - Google Patents

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Abstract

一种内置型混合模式的磁流变阻尼器，由左吊环、活塞杆前端、阻尼器左端盖、阻尼器外缸体、线圈绕线架、活塞头后端、浮动活塞、阻尼器右端盖、螺钉、第1弹簧、挤压圆盘、励磁线圈、O型密封圈、第2弹簧和右吊环。本发明具有结构相对紧凑、输出阻尼力大，磁场利用率高的特点，是进一步拓宽磁流变阻尼器工业应用的前提。本发明剪切阀模式与挤压模式相结合，使阻尼器获得较大的输出阻尼力同时阻尼力可调范围宽，特别适合应用于各种复杂减振系统。

Description

内置型混合模式的磁流变阻尼器
技术领域
本发明涉及磁流变阻尼器，特别是一种内置型混合模式的磁流变阻尼器。
背景技术
磁流变阻尼器是基于磁流变液可控特性的一种新型半主动阻尼器件，该阻尼器件可对运动产生阻力，并用来耗散运动能量；在其工作范围内拥有响应速度快、结构简单、体积小、容易控制和能耗低等优点；是一种理想的减振、抗震装置；在建筑、机械、军工等方面具有广阔应用前景。
现有的磁流变阻尼器在设计和使用过程中，主要利用的是磁流变液的剪切阀模式，这种剪切阀模式磁流变减振器的磁场利用率低，输出阻尼力小、可调节范围小等缺点，随着人们对减振效果的要求越来越高，传统磁流变阻尼器所起到的减振效果逐渐不能被人们所满意。
发明内容
本发明的目的是解决了现有磁流变阻尼器的磁场利用率低、输出阻尼力小、可调范围小等问题，提供一种内置型混合模式下工作的磁流变阻尼器，该装置具有结构相对紧凑、输出阻尼力大，磁场利用率高的特点，是进一步拓宽磁流变阻尼器工业应用的前提。
本发明技术解决方案如下：
一种内置型混合模式的磁流变阻尼器，其特点在于包括左吊环、活塞杆前端、阻尼器左端盖、阻尼器外缸体、线圈绕线架、活塞头后端、浮动活塞、阻尼器右端盖、螺钉、第1弹簧、挤压圆盘、励磁线圈、O型密封圈、第2弹簧和右吊环，
所述的线圈绕线架的中间具有与所述的挤压圆盘的杆体相配合的圆形通孔，将所述的挤压圆盘的杆体从所述的线圈绕线架右端的圆形通孔穿过，将第1弹簧套在所述的挤压圆盘左端的杆体上并位于所述的活塞杆前端和所述的线圈绕线架之间，将所述的活塞头后端与所述的线圈绕线架右端用螺钉固定连接，并用O型密封圈进行密封；将所述的励磁线圈缠绕在线圈绕线架上环形凹槽处；将所述的活塞杆前端用螺纹固定连接在所述的挤压圆盘上，形成活塞头整体；
所述的阻尼器外缸体呈圆筒状，左右两端均有内螺纹，将所述的活塞头整体装入所述的阻尼器外缸体中，将所述的阻尼器左端盖的中心通孔套在所述的活塞杆前端上，将所述的阻尼器左端盖的外螺纹旋入所述的阻尼器外缸体的左端的内螺纹中，用螺钉固定连接，并用O型密封圈进行密封，同时所述的活塞杆前端与所述的阻尼器左端盖之间也用O型密封圈进行密封；
将所述的浮动活塞从所述的阻尼器外缸体的右端装入所述的阻尼器外缸体内，所述的浮动活塞的圆周外表面与所述的阻尼器外缸体圆周内表面间隙配合，并用O型密封圈进行密封；所述的浮动活塞右端有突出部分，将所述的第2弹簧的左端套设在所述的浮动活塞右端的突出部分上；将所述的第2弹簧的右端安装在所述的阻尼器右端盖的左端；该阻尼器右端盖的外螺纹旋设在所述的阻尼器外缸体的右端内螺纹中，通过螺钉固定连接，并通过O型密封圈进行密封；
所述的左吊环的右端中间有内螺纹孔，活塞杆前端左侧有外螺纹，两者通过螺纹紧固连接；所述的右吊环的左端中间有内螺纹孔，所述的阻尼器右端盖右端有外螺纹，两者通过螺纹紧固连接。
所述的线圈绕线架上的励磁线圈在外部控制系统的作用下，产生磁场；
所述的线圈绕线架与活塞头后端形成的第一腔体，第一腔体内磁流变液在磁场作用下工作为挤压模式；
所述阻尼器外缸体与线圈绕线架形成的第二腔体，第二腔体内磁流变液在磁场作用下工作为剪切阀模式。
本发明与现有技术相比，有益效果是：
本发明通过设置轴向和径向的磁场，增加了磁流变液的阻尼力，克服了剪切阀式磁流变阻尼器磁场利用率低和磁流变液调节范围窄的缺点。相比于现有技术下的磁流变阻尼器，在剪切阀式内部引入挤压模式，在保证相同效果的情况下，减轻了控制系统的工作负担和设计难度，前景广阔。
附图说明
图1为本发明内置挤压型混合模式磁流变阻尼器的结构示意图。
图2为本发明内置挤压型混合模式磁流变阻尼器的局部放大图。
图3为本发明的磁力线分布示意图。
具体实施方式
以下将参照附图和实施例，对本发明作进一步的说明：
如图1所示，本发明内置型混合模式的磁流变阻尼器，包括左吊环1、活塞杆前端2、阻尼器左端盖3、阻尼器外缸体4、线圈绕线架5、活塞头后端6、浮动活塞7、阻尼器右端盖8、螺钉9、第1弹簧10、挤压圆盘11、励磁线圈12、O型密封圈13、第2弹簧14和右吊环15，
所述的线圈绕线架5的中间具有与所述的挤压圆盘11的杆体相配合的圆形通孔，将所述的挤压圆盘11的杆体从所述的线圈绕线架5右端的圆形通孔穿过，将第1弹簧10套在所述的挤压圆盘11左端的杆体上并位于所述的活塞杆前端2和所述的线圈绕线架5之间，将所述的活塞头后端6与所述的线圈绕线架5右端用螺钉固定连接，并用O型密封圈13进行密封；将所述的励磁线圈12缠绕在线圈绕线架5上环形凹槽处；将所述的活塞杆前端2用螺纹固定连接在所述的挤压圆盘11上，形成活塞头整体；
所述的阻尼器外缸体4呈圆筒状，左右两端均有内螺纹，将所述的活塞头整体装入所述的阻尼器外缸体4中，将所述的阻尼器左端盖3的中心通孔套在所述的活塞杆前端2上，将所述的阻尼器左端盖3的外螺纹旋入所述的阻尼器外缸体4的左端的内螺纹中，用螺钉9固定连接，并用O型密封圈进行密封，同时所述的活塞杆前端2与所述的阻尼器左端盖3之间也用O型密封圈进行密封；
将所述的浮动活塞7从所述的阻尼器外缸体4的右端装入所述的阻尼器外缸体4内，所述的浮动活塞7的圆周外表面与所述的阻尼器外缸体4圆筒内表面间隙配合，并用O型密封圈13进行密封；所述的浮动活塞7右端有突出部分，将所述的第2弹簧14的左端套设在所述的浮动活塞7右端的突出部分上；将所述的第2弹簧14的右端安装在所述的阻尼器右端盖8的左端；该阻尼器右端盖8的外螺纹旋设在所述的阻尼器外缸体4的右端内螺纹中，通过螺钉9固定连接，并通过O型密封圈进行密封；
所述的左吊环1的右端中间有内螺纹孔，活塞杆前端2左侧有外螺纹，两者通过螺纹紧固连接；所述的右吊环15的左端中间有内螺纹孔，所述的阻尼器右端盖8右端有外螺纹，两者通过螺纹紧固连接。
图2所示为本发明内置挤压型混合模式磁流变阻尼器的局部放大图。线圈绕线架5圆周外表面与阻尼器外缸体4圆筒的内表面之间形成的圆环间隙构成磁流变液流经的液流通道，从而构成剪切模式；挤压圆盘11的前端安装第1弹簧10与活塞杆前端2用螺纹连接，此处构成阶梯型弹簧安装，输入阻尼力的同时需要先克服第1弹簧10产生的弹性力，挤压圆盘11的圆盘与充满磁流变液的内腔体构成挤压模式的第一腔体。
图3为本发明的磁力线分布示意图。线圈绕线架5、活塞头后端6和挤压圆盘11采用DT4电工纯铁导磁材料制成，当给励磁线圈12通入电流时，由于电磁感应现象产生的磁力线依次通过线圈绕线架5、阻尼器外缸体4、活塞头后端6以及挤压圆盘11)，形成闭合回路，从而构成挤压模式与剪切阀模式。
本发明的工作原理如下：
本发明的初始状态为第1弹簧10处于放松状态，挤压圆盘11由于弹簧的作用处于所述的线圈绕线架5与活塞头后端6组成的第一腔体前部；当在进行压缩行程时，活塞杆前端6的运动迫使第1弹簧10做压缩运动，从而提供一定的弹力；挤压圆盘11由于做压缩行程，迫使挤压圆盘11下腔的磁流变液向挤压圆盘11上腔运动，磁流变液在运动过程中的运动方向与励磁线圈12产生的磁力线方向相垂直，产生了挤压的工作模式，挤压模式下磁流变液产生的阻尼力较大，但工作行程相对较短；当挤压圆盘11与活塞头后端6相接触的时候，挤压模式完成。
挤压模式完成后，挤压圆盘11、线圈绕线架5与活塞头后端6将一起做压缩运动，整体活塞的运动迫使活塞右端的磁流变液向活塞左端的运动，在线圈绕线架5与阻尼器外缸体4之间的间隙内的磁流变液在磁场作用下主要工作模式为剪切阀模式。
磁场消退时，第1弹簧10由于弹簧恢复力将挤压圆盘11带到初始状态下，避免出现空行程现象；右侧采用第2弹簧14代替氮气，装配简单，保证了阻尼器能够输出连续稳定的阻尼器，使得磁流变阻尼器的性能更加稳定。
实验表明，本发明在磁流变阻尼器工作过程中引入剪切阀模式与挤压模式，有利于增加磁场的利用率，增大了阻尼器的最大阻尼力与可调倍数，在保证相同使用效果的情况下减轻了工作负担。本发明具有结构相对紧凑、输出阻尼力大，磁场利用率高的特点，是进一步拓宽磁流变阻尼器工业应用的前提。本发明剪切阀模式与挤压模式相结合，使阻尼器获得较大的输出阻尼力同时阻尼力可调范围宽，特别适合应用于各种复杂减振系统。

Claims (1)

1.一种内置型混合模式的磁流变阻尼器，其特征在于包括左吊环(1)、活塞杆前端(2)、阻尼器左端盖(3)、阻尼器外缸体(4)、线圈绕线架(5)、活塞头后端(6)、浮动活塞(7)、阻尼器右端盖(8)、螺钉(9)、第1弹簧(10)、挤压圆盘(11)、励磁线圈(12)、O型密封圈(13)、第2弹簧(14)和右吊环(15)，
所述的线圈绕线架(5)的中间具有与所述的挤压圆盘(11)的杆体相配合的圆形通孔，将所述的挤压圆盘(11)的杆体从所述的线圈绕线架(5)右端的圆形通孔穿过，将第1弹簧(10)套在所述的挤压圆盘(11)左端的杆体上并位于所述的活塞杆前端(2)和所述的线圈绕线架(5)之间，将所述的活塞头后端(6)与所述的线圈绕线架(5)右端用螺钉固定连接，并用O型密封圈(13)进行密封；将所述的励磁线圈(12)缠绕在线圈绕线架(5)上环形凹槽处；将所述的活塞杆前端(2)用螺纹固定连接在所述的挤压圆盘(11)上，形成活塞头整体；
所述的阻尼器外缸体(4)呈圆筒状，左右两端均有内螺纹，将所述的活塞头整体装入所述的阻尼器外缸体(4)中，将所述的阻尼器左端盖(3)的中心通孔套在所述的活塞杆前端(2)上，将所述的阻尼器左端盖(3)的外螺纹旋入所述的阻尼器外缸体(4)的左端的内螺纹中，用螺钉(9)固定连接，并用O型密封圈进行密封，同时所述的活塞杆前端(2)与所述的阻尼器左端盖(3)之间也用O型密封圈进行密封；
将所述的浮动活塞(7)从所述的阻尼器外缸体(4)的右端装入所述的阻尼器外缸体(4)内，所述的浮动活塞(7)的圆周外表面与所述的阻尼器外缸体(4)圆周内表面间隙配合，并用O型密封圈(13)进行密封；所述的浮动活塞(7)右端有突出部分，将所述的第2弹簧(14)的左端套设在所述的浮动活塞(7)右端的突出部分上；将所述的第2弹簧(14)的右端安装在所述的阻尼器右端盖(8)的左端；该阻尼器右端盖(8)的外螺纹旋设在所述的阻尼器外缸体(4)的右端内螺纹中，通过螺钉(9)固定连接，并通过O型密封圈进行密封；
所述的左吊环(1)的右端中间有内螺纹孔，活塞杆前端(2)左侧有外螺纹，两者通过螺纹紧固连接；所述的右吊环(15)的左端中间有内螺纹孔，所述的阻尼器右端盖(8)右端有外螺纹，两者通过螺纹紧固连接。
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