CN112343958A - 小电流大阻尼力磁流变阻尼装置 - Google Patents

小电流大阻尼力磁流变阻尼装置 Download PDF

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梁慧君
余淼
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    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/32—Details
    • F16F9/53—Means for adjusting damping characteristics by varying fluid viscosity, e.g. electromagnetically
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Abstract

本发明提供的一种小电流大阻尼力磁流变阻尼装置，包括活塞组件、活塞杆组件以及填充有磁流变液的缸体；所述活塞杆组件包括同轴设置于缸体内的螺纹杆和管状结构的活塞杆，所述螺纹杆的下端固定设置于缸体底部，螺纹杆的另一端嵌入于活塞杆内且与活塞杆间隙配合；所述活塞组件包括活塞体以及用于安装活塞体的安装组件，所述活塞体外套于螺纹杆，所述安装组件与螺纹杆螺纹配合，所述活塞体轴向设置有节流孔，所述活塞体内设置有励磁线圈；能够在相同的控制电流下提供更大的阻尼力，且无需对磁流变液的材质进行改变，能够加快磁粒运动，从而缩短磁流变液的响应时间，加快磁流变液的热能耗散，并且整个减振装置结构简单，成本低廉。

Description

小电流大阻尼力磁流变阻尼装置
技术领域
本发明涉及一种阻尼装置，尤其涉及一种小电流大阻尼力磁流变阻尼装置。
背景技术
随着制造业不断向高精尖发展，减振性能成为产品主要评价指标之一。其中，磁流变液以其流变效应在智能减振领域内脱颖而出，受到了广泛关注与研究。磁流变液是一种智能材料，它具有在无磁场、低磁场的作用下呈现低粘度-高流动性；在强磁场作用下呈现高粘度-低流动性，且这种变化具有瞬变的、可逆的特点。目前，已经在车辆、桥梁、机床、航空航天行业内使用，极具发展前景。
磁流变液减振器是基于磁流变液特性制成的一种结构简单、易于控制、成本较低、阻尼可调、能耗较低的智能半主动减振器，是目前极具发展潜力的智能减振装置之一。
在磁流变液阻尼减振器中，通过调节电流的大小实现阻尼力的调节，即使是说：目前，增大磁流变阻尼器磁控力(或称为阻尼力)主要方法是通过增大控制电流、增加软磁粒密度来增大阻尼力。增大控制电流，一方面会出现系统最大控制电流不足提供预期的磁控力，另一方面会造成能源浪费。增加软磁粒密度一方面使得磁流变液的零场粘度变大，增大其沉降性风险，从而引发阻尼器部分失效甚至全部失效；另一方面增加了磁流变液的成本，增大了磁流变液质量。而且，在提高磁流变阻尼器响应方面，国内外研究人员提出通过优化阻尼器控制算法、改善磁流变液材料等方法，其中，优化阻尼器控制算法成本低，但研发难度大，效果不显著；改善磁流变液材料效果明显，但新材料的研制需大量实验分析，研发周期长，成本高。
因此，为了解决上述技术问题，继续提出一种新的技术手段。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种小电流大阻尼力磁流变阻尼装置，能够在相同的控制电流下提供更大的阻尼力，而且无需对磁流变液的材质进行改变，并且能够缩短磁流变液的响应时间，加快磁流变液的热能耗散，并且整个减振装置结构简单，成本低廉。
本发明提供的一种小电流大阻尼力磁流变阻尼装置，包括活塞组件、活塞杆组件以及填充有磁流变液的缸体；
所述活塞杆组件包括同轴设置于缸体内的螺纹杆和管状结构的活塞杆，所述螺纹杆的下端固定设置于缸体底部，螺纹杆的另一端嵌入于活塞杆内且与活塞杆间隙配合；
所述活塞组件包括活塞体以及用于安装活塞体的安装组件，所述活塞体外套于螺纹杆，所述安装组件与螺纹杆螺纹配合，所述活塞体轴向设置有节流孔，所述活塞体内设置有励磁线圈。
进一步，所述安装组件包括第一旋转块和第二旋转块，所述第一旋转块和第二旋转块同轴设置且位列于活塞体的轴向两侧，所述第一旋转块与活塞体的上端面固定连接，第二旋转块与活塞体的下端面固定连接，所述第一旋转块和第二转换块与螺纹杆螺纹配合，所述第一旋转块的上端面与活塞杆转动配合。
进一步，所述第一旋转块的上端面和第二旋转块的下端面均固定设置有旋转棒。
进一步，所述旋转棒与缸体的轴线具有夹角。
进一步，所述缸体的内侧壁设置有用于对活塞体进行限位的挡块。
进一步，所述缸体的内侧底部设置有密封板，所述密封板与缸体的内侧底部之间形成蓄能密封腔，所述蓄能密封腔内设置有蓄能物质。
本发明的有益效果：通过本发明，能够在相同的控制电流下提供更大的阻尼力，而且无需对磁流变液的材质进行改变，并且能够缩短磁流变液的响应时间，加快磁流变液的热能耗散，并且整个减振装置结构简单，成本低廉。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明做出进一步详细说明：
本发明提供的一种小电流大阻尼力磁流变阻尼装置，包括活塞组件、活塞杆组件以及填充有磁流变液的缸体2；
所述活塞杆组件包括同轴设置于缸体2内的螺纹杆8和管状结构的活塞杆1，所述螺纹杆8的下端固定设置于缸体2底部，螺纹杆8的另一端嵌入于活塞杆1内且与活塞杆具有间隙；其中，活塞杆的内壁与螺纹杆之间具有间隙，从而避免对活塞杆的运动造成干涉影响；
所述活塞组件包括活塞体6以及用于安装活塞体的安装组件，所述活塞体外套于螺纹杆8，所述安装组件与螺纹杆螺纹配合，所述活塞体6轴向设置有节流孔12，所述活塞体6内设置有励磁线圈13，其中，节流孔用于磁流变液在由活塞体隔离开的缸体的上下空间内流动，励磁线圈用于通电并产生磁场，以改变磁流变液的粘度，从而完成阻尼力的调节，通过本发明的结构，能够在相同的控制电流下提供更大的阻尼力，而且无需对磁流变液的材质进行改变，而且安装组件与螺纹杆螺纹配合，安装组件带动活塞做直线运动的同时，还带动活塞旋转，从而使得活塞带动磁流变液产生旋流，加速磁流变液中的软磁颗粒运动，能够缩短磁流变液的响应时间，加快磁流变液的热能耗散，并且整个减振装置结构简单，成本低廉。
本实施例中，所述安装组件包括第一旋转块5和第二旋转块7，所述第一旋转块和第二旋转块7同轴设置且位列于活塞体6的轴向两侧，所述第一旋转块5与活塞体6的上端面固定连接，第二旋转块7与活塞体的下端面固定连接，所述第一旋转块和第二转换块与螺纹杆螺纹配合，所述第一旋转块的上端面与活塞杆转动配合，通过上述结构，当冲击载荷施加到活塞杆后，活塞杆将冲击力传递到第一旋转块上，从而驱动第一旋转块向下运动，进而带动活塞体向下运动，但是，由于螺纹杆的存在，第一旋转块向下运动并不是只有直线运动，还绕着螺纹杆旋转，进而带动活塞体直线运动而且绕其自身轴线旋转，在这旋转过程中，活塞体带着线圈也做旋转运动，而原先电流在线圈励磁产生的磁场分布于磁流变液中，该磁场反过来会对旋转的线圈产生作用，从而在线圈中产生自感电流，自感电流与线圈中原先电流叠加，从而增大线圈的总的励磁磁场，增大磁流变液库仑阻尼力，从而实现增大阻尼力的作用，即实现了与传统结构相比，在相同的阻尼力条件下输入更小的控制电流，在相同的电流条件下具有更大的阻尼力，从而使得整个装置具有更低的能耗。
为了活塞体运动过程中确保自感电流与原励磁电流方向相同，需要对线圈的绕向进行预先设定以及在活塞体向下运动和向上运动的电流方向进行换向，这个设定过程采用现有的技术即可实现，在此不加以赘述。上述中，第一旋转块与活塞杆之间设置转动轴承(图中未画出)，即确保第一旋转块与活塞杆之间的连接，确保载荷传递，另一方面确保第一旋转块的转动不受活塞杆干涉；活塞体与第一旋转块和第二旋转块之间采用连杆14固定连接，当然，也可以第一旋转块和第二旋转块与活塞体之间直接固定连接，还可以采用连接筒固定连接均可，活塞体仅仅外套于螺纹杆，且具有较小的间隙。
本实施例中，所述第一旋转块5的上端面和第二旋转块7的下端面均固定设置有旋转棒(11,4)，具体地：所述旋转棒(11,4)与缸体2的轴线具有夹角，在上述结构下，由于旋转棒的作用，带动磁流变液定向流动，加快磁流变液中的软磁粒分子间运动，进而加快软磁粒从无序向有序的运动，提高磁流变液自身响应时间，从而达到缩短磁流变液响应时间目的，并且在一定程度上增大阻尼力，为了保证磁流变液流动的有序性，各旋转棒(11,4)与缸套2的轴线方向的夹角均相等。
本实施例中，所述缸体的内侧壁设置有用于对活塞体进行限位的挡块3，挡块为两个，布置方式如图所示，用于将活塞体限制一定的运动范围内。
本实施例中，所述缸体2的内侧底部设置有密封板10，所述密封板与缸体的内侧底部之间形成蓄能密封腔，所述蓄能密封腔内设置有蓄能物质9，通过上述结构，能够对整个减振装置进行保护，防止缸体击穿，而且能够有效提升整个减振器的阻尼特性，提升减振效果，其中，蓄能物质可以为惰性气体等。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种小电流大阻尼力磁流变阻尼装置，其特征在于：包括活塞组件、活塞杆组件以及填充有磁流变液的缸体；
所述活塞杆组件包括同轴设置于缸体内的螺纹杆和管状结构的活塞杆，所述螺纹杆的下端固定设置于缸体底部，螺纹杆的另一端嵌入于活塞杆内且与活塞杆间隙配合；
所述活塞组件包括活塞体以及用于安装活塞体的安装组件，所述活塞体外套于螺纹杆，所述安装组件与螺纹杆螺纹配合，所述活塞体轴向设置有节流孔，所述活塞体内设置有励磁线圈。
2.根据权利要求1所述小电流大阻尼力磁流变阻尼装置，其特征在于：所述安装组件包括第一旋转块和第二旋转块，所述第一旋转块和第二旋转块同轴设置且位列于活塞体的轴向两侧，所述第一旋转块与活塞体的上端面固定连接，第二旋转块与活塞体的下端面固定连接，所述第一旋转块和第二转换块与螺纹杆螺纹配合，所述第一旋转块的上端面与活塞杆转动配合。
3.根据权利要求1所述小电流大阻尼力磁流变阻尼装置，其特征在于：所述第一旋转块的上端面和第二旋转块的下端面均固定设置有旋转棒。
4.根据权利要求3所述小电流大阻尼力磁流变阻尼装置，其特征在于：所述旋转棒与缸体的轴线具有夹角。
5.根据权利要求1所述小电流大阻尼力磁流变阻尼装置，其特征在于：所述缸体的内侧壁设置有用于对活塞体进行限位的挡块。
6.根据权利要求1所述小电流大阻尼力磁流变阻尼装置，其特征在于：所述缸体的内侧底部设置有密封板，所述密封板与缸体的内侧底部之间形成蓄能密封腔，所述蓄能密封腔内设置有蓄能物质。
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