CN112963489A - 基于多孔复合材料多通道多自由度磁流变阻尼器 - Google Patents

基于多孔复合材料多通道多自由度磁流变阻尼器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于多孔复合材料多通道多自由度磁流变阻尼器，包括底板、设置于底板上的外筒、设置于底板上的活塞定子组件以及设置于外筒与活塞定子组件之间的转筒组件；所述活塞定子组件内设置有用于与转筒组件转动配合的弹簧组件；本技术方案的磁流变阻尼器，解决了限定的尺寸要求下，所需阻尼力较大的问题；克服了传统减振装置自由度单一的问题；同时，通过可变刚度的弹簧结构，可以改变阻尼器的力值需求；省去了密封和导向结构；降低了主动控制的高成本；简化了主动控制复杂的控制算法。

Description

基于多孔复合材料多通道多自由度磁流变阻尼器
技术领域
本发明涉及磁流变隔振领域，具体涉及一种基于多孔复合材料多通道多自由度磁流变阻尼器。
背景技术
现有精密仪器的隔振设备中，大多数是大型的隔振平台或者其他复杂设备，该类设备占用的空间较大，同时需要采用主动控制来进行隔振，所需要的能量较多，整体成本较高；除此之外，大多隔振设备只能进行单自由度的隔振，对于一些复杂的多自由度隔振难以解决。
为此，设计了一种新型的基于多孔复合材料多通道多自由度磁流变阻尼器用以解决上述问题。
发明内容
有鉴于此，本技术方案的磁流变阻尼器，解决了限定的尺寸要求下，所需阻尼力较大的问题；克服了传统减振装置自由度单一的问题；同时，通过可变刚度的弹簧结构，可以改变阻尼器的力值需求；省去了密封和导向结构；降低了主动控制的高成本；简化了主动控制复杂的控制算法。
一种基于多孔复合材料多通道多自由度磁流变阻尼器，包括底板、设置于底板上的外筒、设置于底板上的活塞定子组件以及设置于外筒与活塞定子组件之间的转筒组件；所述活塞定子组件内设置有用于与转筒组件转动配合的弹簧组件。
进一步，所述转筒组件包括转筒、贴设于转筒内壁上的内层无纺布以及设置于转筒外壁上的外层无纺布；所述内层无纺布设置于活塞定子组件与转筒之间；所述外层无纺布设置于转筒与外筒之间。
进一步，所述转筒包括穿设于外筒轴线方向的支撑部以及与支撑部固定连接设置的筒体部；所述筒体部周向方向上设置有隔磁环。
进一步，所述活塞定子组件包括内衬筒和同轴外套于内衬筒的活塞筒；所述弹簧组件一端定位安装于内衬筒内，弹簧组件另一端与支撑部连接安装。
进一步，所述活塞筒周向方向内嵌安装有线圈，所述线圈与隔磁环在同一圆周方向上。
进一步，所述弹簧组件包括定位安装于内衬筒内的弹簧底座和与弹簧底座连接设置的空气弹簧，所述内衬筒轴向截面呈“凵”型，所述内衬筒底部设置有用于安装弹簧底座的安装孔。
进一步，所述内衬筒和活塞筒的上端面上设置有弹性垫圈。
进一步，所述活塞筒与底板之间以及外筒与底板之间均设置有密封环。
本发明的有益效果是：
本技术方案的磁流变阻尼器，解决了限定的尺寸要求下，所需阻尼力较大的问题；克服了传统减振装置自由度单一的问题；同时，通过可变刚度的弹簧结构，可以改变阻尼器的力值需求；省去了密封和导向结构；降低了主动控制的高成本；简化了主动控制复杂的控制算法。
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为本发明整体结构示意图；
图2为本发明第二结构示意图；
图3为本发明第三结构示意图；
图4为本发明第四结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明整体结构示意图；图2为本发明第二结构示意图；图3为本发明第三结构示意图；图4为本发明第四结构示意图。如图所示，一种基于多孔复合材料多通道多自由度磁流变阻尼器，包括底板8、设置于底板8上的外筒1、设置于底板8上的活塞定子组件以及设置于外筒与活塞定子组件之间的转筒组件；所述活塞定子组件内设置有用于与转筒组件转动配合的弹簧组件。本技术方案的磁流变阻尼器，解决了限定的尺寸要求下，所需阻尼力较大的问题；克服了传统减振装置自由度单一的问题；同时，通过可变刚度的弹簧结构，可以改变阻尼器的力值需求；省去了密封和导向结构；降低了主动控制的高成本；简化了主动控制复杂的控制算法。
本实施例中，所述转筒组件包括转筒、贴设于转筒上的内层无纺布4以及设置于转筒外壁上的外层无纺布5；所述内层无纺布4设置于活塞定子组件与筒体部3之间；所述外层无纺布5设置于筒体部3与外筒1之间；两层无纺布均与筒体部3固定连接设置，当然也可以采用其他适合的材料(多孔的复合材料)，用于吸收磁流变液，转筒组件可沿着其内部转动或者沿着其轴向方向运动。
本实施例中，所述转筒组件包括穿设于外筒轴线方向的支撑部2以及与支撑部2固定连接设置的筒体部3；所述筒体部3同轴的周向方向上设置有隔磁环10。支撑部2与筒体部3可以采用一体成型的加工方式，提升产品的结构强度，隔磁环10固定设置于筒体部3同轴的周向方向上，便于磁路的规划。
本实施例中，所述活塞定子组件包括内衬筒13和同轴外套于内衬筒13的活塞筒12；所述弹簧组件6一端定位安装于内衬筒13内，弹簧组件6另一端与支撑部2连接安装。活塞定子组件整体固定连接安装于底板上，弹簧组件6一端定位安装内衬筒13内，另一端与转筒连接，便于实现转筒的轴向运动或者周向转动。
本实施例中，所述活塞筒周向方向内嵌安装有线圈11，所述线圈11与隔磁环10在同一圆周方向上。线圈11与隔磁环10在同一圆周方向上，便于磁路的规划布置。
本实施例中，所述弹簧组件包括定位安装于内衬筒13内的弹簧底座和与弹簧底座连接设置的空气弹簧，所述内衬筒13轴向截面呈“凵”型，所述内衬筒底部设置有用于安装弹簧底座的安装孔，优选的弹簧组件采用空气弹簧，刚度调节可以适应不同的载荷，容易控制。
本实施例中，所述内衬筒13和活塞筒12的上端面上设置有弹性垫圈14，弹性垫圈14防止转筒与活塞定子组件之间发生刚性碰撞，提升产品的性能，外筒1与转筒支撑部2之间也设置有防撞垫圈15。
本实施例中，所述活塞筒12与底板8之间以及外筒1与底板8之间均设置有密封环，其密封环包括内密封环9和外密封环7，通过两个密封环的设置，提升产品的密封性能。
工作原理：
磁流变液所需要的磁场由线圈11提供，吸收了磁流变液的多孔复合材料(即两层无纺布)在转筒两侧并与转筒固定；工作时，转筒带着两个吸收了磁流变液的多孔复合材料与两侧剪切。图1中，由于线圈11只占总成的一部分，且转筒是由导磁和非导磁材料焊接而成，因此转筒直线运动时磁路会发生变化，进而导致磁场发生变化；图3中，将活塞筒全部换成永磁体，转筒也由一整块导磁材料构成，这样可以使整体的磁路不会在转筒直线运动时发生变化。而实际运用中，可以根据实际需要选择。
图1结构中，当受到竖直方向激励时，支撑部2带着筒体部3在竖直方向进行直线运动；筒体部3带着两个吸收了磁流变液的无纺布与两侧壁面剪切且穿过磁路。当受到旋转运动的激励时，筒体部3带着吸收了磁流变液的多孔复合材料，在水平方向旋转切割磁路。受到水平方向横向振动时，运动总成则可以在水平方向产生细微的摆动，此时磁路中吸收了磁流变液的多孔复合材料部分则变为了挤压工作模式。上述工况中，磁路会随着转筒的运动而发生变化，进而使与磁场相关的阻尼力发生变化，这一变化有规律可循。此外可以根据不同环境的需求调节空气弹簧6的刚度，达到最佳隔振效果。
图2结构中的弹簧组件换成可变刚度的螺旋弹簧62，可以简化阻尼器的结构，也有可变刚度的特性，成本低，结构简单，易于实现；图3图4中将筒体设置为一体式结构，采用相同材料加工成型，用以实现不同的减振效果。
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 (8)

1.一种基于多孔复合材料多通道多自由度磁流变阻尼器，其特征在于：包括底板、设置于底板上的外筒、设置于底板上的活塞定子组件以及设置于外筒与活塞定子组件之间的转筒组件；所述活塞定子组件内设置有用于与转筒组件转动配合的弹簧组件。
2.根据权利要求1所述的基于多孔复合材料多通道多自由度磁流变阻尼器，其特征在于：所述转筒组件包括转筒、贴设于转筒内壁上的内层无纺布以及设置于转筒外壁上的外层无纺布；所述内层无纺布设置于活塞定子组件与转筒之间；所述外层无纺布设置于转筒与外筒之间。
3.根据权利要求2所述的基于多孔复合材料多通道多自由度磁流变阻尼器，其特征在于：所述转筒包括穿设于外筒轴线方向的支撑部以及与支撑部固定连接设置的筒体部；所述筒体部周向方向上设置有隔磁环。
4.根据权利要求3所述的基于多孔复合材料多通道多自由度磁流变阻尼器，其特征在于：所述活塞定子组件包括内衬筒和同轴外套于内衬筒的活塞筒；所述弹簧组件一端定位安装于内衬筒内，弹簧组件另一端与支撑部连接安装。
5.根据权利要求4所述的基于多孔复合材料多通道多自由度磁流变阻尼器，其特征在于：所述活塞筒周向方向内嵌安装有线圈，所述线圈与隔磁环在同一圆周方向上。
6.根据权利要求5所述的基于多孔复合材料多通道多自由度磁流变阻尼器，其特征在于：所述弹簧组件包括定位安装于内衬筒内的弹簧底座和与弹簧底座连接设置的空气弹簧，所述内衬筒轴向截面呈“凵”型，所述内衬筒底部设置有用于安装弹簧底座的安装孔。
7.根据权利要求6所述的基于多孔复合材料多通道多自由度磁流变阻尼器，其特征在于：所述内衬筒和活塞筒的上端面上设置有弹性垫圈。
8.根据权利要求7所述的基于多孔复合材料多通道多自由度磁流变阻尼器，其特征在于：所述活塞筒与底板之间以及外筒与底板之间均设置有密封环。
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