CN111102316A - 一种基于磁流变阻尼器的可控阻尼自感应调节减振支架 - Google Patents

一种基于磁流变阻尼器的可控阻尼自感应调节减振支架 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于磁流变阻尼器的可控阻尼自感应调节减振支架，包括固定支架、支撑架、磁流变阻尼器、传感器和控制器，固定支架与支撑架铰接，磁流变阻尼器的两端分别与固定支架和支撑架轴转连接；磁流变阻尼器包括缸筒、活塞杆、直线轴承、驱动线圈和浮动活塞，缸筒的底端与支撑架轴转连接；活塞杆通过直线轴承伸入至缸筒内；活塞杆的上端位于缸筒外，并与固定支架轴转连接；活塞杆的下端位于缸筒内，并设有驱动线圈；缸筒内填充有磁流变液，活塞杆上通过设置密封圈将磁流变液密封在缸体内；控制器分别与传感器和驱动线圈电连接，解决了现有的减振结构较为复杂、减振效果差以及在一定程度上缩短机器的作业时间的技术问题。

Description

一种基于磁流变阻尼器的可控阻尼自感应调节减振支架
技术领域
本发明涉及一种可适用于小型飞机、无人机等机器的减振支架，特别涉及一种基于磁流变阻尼器的可控阻尼自感应调节减振支架。
背景技术
随着技术不断的发展，各种小型飞机、无人机逐渐应用到商业、工业领域中。在进行机器起落操作时，常常会因为操作失误、信号失灵等问题使得机器在起降时遭到一定的破坏，严重时甚至威胁操作人员的安全。在机器支架与地面接触的瞬间，因受到自身质量、风速等级、下降速度等因素的影响，振动会直接导致机器零部件的损伤。
目前，机器大多采用连杆弹簧减振机构进行减振，但这种减振结构较为复杂，减振效果差，而且还会在一定程度上缩短机器的作业时间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于磁流变阻尼器的可控阻尼自感应调节减振支架，以解决现有的减振结构较为复杂、减振效果差以及在一定程度上缩短机器的作业时间的技术问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于磁流变阻尼器的可控阻尼自感应调节减振支架，包括固定支架、支撑架、磁流变阻尼器、传感器和控制器，所述固定支架与支撑架铰接，所述磁流变阻尼器的两端分别与所述固定支架和支撑架轴转连接；
所述磁流变阻尼器包括缸筒、活塞杆、直线轴承、驱动线圈和浮动活塞，所述缸筒的底端与所述支撑架轴转连接；所述活塞杆通过所述直线轴承伸入至所述缸筒内；所述活塞杆的上端位于所述缸筒外，并与所述固定支架轴转连接；所述活塞杆的下端位于所述缸筒内，并设有驱动线圈；所述浮动活塞活动设置在所述缸筒内的底部；所述缸筒内填充有磁流变液，所述活塞杆上通过设置密封圈将所述磁流变液密封在所述缸体内；
所述控制器分别与所述传感器和所述驱动线圈电连接。
较佳的，所述固定支架、支撑架和磁流变阻尼器形成三角形状。
较佳的，所述支撑架为L型结构，其包括连接板和底座，所述底座一体制成在所述连接板的下端，所述连接板的上端通过铰链与所述固定支架的一端连接，所述缸筒的底端通过铆钉与所述底座转动连接；所述活塞杆的上端通过铆钉与所述固定支架的另一端转动连接。
较佳的，所述连接板的内侧开设有布线槽，所述底座上开设有安装槽，所述传感器和控制器均安装在此安装槽内；
所述布线槽延伸至所述安装槽；
所述活塞杆内设有穿孔，一导线的一端与所述传感器连接，另一端穿过所述布线槽、穿孔与所述驱动线圈连接。
较佳的，所述直线轴承为圆法兰型，其包括轴承套和法兰，所述法兰固定设置在所述轴承套的顶部，所述法兰通过螺纹紧固件固定在所述缸筒的上端面，所述轴承套伸入至所述缸筒内，所述活塞杆穿过所述轴承套；
所述活塞杆通过所述密封圈与所述缸筒的内壁之间动密封连接，所述密封圈位于所述轴承套的下方。
较佳的，所述活塞杆上套设有第一弹簧，所述第一弹簧弹性设置于所述缸筒与所述固定支架之间。
较佳的，所述浮动活塞通过第二弹簧活动设置在所述缸筒内的底端，并位于所述活塞杆的下方。
较佳的，所述缸筒的侧壁还开设有注液孔，所述注液孔通过封孔螺钉封孔。
较佳的，还包括用于与外部机器连接的可换支架，所述可换支架与所述固定支架通过螺纹紧固件可拆卸连接。
较佳的，所述可换支架上开设有用于与外部机器连接的固定孔。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：
第一、本发明通过收集起落振动信息改变磁场的强度来精确控制磁流变阻尼器，使得支架在机器起落时减少振动，更好适应地形、气候的影响，进一步提高作业的效率与安全；本发明在提高减振效果的同时简化了结构，有利于进一步增加机器的有效作业时间；
第二、阻尼器的活塞杆上部通过弹簧预防阻尼器失灵损坏机器，并且本发明通过磁流变阻尼器与弹簧共同作用可实现复合阻尼减振；
第三、本发明可通过更换不同规格的可换支架，可以实现在不同形式的小型飞机、无人机上使用，扩大了该设备的使用范围；
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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。附图中：
图1和图2为本发明的优选实施例提供的一种基于磁流变阻尼器的可控阻尼自感应调节减振支架的结构示意图；
图3为本发明的优选实施例提供的一种基于磁流变阻尼器的可控阻尼自感应调节减振支架的部分剖视图；
图4为本发明的优选实施例提供的一种基于磁流变阻尼器的可控阻尼自感应调节减振支架的应用图；
图5为本发明的优选实施例提供的一种基于磁流变阻尼器的可控阻尼自感应调节减振支架的闭环控制系统图。
具体实施方式
以下将结合图1至图5对本发明提供的一种基于磁流变阻尼器的可控阻尼自感应调节减振支架进行详细的描述，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例，本领域技术人员在不改变本发明精神和内容的范围内，能够对其进行修改和润色。
请参考图1至图3，一种基于磁流变阻尼器的可控阻尼自感应调节减振支架，包括固定支架2、支撑架4、磁流变阻尼器6、传感器和控制器，所述固定支架2与支撑架4铰接，所述磁流变阻尼器6的两端分别与所述固定支架2和支撑架4轴转连接；
所述磁流变阻尼器6包括缸筒67、活塞杆61、直线轴承64、驱动线圈69和浮动活塞610，所述缸筒67的底端与所述支撑架4轴转连接；所述活塞杆61通过所述直线轴承64伸入至所述缸筒67内；所述活塞杆61的上端位于所述缸筒67外，并与所述固定支架2轴转连接；所述活塞杆61的下端位于所述缸筒67内，并设有驱动线圈69；所述浮动活塞610活动设置在所述缸筒67内的底部；所述活塞杆61上套设有第一弹簧5，所述第一弹簧5弹性设置于所述缸筒67与所述固定支架2之间，避免磁流变阻尼器6失灵损坏机器；所述缸筒67内填充有磁流变液68，所述活塞杆61上通过设置密封圈65将所述磁流变液68密封在所述缸体内；
所述控制器分别与所述传感器和所述驱动线圈69电连接。
在本发明中，控制器可以设置在固定支架2、支撑架4或磁流变阻尼器6的缸筒67上，或减振支架以外的其他地方。传感器也可以设置在固定支架2、支撑架4或磁流变阻尼器6的缸筒67上，或减振支架以外的其他地方。本实施例优选控制器和传感器均设置在支撑架4上，目的是信号收集的能力更好。
在本实施例中，所述固定支架2、支撑架4和磁流变阻尼器6形成三角形状，目的在于提高整体的稳定性。
所述支撑架4为L型结构，其包括连接板41和底座42，所述底座42一体制成在所述连接板41的下端，所述连接板41的上端通过铰链3与所述固定支架2的一端连接，所述缸筒67的底端通过铆钉7与所述底座42转动连接；所述活塞杆61的上端通过铆钉8与所述固定支架2的另一端转动连接。
所述连接板41的内侧开设有布线槽411，所述底座42上开设有安装槽421，所述传感器和控制器均安装在此安装槽421内；
所述布线槽411延伸至所述安装槽421；
所述活塞杆61内设有穿孔，一导线62的一端与所述传感器连接，另一端穿过所述布线槽411、穿孔与所述驱动线圈69连接。
本发明对浮动活塞610如何活动设置在缸筒67内的底部不做具体限制，可以是漂浮在漂浮在缸筒67内的底部，也可以是通过第二弹簧611活动设置在所述缸筒67内的底端，不管用何种设置方式，只要保证浮动活塞610始终位于所述活塞杆61的下方即可。
所述直线轴承64为圆法兰型，其包括轴承套和法兰，所述法兰固定设置在所述轴承套的顶部，所述法兰通过螺纹紧固件如螺钉63固定在所述缸筒67的上端面，所述轴承套伸入至所述缸筒67内，所述活塞杆61穿过所述轴承套。
所述活塞杆61通过所述密封圈65与所述缸筒67的内壁之间动密封连接，所述密封圈65位于所述轴承套的下方。本实施例的密封圈65优选聚四氟乙烯密封圈。
在本实施例中，为了能够实现精确控制，控制器在处理传感器收到的信息后，控制驱动线圈69的输入电流来改变磁场的大小，进而使得磁流变阻尼器6的阻尼力发生变化，从而使得活塞杆61在直线轴承64中上下变动，实现减振的功能。阻尼器内部的浮动活塞610在第二弹簧611的作用下形成补偿室，用以补偿单出杆式磁流变阻尼器6因活塞杆61分布不对称而产生的体积差。
在本实施例中，所述缸筒67的侧壁还开设有注液孔，所述注液孔通过封孔螺钉66封孔。封孔螺钉66目的在于封住注射磁流变液68的注液孔，防止磁流变液68泄露，保证阻尼器的正常工作。
根据不同机器的需求，减振支架可通过固定支架2直接安装在外部机器上，还可通过可换支架1安装在外部机器上，即可换支架1与外部机器连接，固定支架2通过螺纹紧固件9与可换支架1可拆卸连接。为了满足不同的机器要求，可换支架1可以进行更换，利用不同规格的可换支架1配合固定支架2。
在本实施例中，所述可换支架1上开设有用于与外部机器连接的固定孔11，可换支架1可以进行快速更换，配合不同的机器可以更改不同的可换支架1。
本发明主要是通过改变磁场的大小来控制磁流变液的状态，通过浮动活塞以及活塞杆进而控制整体支架的振动。因为在机器起落过程中，遇到的地形情况、风速等级并不一致，因此在结构方面需要进行进一步优化，保证在总体结构稳定的情况下进行减振。
本发明对外部机器不做具体限制，可以是小型飞机、无人机等，只要是需要减振的机器都可以。本实施例以无人机为例，请参考图4，将减振支架安装于无人机的下方，利用减振支架底部的传感器进行实时数据采集，按照图中箭头指引方向实现闭环控制，从而得到磁流变阻尼器6的控制量。
本发明的控制器可以采用采集卡，由起支撑架4卡槽421内安装的传感器收集数据信息，反馈于采集卡处理从而调节磁场大小，实现阻尼器控制，减少振动。
请参考图5，本控制系统为阻尼力的闭环控制系统，此系统利用具体的PID控制算法根据振动反馈信息量进行偏差值计算，由D/A的输出控制驱动线圈69电流，在磁场的作用下，磁流变阻尼器6的阻尼力发生变化。通过传感器来检测起落时机器的振动，传感器将振动量转换成电压量，并通过变送电路把电压量反馈到控制器己给定值比较，形成新的偏差，从而确定控制变量的大小，做出新一轮的判断，往复循环比较构成闭环控制回路。

Claims (10)

1.一种基于磁流变阻尼器的可控阻尼自感应调节减振支架，其特征在于，包括固定支架、支撑架、磁流变阻尼器、传感器和控制器，所述固定支架与支撑架铰接，所述磁流变阻尼器的两端分别与所述固定支架和支撑架轴转连接；
所述磁流变阻尼器包括缸筒、活塞杆、直线轴承、驱动线圈和浮动活塞，所述缸筒的底端与所述支撑架轴转连接；所述活塞杆通过所述直线轴承伸入至所述缸筒内；所述活塞杆的上端位于所述缸筒外，并与所述固定支架轴转连接；所述活塞杆的下端位于所述缸筒内，并设有驱动线圈；所述浮动活塞活动设置在所述缸筒内的底部；所述缸筒内填充有磁流变液，所述活塞杆上通过设置密封圈将所述磁流变液密封在所述缸体内；
所述控制器分别与所述传感器和所述驱动线圈电连接。
2.如权利要求1所述的一种基于磁流变阻尼器的可控阻尼自感应调节减振支架，其特征在于，所述固定支架、支撑架和磁流变阻尼器形成三角形状。
3.如权利要求2所述的一种基于磁流变阻尼器的可控阻尼自感应调节减振支架，其特征在于，所述支撑架为L型结构，其包括连接板和底座，所述底座一体制成在所述连接板的下端，所述连接板的上端通过铰链与所述固定支架的一端连接，所述缸筒的底端通过铆钉与所述底座转动连接；所述活塞杆的上端通过铆钉与所述固定支架的另一端转动连接。
4.如权利要求3所述的一种基于磁流变阻尼器的可控阻尼自感应调节减振支架，其特征在于，所述连接板的内侧开设有布线槽，所述底座上开设有安装槽，所述传感器和控制器均安装在此安装槽内；
所述布线槽延伸至所述安装槽；
所述活塞杆内设有穿孔，一导线的一端与所述传感器连接，另一端穿过所述布线槽、穿孔与所述驱动线圈连接。
5.如权利要求1所述的一种基于磁流变阻尼器的可控阻尼自感应调节减振支架，其特征在于，所述直线轴承为圆法兰型，其包括轴承套和法兰，所述法兰固定设置在所述轴承套的顶部，所述法兰通过螺纹紧固件固定在所述缸筒的上端面，所述轴承套伸入至所述缸筒内，所述活塞杆穿过所述轴承套；
所述活塞杆通过所述密封圈与所述缸筒的内壁之间动密封连接，所述密封圈位于所述轴承套的下方。
6.如权利要求1所述的一种基于磁流变阻尼器的可控阻尼自感应调节减振支架，其特征在于，所述活塞杆上套设有第一弹簧，所述第一弹簧弹性设置于所述缸筒与所述固定支架之间。
7.如权利要求1所述的一种基于磁流变阻尼器的可控阻尼自感应调节减振支架，其特征在于，所述浮动活塞通过第二弹簧活动设置在所述缸筒内的底端，并位于所述活塞杆的下方。
8.如权利要求1所述的一种基于磁流变阻尼器的可控阻尼自感应调节减振支架，其特征在于，所述缸筒的侧壁还开设有注液孔，所述注液孔通过封孔螺钉封孔。
9.如权利要求1所述的一种基于磁流变阻尼器的可控阻尼自感应调节减振支架，其特征在于，还包括用于与外部机器连接的可换支架，所述可换支架与所述固定支架通过螺纹紧固件可拆卸连接。
10.如权利要求9所述的一种基于磁流变阻尼器的可控阻尼自感应调节减振支架，其特征在于，所述可换支架上开设有用于与外部机器连接的固定孔。
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