CN112360915B - 一种新型磁流变液减振器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型磁流变液减振器，包括第一、第二、第三法兰盘，缸筒，活塞杆，活塞，第一、第二圆柱夹具，其中缸筒上腔充满磁流变液，下腔由横膈膜分为气囊腔和液腔，活塞包括上磁芯和下磁芯，线圈支架嵌入上磁芯槽内，活塞中的上、下支撑架旋入旋转槽，第一法兰盘与缸筒螺栓连接，由密封圈过盈配合，并允许活塞杆穿过，活塞杆与第一圆柱夹具螺纹连接，第二法兰盘与缸筒螺栓连接，由横膈膜过盈配合，单向充气阀与第二法兰盘螺纹连接。本发明提供了一种新型结构的磁流变减振器，即利用磁流变液流动和剪切产生阻尼力的器件，不存在磁场泄漏现象，易拆卸装配，易于引线，结构紧凑，密封性好，可靠性高，满足减振设备抗震抗冲击的要求。

Description

一种新型磁流变液减振器

技术领域

本发明涉及一种磁流变减振器，尤其是设计一种新型磁流变减振器。

背景技术

磁流变液是一种新型智能材料，在磁场的作用下，能够在毫秒级的时间内从牛顿流体转变成半固体或固体，且这种转变是可逆的，其流变特性不受制造及使用过程中杂志影响等优点，还具有良好的动力学稳定性和温度稳定性。目前在柔性机械卡具、液压阀、离合器、制动器、汽车减振器、光学仪器的精密抛光以及航空航天等许多领域得到广泛应用。

磁流变液减振器是磁流变液的一种主要应用装置，磁流变液减振器的填充液体就是磁流变液，磁流变减振器能在不同电流激励下以极快的速度做出响应产生不同的阻尼力，以应对外界复杂的载荷条件，而且可用于控制系统的阻尼，是被动控制元件的理想替代装置，在汽车减振领域得到广泛的应用。相比于传统的减振器，磁流变液减振器可调性更好，减振效果更明显。目前的磁流变液减振器都是工业化产品，内置磁流变液不可更换，零部件不可拆装，损坏不易维修。本文提出了一种新型磁流变减振器的结构设计，易拆卸装配，易于引线，结构紧凑，密封性好，可靠性高，可灌装不同型号的磁流变液，可对气囊的氮气随时拆卸进行压力检测，同时保证磁流变液减振器良好的阻尼特性和减震性能，满足减振设备对抗震抗冲击的要求。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种新型磁流变液减振器的结构设计，可拆卸装配，方便灌装不同型号的磁流变液，可对气囊的氮气随时拆卸进行压力检测，同时保证磁流变液减振器良好的阻尼特性和减震性能。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种新型磁流变液减振器，其特征在于：包括第一法兰盘，第二法兰盘，第三法兰盘，缸筒，活塞杆，活塞，单向充气阀，横膈膜，第一圆柱夹具，第二圆柱夹具，所述第一法兰盘与缸筒一端进行螺栓连接，中心通孔允许活塞杆穿过，所述缸筒保持法兰连接部分对称，用来连接第一、第二法兰盘，所述第一法兰盘用来连接缸筒的另一端，开设有密封槽，注液孔，磁流变液通过注液孔注入填满减振器的缸筒的空腔，所述第二法兰盘的中心螺纹孔用来连接单向充气阀，所述活塞杆开设有活塞杆内孔、外螺纹，线圈可从活塞杆内孔部分穿入，杆两端的外螺纹一端用于活塞的连接，形成活塞运动的移动副，另一端用于第一圆柱夹具的连接，所述第一圆柱夹具开设有内螺纹孔，和活塞杆的螺纹进行连接，并在螺纹孔下端开设有圆柱夹具引线孔，对活塞杆导出的线圈引线。

在上述的一种新型磁流变液减振器，所述活塞包括上磁芯、下磁芯、活塞壁、上支撑架、下支撑架、线圈支架，活塞壁上下两端面对称，开设旋转槽，可供上、下支撑架的安装旋紧定位，线圈支架嵌入上磁芯的凹槽中，下磁芯无凸槽端面贴合上磁芯另一端面，上支撑架和下支撑架进行压紧定位，保证活塞良好的装配性，无松动。

在上述的一种新型磁流变液减振器，所述活塞壁的上、下端面的旋转槽是周向沿旋转方向切削厚度由大变小的圆槽，并通过支撑架旋紧，起到压紧定位的作用，活塞壁的外侧开设有活塞壁外圆槽，可安装V型活塞导向套，对活塞往复运动起到良好的导向作用。

在上述的一种新型磁流变液减振器，所述支撑架开设有中心通孔，上支撑架的通孔保证活塞杆穿过，下支撑架的通孔与下磁芯的圆台配合，两个支撑架的末端均设有斜角，易旋入旋转槽，对活塞各部件起到支撑、装配、定位的作用。

在上述的一种新型磁流变液减振器，线圈支架开设有细小通孔，可将铜线引入活塞杆内部，便于引线，线圈支架设置有能将引线引至线圈支架外圆槽的绕线槽，线圈支架的外圈槽能够绕多圈铜线，形成线圈体芯。线圈支架通过树脂材料3D打印成型，可供铜线合理缠绕，保证一定的强度，同时也允许一定的变形量，方便对活塞各部件进行装配，

在上述的一种新型磁流变液减振器，所述第二法兰盘开设有梯形槽、中心螺纹孔，横膈膜嵌入梯形槽并与缸筒过盈配合，保证第二法兰盘与缸筒的紧密连接，同时充当气囊，起到气体补偿的作用，使减振器有一定的刚度，第二法兰盘中心螺纹孔用来连接单向充气阀，对横膈膜形成的气囊进行充气。

在上述的一种新型磁流变液减振器，所述活塞杆开设有活塞杆内孔、两端的外螺纹，通孔部分可引导线圈的导出，两端的螺纹一端用于活塞的连接，一端用于圆柱夹具的连接，保持良好的对中性，保证测试过程中良好的力传递性。

在上述的一种新型磁流变液减振器，所述第一法兰盘开设有双层密封槽、第一法兰盘通孔、注液孔，注液孔位于第一法兰盘一端的侧部，可将磁流变液注入缸筒，并排出内部空气，并使用注液螺栓进行密封，避免磁流变液泄漏，双层密封槽可装双层密封圈，并使用螺栓进行紧密的法兰连接，第一法兰盘通孔可安装油封、无油自润滑轴承，方便活塞杆穿过，具有润滑、导向、密封作用。

因此，本发明具有以下优点：1、易拆卸装配：减振器的各个部件通过螺纹连接、密封连接、法兰螺栓连接，方便拆卸装配，易于灌装不同型号的磁流变液改善减振器的阻尼性能，可随时更换新的零部件，避免因工作年限过长导致损坏。2、结构紧凑：法兰盘与圆柱夹具相连接，位于减振器前部和后部，活塞杆和活塞在钢筒往复运动，活塞部分经十字支撑架旋入旋转槽压紧磁芯，线圈支架等各部件，各部件连接紧密，无较大的间隙，结构紧凑。3、密封性良好：本减振器前部和后部采用双层密封圈、油封等密封件保证减振器的密封性，避免磁流变液的泄漏，密封性良好。4、线圈支架可靠性高：线圈支架由树脂材料3D打印成型，嵌入磁芯处的线圈支架的线圈无间隙缠绕，并且通过活塞杆内孔引出至圆柱夹具通孔，易于引线，封装线圈支架使用熔融胶，避免线圈窜动，线圈支架整体可靠性高。5、便于填充和检测氮气：单向充气阀与气囊连接，可方便拆装第三法兰盘进行氮气填充，并可观测压力表示数，检测氮气压力是否符合设计标准，气囊内的氮气便于填充和检测。6、导磁性能好：磁芯采用电工纯铁DT4，最大磁饱和强度和磁导率很好，磁路结构进行了优化，支撑架为非导磁材料，避免磁场泄漏，磁场利用率较高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的主视结构示意图。

图3a为活塞的整体结构示意图。

图3b为活塞的主视图。

图3c为活塞的主视剖视图。

图3d为活塞外壁结构示意图。

图3e为线圈支架结构示意图。

图3f为支撑架旋入活塞壁旋转槽示意图。

图3g为支撑架结构示意图。

图4a为活塞杆的主视图。

图4b为活塞杆的主视剖视图。

图5为第一法兰盘的结构示意图。

图6为第二法兰盘的结构示意图。

图7为第三法兰盘的结构示意图。

图8为第一圆柱夹具的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。图中，1、第二圆柱夹具，2、第三法兰盘，3、第二法兰盘，4、单向充气阀，5、横膈膜，6、缸筒，7、下支撑架，8、下磁芯，9、活塞壁，10、线圈支架，11、上磁芯，12、上支撑架，13、活塞杆，14、油封，15、无油自润滑轴承，16、第一法兰盘，17、第一圆柱夹具，101、V型活塞导向套，102、线圈，103-活塞壁外圆槽，104-旋转槽，105-绕线槽，106-线圈支架外圆槽，107-活塞杆内孔，108-注液孔，109-密封槽，110-横膈膜卡槽， 111-圆柱夹具引线孔，112-第一法兰盘通孔。

实施例：

如图1至图8所示，本发明由第二圆柱夹具1，第三法兰盘2，第二法兰盘3，单向充气阀4，横膈膜5，缸筒6，下支撑架7，下磁芯8，活塞壁9，线圈支架10，上磁芯 11，上支撑架12，活塞杆13，油封14，无油自润滑轴承15，第一法兰盘16，第一圆柱夹具17，M6螺栓，M6螺母组成。活塞杆13一端与活塞通过螺纹连接，并安装于减振器缸筒6空腔内，活塞壁9侧部有外圆槽103，安装有V型活塞导向套101，活塞壁9 两端通过上支撑架12和下支撑架7旋入旋转槽104中，对活塞内部的上磁芯11，下磁芯8、线圈支架10、进行压紧定位，线圈支架10嵌入上磁芯11中，线圈支架10缠绕线圈102，导线由活塞杆内孔107引出，下磁芯8的大端面与上磁芯11和线圈支架10 的嵌入处紧密贴合，活塞杆13另一端与第一圆柱夹具1通过螺纹连接，第一法兰盘16 可由活塞杆13穿过，接触处装有油封14，第一法兰盘16密封槽109处装有双层密封圈，与缸筒6一端保持过盈配合，并通过螺栓连接法兰结构，第二法兰盘3凸起处安装横膈膜，形成气囊部分，并与缸筒6另一端保持过盈配合，并通过螺栓连接法兰结构，单向充气阀4与第二法兰盘3通过螺纹连接，并可对横膈膜5形成的气囊进行充气，充气结束后，可通过第三法兰盘2进行螺栓连接，第三法兰盘2另一端与第二圆柱夹具1通过螺纹连接。减振器缸筒6空腔处可灌入磁流变液。

活塞杆13引出的线圈102穿过第一圆柱夹具17的通孔，通过稳压直流电源进行通电，线圈102通电后产生磁场，磁流变液在施加的磁场下粘度和剪切应力发生剧烈的变化，从而在减振器工作过程的活塞往复运动中产生相应的阻尼力。

减振器装配完成后，工作时，第一圆柱夹具17和第二圆柱夹具1分别夹持在MTS 试验机装夹处，试验机对其减振器施加一定频率、振幅的振动信号，减振器在电场的作用下便可以正常运动，可通过MTS试验机自带的位移传感器和力传感器测得减振器的阻尼特性，包括力特性和位移特性，还应施加负载通过电磁振动试验台测得减振器的固有特性和减振特性。测试通过后，可设计不同连接件应用于车辆，直升机，舰船等领域的减振。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.一种新型磁流变液减振器，其特征在于：包括第一法兰盘，第二法兰盘，第三法兰盘，缸筒，活塞杆，活塞，单向充气阀，横膈膜，第一圆柱夹具，第二圆柱夹具，所述第一法兰盘与缸筒一端进行螺栓连接，第一法兰盘上设有中心通孔，第一法兰盘上的中心通孔允许活塞杆穿过，所述缸筒保持法兰连接部分对称，用来连接第一、第二法兰盘，所述第二法兰盘用来连接缸筒的另一端，第二法兰盘凸起处安装横膈膜，形成气囊部分，在第一法兰盘开设有密封槽，在第一法兰盘开设有注液孔，磁流变液通过注液孔注入填满减振器的缸筒的空腔，所述第二法兰盘的中心螺纹孔用来连接单向充气阀，单向充气阀能够对横膈膜形成的气囊进行充气，充气结束后，可通过第三法兰盘的一端进行螺栓连接，第三法兰盘另一端与第二圆柱夹具通过螺纹连接，所述活塞杆开设有活塞杆内孔、外螺纹，线圈可从活塞杆内孔部分穿入，杆两端的外螺纹一端用于活塞的连接，形成活塞运动的移动副，另一端用于第一圆柱夹具的连接，所述第一圆柱夹具开设有内螺纹孔，和活塞杆的螺纹进行连接，并在螺纹孔下端开设有圆柱夹具引线孔，对活塞杆导出的线圈引线；

所述活塞包括上磁芯、下磁芯、活塞壁、上支撑架、下支撑架、线圈支架，活塞壁上下两端面对称，开设旋转槽，可供上、下支撑架的安装旋紧定位，线圈支架嵌入上磁芯的凹槽中，下磁芯无凸槽端面贴合上磁芯另一端面，上支撑架和下支撑架进行压紧定位，保证活塞良好的装配性，无松动，支撑架开设有中心通孔，上支撑架的通孔保证活塞杆穿过，下支撑架的通孔与下磁芯的圆台配合，两个支撑架的末端均设有斜角，易旋入旋转槽，对活塞各部件起到支撑、装配、定位的作用。

2.如权利要求1所述的一种新型磁流变液减振器，其特征在于：所述活塞壁的上、下端面的旋转槽是周向沿旋转方向切削厚度由大变小的圆槽，并通过支撑架旋紧，起到压紧定位的作用，活塞壁的外侧开设有活塞壁外圆槽，可安装V型活塞导向套，对活塞往复运动起到良好的导向作用。

3.如权利要求2所述的一种新型磁流变液减振器，其特征在于：线圈支架开设有细小通孔，可将铜线引入活塞杆内部，便于引线，线圈支架设置有能将引线引至线圈支架外圆槽的绕线槽，线圈支架的外圈槽能够绕多圈铜线，形成线圈体芯。

4.如权利要求3所述的一种新型磁流变液减振器，其特征在于：所述第二法兰盘开设有梯形槽、中心螺纹孔，横膈膜嵌入梯形槽并与缸筒过盈配合，保证第二法兰盘与缸筒的紧密连接，同时充当气囊，起到气体补偿的作用，使减振器有一定的刚度，第二法兰盘中心螺纹孔用来连接单向充气阀，对横膈膜形成的气囊进行充气。

5.如权利要求4所述的一种新型磁流变液减振器，其特征在于：所述活塞杆开设有活塞杆内孔、两端的外螺纹，通孔部分可引导线圈的导出，两端的螺纹一端用于活塞的连接，一端用于圆柱夹具的连接，保持良好的对中性，保证测试过程中良好的力传递性。

6.如权利要求5所述的一种新型磁流变液减振器，其特征在于：所述第一法兰盘开设有双层密封槽、第一法兰盘通孔、注液孔，注液孔位于第一法兰盘一端的侧部，可将磁流变液注入缸筒，并排出内部空气，并使用注液螺栓进行密封，避免磁流变液泄漏，双层密封槽可装双层密封圈，并使用螺栓进行紧密的法兰连接，第一法兰盘通孔可安装油封、无油自润滑轴承，方便活塞杆穿过，具有润滑、导向、密封作用。

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