CN111350712A - 一种径向阻尼间隙可调式磁流变阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种径向阻尼间隙可调式磁流变阀，包括调距轴、锁紧螺母、左端盖、螺钉、密封圈、导磁盘、阀套、阀芯、线圈以及右端盖；线圈缠绕在阀芯上，阀芯与导磁盘之间形成径向阻尼间隙，导磁盘和阀套之间的液流通道形成轴向阻尼间隙；径向阻尼间隙宽度可以通过锁紧螺母控制导磁盘与阀芯之间的距离来调节。当线圈通入电流后，产生的磁感线垂直通过轴向和径向阻尼间隙，在磁场的作用下产生磁感应强度。通过调节线圈电流的大小，改变阻尼间隙中的磁流变液的粘度，从而控制磁流变阀两端的压力差；本磁流变阀结构简单、体积小、响应速度快、可靠性高。

Description

一种径向阻尼间隙可调式磁流变阀
技术领域
本发明涉及磁流变阀领域，具体涉及一种径向阻尼间隙可调式磁流变阀。
背景技术
磁流变液是一种典型的智能材料，主要由软磁性颗粒、基载液和表面添加剂组成，具有磁场可控特性。基本特征是：在外加磁场作用下，磁流变液中的颗粒沿磁场方向形成纤维束状的链，阻碍了基载液的自由流动，使磁流变液从牛顿流体转变为粘塑性半固体，具有较高的剪切屈服强度；而当外加磁场消失时，磁流变液便恢复到自由流动状态，这种现象称之为磁流变效应。随着对磁流变液研究的不断深入，磁流变液的性能不断得到提高，其在阻尼器、减振器、传动装置、抛光装置、复合构件等领域得到了广泛应用，具有广阔的应用前景。
磁流变阀是以磁流变液的磁流变效应为控制原理设计的一种新型智能液压控制原件，其相对于传统的液压阀，具有无相对运动阀芯，结构简单，无摩擦磨损，加工精度低，响应速度快等优点。
磁流变液工作性能的好坏主要是由磁流变液阻尼间隙的位置和结构决定的。目前磁流变阀常见的结构有：轴向圆环式阻尼间隙、径向圆盘式阻尼间隙以及圆环和圆盘混合式阻尼间隙。但是，这三类磁流变阀的阻尼间隙宽度均固定且不可调，如中国专利CN103047215B提出了一种径向流动两级盘式磁流变阀，其采用的是结构是径向圆盘式阻尼间隙，且阻尼间隙宽度不可调。因此，阀进出口压力差较小，压力调节范围较窄，调节方式单一，只能应用于低压系统，因而阻碍了磁流变阀的工业发展。
发明内容
针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种径向阻尼间隙可调式磁流变阀，同时采用轴向阻尼间隙和径向阻尼间隙，能够使线圈产生的磁力线垂直穿过阻尼间隙，以获得足够大的压力差；同时，径向阻尼间隙宽度可以通过锁紧螺母控制导磁盘与阀芯之间的距离来调节；从而获得合适的压力调节范围。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种径向阻尼间隙可调式磁流变阀，包括两端分别设有左端盖和右端盖的阀套，所述阀套的中腔内设有阀芯，所述左端盖中部间隙配合有调距轴，所述调距轴一端伸出中腔之外并螺纹连接有锁紧螺母，所述锁紧螺母抵紧在左端盖上，所述调距轴另一端伸入中腔内连接有阶梯轴，所述阶梯轴远离左端盖的一端固定有导磁盘，所述导磁盘与阀芯之间形成径向阻尼间隙宽度，通过锁紧螺母控制导磁盘和阀芯之间的距离，进而调整径向阻尼间隙的宽度，所述阀套与导磁盘之间形成轴向阻尼间隙，所述左端盖右侧设有凸台并开有与阶梯轴外表面间隙配合的环形腔，所述阶梯轴外壁与环形腔内壁间设有第二密封圈；所述左端盖与阀套间配有第一密封圈，所述阀芯与阀套之间配有第三密封圈，所述右端盖和阀芯的右侧端面接触，所述右端盖与阀芯之间配有第四密封圈；所述右端盖、阀芯以及阀套之间通过第二螺钉固定连接；所述阀芯的绕线槽中缠绕有线圈，所述阀芯与右端盖上设有相对应的引线孔用于引出线圈的引线。
优选地，所述左端盖与阀套之间通过第一螺钉固定连接。
优选地，所述轴向阻尼间隙宽度为1mm，有效阻尼长度为8mm。
优选地，所述阀套、导磁盘和阀芯是由低碳钢导磁材料制成，其余零件均是由不锈钢不导磁材料制成。
优选地，所述径向阻尼间隙宽度变化范围是0.5mm-2mm。
本发明的有益效果在于：
(1)该磁流变阀同时采用了轴向阻尼间隙和径向阻尼间隙；使线圈产生的磁力线垂直穿过阻尼间隙，能够获得足够大的压力差；
(2)径向阻尼间隙宽度可以通过锁紧螺母控制导磁盘与阀芯之间的距离来调节，能够根据使用工况来调节径向阻尼间隙宽度的大小，从而获得合适的压力调节范围,同时具有能耗低、成本低、响应速度快的特点；
(3)相对传统液压阀无相对运动阀芯，本磁流变阀结构简单，动作可靠，便于拆装，且控制精度高。
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，显而易见地，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。
图1为本发明实施例提供的一种径向阻尼间隙可调式磁流变阀的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的磁力线分布示意图；
图3为本发明实施例提供的导磁盘示意图。
附图标记说明：
1-调距轴，2-锁紧螺母，3-左端盖，4-第一螺钉，5-第一密封圈，6-第二密封圈，7-阀套，8-导磁盘，9-第三密封圈，10-阀芯，11-线圈，12-第二螺钉，13-第四密封圈，14-右端盖。
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。
如图1至图3所示，一种径向阻尼间隙可调式磁流变阀，包括两端分别设有左端盖3和右端盖14的阀套7，左端盖3与阀套7之间通过第一螺钉4固定连接；阀套7的中腔内设有阀芯10，左端盖3中部间隙配合有调距轴1，调距轴1一端伸出中腔之外并螺纹连接有锁紧螺母2，锁紧螺母2抵紧在左端盖3上，调距轴1另一端伸入中腔内连接有阶梯轴，阶梯轴远离左端盖3的一端固定有导磁盘8，导磁盘8与阀芯10之间形成径向圆盘阻尼间隙宽度，以下简称径向阻尼间隙，其宽度通过锁紧螺母2控制导磁盘8和阀芯10之间的距离，进而调整径向阻尼间隙的宽度；径向阻尼间隙宽度变化范围是0.5mm-2mm；
阀套7与导磁盘8之间形成轴向圆环阻尼间隙，以下简称轴向阻尼间隙，轴向阻尼间隙宽度的间隙宽度为1mm，有效阻尼长度为8mm，左端盖3右侧设有凸台并开有与阶梯轴外表面间隙配合的环形腔，阶梯轴外壁与环形腔内壁间设有第二密封圈6；左端盖3与阀套7间配有第一密封圈5，阀芯10与阀套7之间配有第三密封圈9，右端盖14和阀芯10的右侧端面接触，右端盖14与阀芯10之间配有第四密封圈13；右端盖14、阀芯10以及阀套7之间通过第二螺钉12固定连接；阀芯10的绕线槽中缠绕有线圈11，阀芯10与右端盖14上设有相对应的引线孔用于引出线圈11的引线。
阀套7、导磁盘8和阀芯10是由低碳钢导磁材料组成，其余零件均是由不锈钢不导磁材料组成。
阀套7左侧开有内螺纹进油口,磁流变液可从进油口进入阀内腔；右端盖右侧开有内螺纹出油口,磁流变液可从出油口流出；调距轴1左侧端部开有内六角孔,可通过内六角扳手转动。
工作时，给线圈11通入一定大小的电流时，因电磁效应形成的磁力线穿过阀套7、导磁盘8及阀芯10形成闭合回路。磁力线既垂直于阀套7与导磁盘8形成的轴向阻尼间隙，又垂直于导磁盘8与阀芯10形成的径向阻尼间隙。当给线圈11通电时，由于磁场作用，轴向阻尼间隙和径向阻尼间隙的磁流变液粘度会增大，剪切屈服应力增强，磁流变液流过这两个阻尼间隙，需要克服分子间的作用力，从而导致磁流变液流经阀的阻力增大，可减慢或阻止液体的流动，从而产生压力差；通过调节线圈中电流大小和调节径向阻尼间隙的宽度大小，可改变磁流变液的屈服应力，以达到所需的进出口压力差。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种径向阻尼间隙可调式磁流变阀，其特征在于，包括两端分别设有左端盖(3)和右端盖(14)的阀套(7)，所述阀套(7)的中腔内设有阀芯(10)，所述左端盖(3)中部间隙配合有调距轴(1)，所述调距轴(1)一端伸出中腔之外并螺纹连接有锁紧螺母(2)，所述锁紧螺母(2)抵紧在左端盖(3)上，所述调距轴(1)另一端伸入中腔内连接有阶梯轴，所述阶梯轴远离左端盖(3)的一端固定有导磁盘(8)，所述导磁盘(8)与阀芯(10)之间形成径向阻尼间隙宽度，通过锁紧螺母(2)控制导磁盘(8)和阀芯(10)之间的距离，进而调整径向阻尼间隙的宽度，所述阀套(7)与导磁盘(8)之间形成轴向阻尼间隙，所述左端盖(3)右侧设有凸台并开有与阶梯轴外表面间隙配合的环形腔，所述阶梯轴外壁与环形腔内壁间设有第二密封圈(6)；所述左端盖(3)与阀套(7)间配有第一密封圈(5)，所述阀芯(10)与阀套(7)之间配有第三密封圈(9)，所述右端盖(14)和阀芯(10)的右侧端面接触，所述右端盖(14)与阀芯(10)之间配有第四密封圈(13)；所述右端盖(14)、阀芯(10)以及阀套(7)之间通过第二螺钉(12)固定连接；所述阀芯(10)的绕线槽中缠绕有线圈(11)，所述阀芯(10)与右端盖(14)上设有相对应的引线孔用于引出线圈(11)的引线。
2.如权利要求1所述的一种径向阻尼间隙可调式磁流变阀，其特征在于，所述左端盖(3)与阀套(7)之间通过第一螺钉(4)固定连接。
3.如权利要求1所述的一种径向阻尼间隙可调式磁流变阀，其特征在于，所述轴向阻尼间隙宽度选为1mm，有效阻尼长度为8mm。
4.如权利要求1所述的一种径向阻尼间隙可调式磁流变阀，其特征在于，所述阀套(7)、导磁盘(8)和阀芯(10)是由低碳钢导磁材料制成，其余零件均是由不锈钢不导磁材料制成。
5.如权利要求1所述的一种径向阻尼间隙可调式磁流变阀，其特征在于，所述径向阻尼间隙宽度变化范围是0.5mm-2mm。
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