CN113074210B - 一种被动式磁流变减振装置 - Google Patents

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Abstract

本发明旨在提供一种被动式磁流变减振装置，包括缸体、活塞杆、浮动活塞、弹簧、永磁体、端盖；缸体后端开口，后端开口处通过端盖封装；缸体前部设有导向块，导向块将缸体内空间分为前部空间和后部空间，缸体的前部空间的前部设有浮动滑槽；浮动活塞置于浮动滑槽内；活塞杆的前端能够经过导向孔伸入缸体内的前部空间与浮动活塞的右端面接触；活塞杆的后端经缸体内的后部空间后穿过端盖伸出缸体之外；弹簧的两端分别与浮动活塞的右端面与导向块的左端面固定连接；浮动活塞为中空圆柱体，其内设有永磁体，永磁体与浮动活塞内壁之间留有间隙，间隙中填充磁流变液。本发明可以有效减轻液压缸在工作时产生的振动，具有良好的应用前景。

Description

一种被动式磁流变减振装置
技术领域
本发明涉及机械工程减振技术领域，具体涉及一种被动式磁流变减振装置。
背景技术
磁流变液是由细小的软磁性颗粒分散于磁导率较低的载液中形成的剪切屈服强度可随外加磁场变化而具有可控流变特性的悬浮液体；在磁场作用下，磁流变液可在毫秒级时间内实现由牛顿流体到半固态的可逆变化，撤去磁场后，又可以恢复原态。采用这种智能材料制作的磁流变阻尼器具有出力大、体积小、响应快、结构简单、阻尼力连续可调、易于实现智能化控制等优点。
由磁流变阻尼器构成的减振系统需要配备电源、传感器等外部设备，电源通常以电流的形式供给励磁变阻尼器活塞上的励磁线圈，使励磁线圈产生磁场，且形成通过活塞与缸筒内壁间阻尼通道的磁路，当活塞运动迫使磁流变液流经该阻尼通道时，可通过改变电流的大小调节磁流变液的流变屈服应力，进而通过变化的磁流变液屈服应力控制磁流变阻尼器对应的库伦阻尼力，最终获得预设磁流变阻尼器的阻尼力，进而有效减振。磁流变液因兼具有磁性和液体流动性两种性质，即可以用作被动减振，又可以实现对振动的主动控制。在磁流变液阻尼出现之前，同样具有着两种性质的磁流变液阻尼器已经产生，但用起来相对复杂。磁流变液阻尼因其具有结构简单紧凑、零磨损、无需外供电源、低成本、安装简单等独特的优点被广泛地应用于液体阻尼中。
磁流变液的阻尼振动，主要是通过如下磁流变液的特性得以实现：磁流变液在外磁场作用下受到磁体积力，浸没于磁流变液中的物体受到磁浮力，磁浮力随外加磁场作用力的变化而变化。按照磁流变液的工作模式，磁流变液阻尼可以分为三类：流动模式、剪切模式和挤压模式。
磁流变液减振器就是通过控制调节减振器的库伦阻尼力，从而来控制整个减振器的阻尼力的大小，由于减振器库伦阻尼力的大小随着外加磁场强度的变化而变化，所以可以通过控制磁感应强度的大小来控制库伦阻尼力的大小，而磁场强度的大小可以通过调节励磁线圈中的励磁电流加以控制。这样磁流变液减振器的工作原理就是通过改变励磁线圈中电流的大小来获得不同的磁感应强度，从而使减振器中的磁流变液的流动特性发生变化，进而改变阻尼力的大小。
相对于现有的减振装置提高减振能力有俩种方法，一种是在输入相同电流下，尽可能的提高有效阻尼间隙内的磁感应强度。常用方法是减小磁流变阻尼器的阻尼间隙宽度，但可能因为磁流变液久置未用，再次启动时，容易出现颗粒沉淀，从而堵塞阻尼间隙，导致磁流变阻尼器失效。在第二种方法上，就是提高有效阻尼间隙长度，但这样会显著增加磁流变阻尼器的体积，占用更多的安装及使用空间，制造成本也相应增加。
发明内容
本发明旨在提供一种被动式磁流变减振装置，该被动式磁流变减振装置结构设计科学，可以有效减轻液压缸在工作时产生的振动，具有良好的应用前景。
本发明的技术方案如下：
所述的被动式磁流变减振装置，包括缸体、活塞杆、浮动活塞、弹簧、永磁体、端盖；所述的缸体后端开口，后端开口处通过端盖封装；
所述的缸体前部设有导向块，所述的导向块将缸体内空间分为前部空间和后部空间，所述的缸体的前部空间的前部设有浮动滑槽；所述的浮动活塞置于浮动滑槽内，能够沿浮动滑槽在轴向上滑动；所述的弹簧的两端分别与浮动活塞的右端面与导向块的左端面固定连接；
所述的导向块上沿轴线设有导向孔；所述的活塞杆的前端能够经过导向孔伸入缸体内的前部空间与浮动活塞的右端面接触；活塞杆的后端经缸体内的后部空间后穿过端盖伸出缸体之外；
所述的浮动活塞为中空圆柱体，其内设有永磁体，所述的永磁体与浮动活塞内壁之间留有间隙，间隙中填充磁流变液。
所述的永磁体为轴向充磁型永磁体。
所述的活塞杆的前部二级阶梯轴结构，由轴a和轴b组成，所述的轴a位于活塞杆的前端，轴a的直径小于轴b的直径，轴a的前端能够穿过导向孔与浮动活塞的右端面接触；所述的导向块包括定位块和限位块，所述的定位块位于左侧，限位块位于右侧，定位块的右端面与限位块的左端面接触；所述的定位块中心设有轴孔a，限位块中心设有轴孔b；所述的轴孔a的直径对应轴a的直径，轴孔b的直径对应轴b的直径；所述的轴a的前端穿过轴孔a后与浮动活塞的右端面固定连接。
所述的限位块左端面上设有挡环安装槽，所述的挡环安装槽内固定安装有挡环，所述的挡环中心设有与轴孔a一致的轴孔c。
所述的缸体的前端外壁上设有左连接耳，所述的活塞杆的右端设有右连接耳。
所述的永磁体为圆柱体，永磁体的外圆面对应浮动活塞内壁，永磁体的外圆面与浮动活塞的内壁之间的留有间隙，该间隙为0.3mm-30mm。
本发明的工作原理：当液压缸开始工作时，活塞杆也开始运动，当活塞杆运动到左端时开始接触浮动活塞，浮动活塞受到活塞杆的力开始向左运动，然而内部的永磁体由于惯性产生相反的位移，通过摩擦耗能达到减振的目的，当活塞杆向后退时，浮动活塞受到弹簧的弹力，恢复到原来的位置。
本发明利用浮动活塞结构，永磁体产生相反的位移，使得永磁体和磁流变液会产生摩擦耗能，从而实现减振的目的。本发明能够有效减轻当活塞杆运动到底部时产生的振动，尽可能的减少振动对液压缸本身带来的影响。
附图说明
图1为本发明的被动式磁流变减振装置的结构示意图；
图中各部分名称及序号如下：
1-缸体，2-活塞杆，3-浮动活塞，4-弹簧，5-永磁体，6-端盖，7-浮动滑槽，8-导向块，9-轴a，10-轴b，11-定位块，12-限位块，13-挡环、14-左连接耳，15-右连接耳，16-磁流变液。
具体实施方式
下面结合附图和实施例具体说明本发明。
实施例1
如图1所示，本发明的技术方案如下：
所述的被动式磁流变减振装置，包括缸体1、活塞杆2、浮动活塞3、弹簧4、永磁体5、端盖6；所述的缸体1后端开口，后端开口处通过端盖6封装；
所述的缸体1前部设有导向块8，所述的导向块8将缸体1内空间分为前部空间和后部空间，所述的缸体1的前部空间的前部设有浮动滑槽7；所述的浮动活塞3置于浮动滑槽7内，能够沿浮动滑槽7在轴向上滑动；所述的弹簧4的两端分别与浮动活塞3的右端面与导向块8的左端面固定连接；
所述的导向块8上沿轴线设有导向孔；所述的活塞杆2的前端能够经过导向孔伸入缸体1内的前部空间与浮动活塞3的右端面接触；活塞杆2的后端经缸体1内的后部空间后穿过端盖6伸出缸体1之外；
所述的浮动活塞3为中空圆柱体，其内设有永磁体5，所述的永磁体5与浮动活塞3内壁之间留有间隙，间隙中填充磁流变液16。
所述的永磁体5为轴向充磁型永磁体。
所述的活塞杆2的前部二级阶梯轴结构，由轴a9和轴b10组成，所述的轴a9位于活塞杆2的前端，轴a9的直径小于轴b10的直径，轴a9的前端能够穿过导向孔与浮动活塞3的右端面接触；所述的导向块8包括定位块11和限位块12，所述的定位块11位于左侧，限位块12位于右侧，定位块11的右端面与限位块12的左端面接触；所述的定位块11中心设有轴孔a，限位块12中心设有轴孔b；所述的轴孔a的直径对应轴a9的直径，轴孔b的直径对应轴b10的直径；所述的轴a9的前端穿过轴孔a后与浮动活塞3的右端面固定连接。
所述的限位块12左端面上设有挡环安装槽，所述的挡环安装槽内固定安装有挡环13，所述的挡环13中心设有与轴孔a一致的轴孔c。
所述的缸体1的前端外壁上设有左连接耳14，所述的活塞杆2的右端设有右连接耳15。
所述的永磁体5为圆柱体，永磁体5的外圆面对应浮动活塞3内壁，永磁体5的外圆面与浮动活塞3的内壁之间的留有间隙，该间隙为0.3mm-30mm。

Claims (6)

1.一种被动式磁流变减振装置，包括缸体（1）、活塞杆（2）、浮动活塞（3）、弹簧（4）、永磁体（5）、端盖（6）；其特征在于：
所述的缸体（1）后端开口，后端开口处通过端盖（6）封装；
所述的缸体（1）前部设有导向块（8），所述的导向块（8）将缸体（1）内空间分为前部空间和后部空间，所述的缸体（1）的前部空间的前部设有浮动滑槽（7）；所述的浮动活塞（3）置于浮动滑槽（7）内，能够沿浮动滑槽（7）在轴向上滑动；所述的弹簧（4）的两端分别与浮动活塞（3）的右端面与导向块（8）的左端面固定连接；
所述的导向块（8）上沿轴线设有导向孔；所述的活塞杆（2）的前端能够经过导向孔伸入缸体（1）内的前部空间与浮动活塞（3）的右端面接触；活塞杆（2）的后端经缸体（1）内的后部空间后穿过端盖（6）伸出缸体（1）之外；
所述的浮动活塞（3）为中空圆柱体，其内设有永磁体（5），所述的永磁体（5）与浮动活塞(3)内壁之间留有间隙，间隙中填充磁流变液（16）。
2.如权利要求1所述的被动式磁流变减振装置，其特征在于：所述的永磁体（5）为轴向充磁型永磁体。
3.如权利要求1所述的被动式磁流变减振装置，其特征在于：所述的活塞杆（2）的前部二级阶梯轴结构，由轴a（9）和轴b（10）组成，所述的轴a（9）位于活塞杆（2）的前端，轴a（9）的直径小于轴b（10）的直径，轴a（9）的前端能够穿过导向孔与浮动活塞（3）的右端面接触；所述的导向块（8）包括定位块（11）和限位块（12），所述的定位块（11）位于左侧，限位块（12）位于右侧，定位块（11）的右端面与限位块（12）的左端面接触；所述的定位块（11）中心设有轴孔a，限位块（12）中心设有轴孔b；所述的轴孔a的直径对应轴a（9）的直径，轴孔b的直径对应轴b（10）的直径；所述的轴a（9）的前端穿过轴孔a后与浮动活塞（3）的右端面接触。
4.如权利要求3所述的被动式磁流变减振装置，其特征在于：所述的限位块（12）左端面上设有挡环安装槽，所述的挡环安装槽内固定安装有挡环（13），所述的挡环（13）中心设有与轴孔a一致的轴孔c。
5.如权利要求1所述的被动式磁流变减振装置，其特征在于：所述的缸体（1）的前端外壁上设有左连接耳（14），所述的活塞杆（2）的右端设有右连接耳（15）。
6.如权利要求1所述的被动式磁流变减振装置，其特征在于：
所述的永磁体（5）为圆柱体，永磁体（5）的外圆面对应浮动活塞（3）内壁，永磁体（5）的外圆面与浮动活塞（3）的内壁之间的留有间隙，该间隙为0.3mm-30mm。
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