CN113483049A - 一种刚度可调智能液压减震器及其调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种刚度可调智能液压减震器及其调节方法，该减震器包括外壳，外壳内部自上而下依次设置有复原室、压缩室和用于放置磁流变弹性体的腔室，复原室和压缩室相互连通，压缩室和腔室相互分隔，复原室和压缩室内均容纳有减震液，复原室和压缩室之间设置有可随外界压力变化而上下移动的活塞，外壳的底部固定安装在底座上，底座内安装有电磁铁，电磁铁安装在磁流变弹性体的下方，电磁铁与外部的可控电源相连接，可控电源连接至控制器，控制器还连接有用于采集活塞上压力数据的压力传感器。与现有技术相比，本发明将液压减震与磁流变弹性体进行配合，能够保证磁流变弹性体的受力均匀，且能实现更好的减震效果。
Description
技术领域
本发明涉及减震器技术领域，尤其是涉及一种刚度可调智能液压减震器及其调节方法。
背景技术
减震器主要用来抑制弹簧吸震后反弹时的震荡及来自路面的冲击。在经过不平路面时，虽然吸震弹簧可以过滤路面的震动，但弹簧自身还会有往复运动，而减震器就是用来抑制这种弹簧跳跃的。减震器太软，车身就会上下跳跃，减震器太硬就会带来太大的阻力，妨碍弹簧正常工作。
为提高减震器的缓冲减震效果，现有技术有研究将磁流变弹性体应用于减震器，磁流变弹性体是由磁流变液发展而来，磁流变弹性体不仅克服了磁流变液易沉降的缺点，还同时具备了响应快、可逆性好、结构设计简单、制备成本低等优点。
中国专利CN201511032063.6公开了一种磁流变弹性体减振器，以磁流变弹性体和活塞总成构成主体，活塞杆一端安装的是缓冲件安装板，缓冲件安装板下侧安装有加速度传感器；当部件振动时，由加速度传感器进行检测，检测的数据传送给控制器，控制器控制线圈中电流的大小，使得线圈产生的磁场变弱或变强，从而改变磁流变弹性体的弹性模量，从而达到对部件的减振目的，该方案需要设置缓冲安装板，其结构较为复杂，而且磁流变弹性体的受力不均匀，容易发生损坏；
中国专利CN202110131872.1公开了一种刚度和强度可调节的磁流变弹性体减震器，根据不同应用场合，调整外部可调直流电源输出电流大小，电流通过线圈，在周围产生磁场，磁场作用于磁流变弹性体内部铁磁性颗粒，增强磁流变弹性体的弹性，从而改变减震器的刚度和强度，该方案在实际应用中，需要通过人为调节电流大小以改变磁场、从而调节磁流变弹性体的弹性，其操作较为复杂，同时也无法保证磁流变弹性体的受力均匀，并不能实现更好的减震效果。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种刚度可调智能液压减震器及其调节方法，将液压减震与磁流变弹性体进行配合，以保证磁流变弹性体的受力均匀，实现更好的减震效果。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种刚度可调智能液压减震器，包括外壳，所述外壳内部自上而下依次设置有复原室、压缩室和用于放置磁流变弹性体的腔室，所述复原室和压缩室相互连通，所述压缩室和腔室相互分隔，所述复原室和压缩室内均容纳有减震液，所述复原室和压缩室之间设置有可随外界压力变化而上下移动的活塞，所述外壳的底部固定安装在底座上，所述底座内安装有电磁铁，所述电磁铁安装在磁流变弹性体的下方，所述电磁铁与外部的可控电源相连接，所述可控电源连接至控制器，所述控制器还连接有用于采集活塞上压力数据的压力传感器。
进一步地，所述腔室与压缩室之间设置有可上下移动的挡板，所述挡板的底部与磁流变弹性体的顶部相抵触。
进一步地，所述活塞上开设有节流阀，所述节流阀与控制器连接，由控制器控制节流阀的开度大小。
进一步地，所述活塞连接有活塞杆，所述压力传感器安装在活塞杆的顶部。
进一步地，所述活塞杆的下端与活塞固定连接，所述活塞杆的上端穿出外壳。
进一步地，所述外壳包括上下连接的漏斗结构和圆柱体结构，所述漏斗结构包括相互连接的导管部和圆锥部，所述漏斗结构的圆锥部与圆柱体结构相连接。
进一步地，所述活塞杆的直径小于或等于导管部的内径。
进一步地，所述活塞为圆形结构，所述活塞的直径等于圆柱体结构的内径。
一种刚度可调智能液压减震器的调节方法，包括以下步骤：
S1、压力传感器采集活塞上受到的外界压力数据，并将采集的压力数据实时传输给控制器；
S2、控制器根据当前压力数据的变化，相应控制节流阀的开度大小以及电源输出的电流大小，从而分别调节复原室与压缩室之间减震液的流向、调节底座内电磁铁产生的磁场大小进而调节磁流变弹性体的刚度。
进一步地，所述步骤S2的具体过程为：
压力数据增大、活塞下移时，控制器控制节流阀减小开度，使减震液从压缩室流向复原室，以减少磁流变弹性体受到的压力，同时控制器控制电源的输出电流增加，使电磁铁产生更强的磁场、增加磁流变弹性的刚度；
压力数据减小、活塞上移时，控制器控制节流阀增大开度，使减震液从复原室流入压缩室，同时控制器控制电源的输出电流减小，使电磁铁产生的磁场减弱、减小磁流变弹性体的刚度。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、本发明将液压与磁流变弹性体相结合，通过在外壳内设置容纳有减震液且相互连通的复原室和压缩室、在外壳内设置腔室用于放置磁流变弹性体、在外壳底部的底座内安装与外界可控电源连接的电磁铁，并利用压力传感器采集活塞上受到的压力数据，一方面利用控制器根据活塞上压力数据的变化，以控制减震液在复原室和压缩室之间的流动，从而起到一定缓冲减震作用，使得传递给磁流变弹性体的力更加均匀柔和，另一方面由控制器根据活塞上压力数据的变化自动控制电源的输出电流大小，从而调节电磁铁产生的磁场强弱、调节磁流变弹性体的刚度，由此实现更好的减震效果。
二、本发明通过在活塞上设置节流阀，利用控制器控制节流阀的开度大小，以控制减震液在复原室和压缩室流动，与磁流变弹性体的刚度可调性能相结合，不仅可以使减震液在复原室和压缩室维持在稳定状态，还能够使此减震器相对与其他类型减震器来说具有较长的使用寿命，且此减震器结构简单，减振效果好，安全可靠。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的方法流程示意图；
图中标记说明：1、压力传感器，2、活塞杆，3、外壳，4、复原室，5、活塞，6、压缩室，7、磁流变弹性体，8、底座，9、节流阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1所示，一种刚度可调智能液压减震器，包括外壳3，外壳3内部自上而下依次设置有复原室4、压缩室6和用于放置磁流变弹性体7的腔室，复原室4和压缩室6相互连通，压缩室6和腔室相互分隔，复原室4和压缩室6内均容纳有减震液，复原室4和压缩室6之间设置有可随外界压力变化而上下移动的活塞5，外壳3的底部固定安装在底座8上，底座8内安装有电磁铁，电磁铁安装在磁流变弹性体7的下方，电磁铁与外部的可控电源相连接，可控电源连接至控制器，控制器还连接有用于采集活塞5上压力数据的压力传感器1。
其中，腔室与压缩室6之间设置有可上下移动的挡板，挡板的底部与磁流变弹性体7的顶部相抵触，即挡板会随着磁流变弹性体刚度的变化而上下移动；
活塞5上开设有节流阀9，节流阀9与控制器连接，由控制器控制节流阀9的开度大小，从而调节减震液在复原室4与压缩室6之间的流动，起到保护作用；
活塞5连接有活塞杆2，压力传感器1安装在活塞杆2的顶部，活塞杆2的下端与活塞5固定连接，活塞杆2的上端穿出外壳3。
本实施例中，外壳3包括上下连接的漏斗结构和圆柱体结构，漏斗结构包括相互连接的导管部和圆锥部，漏斗结构的圆锥部与圆柱体结构相连接，活塞杆2的直径小于或等于导管部的内径，活塞5为圆形结构，活塞5的直径等于圆柱体结构的内径。
本发明提出的减震器的工作原理为：当受到外界压力时，压力传感器率先将接受到压力的大小传给控制器，控制器通过调节节流阀开闭的大小和电流的大小，使液压和磁流变弹性体完美结合，达到最优的减震效果：当活塞向下运动时，控制器根据压力大小控制节流阀不开或开度适中，以控制少量减震液流入复原室以保证磁流变弹性体以及减震器壳体不会因压力过大而损坏，即采用液压方式使下方磁流变弹性体受力均匀，且能够起到一定的缓冲减振作用，与其他结构为柔性接触，能够使减震器具有较长的使用寿命；当活塞上移时，控制器通过控制电流大小来调节磁流变弹性体的刚度(刚度变小)以及节流阀的开度(开度较大或全开)，使复原室的部分油液减震液流回压缩室从而使压缩室和复原室的减震液维持在稳定状态。
将上述减震器应用于实际，其具体的调节方法过程如图2所示，包括以下步骤：
S1、压力传感器采集活塞上受到的外界压力数据，并将采集的压力数据实时传输给控制器；
S2、控制器根据当前压力数据的变化，相应控制节流阀的开度大小以及电源输出的电流大小，从而分别调节复原室与压缩室之间减震液的流向、调节底座内电磁铁产生的磁场大小进而调节磁流变弹性体的刚度，具体的：
压力数据增大、活塞下移时，控制器控制节流阀减小开度，使减震液从压缩室流向复原室，以减少磁流变弹性体受到的压力，同时控制器控制电源的输出电流增加，使电磁铁产生更强的磁场、增加磁流变弹性的刚度；
压力数据减小、活塞上移时，控制器控制节流阀增大开度，使减震液从复原室流入压缩室，同时控制器控制电源的输出电流减小，使电磁铁产生的磁场减弱、减小磁流变弹性体的刚度。
综上所述，本技术方案利用液压和磁流变弹性体相结合，通过液压率先起到一定的缓冲减振作用，然后使传递给磁流变弹性体的力更加均匀柔和，最后控制器通过控制电流大小来控制磁流变弹性体的刚度以达到减振的目的；
通过利用不同状态下节流阀的开闭以控制减震液在复原室和压缩室流动，与磁流变弹性体的刚度可调性能相结合，不仅可以使减震液在复原室和压缩室维持在稳定状态，还能够使此减震器相对与其他类型减震器来说具有较长的使用寿命，且此减震器结构简单，减振效果好，安全可靠。
本技术方案可应用于汽车座椅减震、火炮坦克后坐力减振，以及机械设备器材减振等多方面。
Claims (10)
1.一种刚度可调智能液压减震器，其特征在于，包括外壳(3)，所述外壳(3)内部自上而下依次设置有复原室(4)、压缩室(6)和用于放置磁流变弹性体(7)的腔室，所述复原室(4)和压缩室(6)相互连通，所述压缩室(6)和腔室相互分隔，所述复原室(4)和压缩室(6)内均容纳有减震液，所述复原室(4)和压缩室(6)之间设置有可随外界压力变化而上下移动的活塞(5)，所述外壳(3)的底部固定安装在底座(8)上，所述底座(8)内安装有电磁铁，所述电磁铁安装在磁流变弹性体(7)的下方，所述电磁铁与外部的可控电源相连接，所述可控电源连接至控制器，所述控制器还连接有用于采集活塞(5)上压力数据的压力传感器(1)。
2.根据权利要求1所述的一种刚度可调智能液压减震器，其特征在于，所述腔室与压缩室(6)之间设置有可上下移动的挡板，所述挡板的底部与磁流变弹性体(7)的顶部相抵触。
3.根据权利要求1所述的一种刚度可调智能液压减震器，其特征在于，所述活塞(5)上开设有节流阀(9)，所述节流阀(9)与控制器连接，由控制器控制节流阀(9)的开度大小。
4.根据权利要求3所述的一种刚度可调智能液压减震器，其特征在于，所述活塞(5)连接有活塞杆(2)，所述压力传感器(1)安装在活塞杆(2)的顶部。
5.根据权利要求4所述的一种刚度可调智能液压减震器，其特征在于，所述活塞杆(2)的下端与活塞(5)固定连接，所述活塞杆(2)的上端穿出外壳(3)。
6.根据权利要求4所述的一种刚度可调智能液压减震器，其特征在于，所述外壳(3)包括上下连接的漏斗结构和圆柱体结构，所述漏斗结构包括相互连接的导管部和圆锥部，所述漏斗结构的圆锥部与圆柱体结构相连接。
7.根据权利要求6所述的一种刚度可调智能液压减震器，其特征在于，所述活塞杆(2)的直径小于或等于导管部的内径。
8.根据权利要求6所述的一种刚度可调智能液压减震器，其特征在于，所述活塞(5)为圆形结构，所述活塞(5)的直径等于圆柱体结构的内径。
9.一种用于权利要求1所述刚度可调智能液压减震器的调节方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、压力传感器采集活塞上受到的外界压力数据，并将采集的压力数据实时传输给控制器；
S2、控制器根据当前压力数据的变化，相应控制节流阀的开度大小以及电源输出的电流大小，从而分别调节复原室与压缩室之间减震液的流向、调节底座内电磁铁产生的磁场大小进而调节磁流变弹性体的刚度。
10.根据权利要求9所述的一种刚度可调智能液压减震器的调节方法，其特征在于，所述步骤S2的具体过程为：
压力数据增大、活塞下移时，控制器控制节流阀减小开度，使减震液从压缩室流向复原室，以减少磁流变弹性体受到的压力，同时控制器控制电源的输出电流增加，使电磁铁产生更强的磁场、增加磁流变弹性的刚度；
压力数据减小、活塞上移时，控制器控制节流阀增大开度，使减震液从复原室流入压缩室，同时控制器控制电源的输出电流减小，使电磁铁产生的磁场减弱、减小磁流变弹性体的刚度。
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