CN113719578B - 阻尼减振器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机械振动技术领域。一种阻尼减振器，包括上壳体、下壳体、支撑板、第一连接杆和第二连接杆，上壳体内设置有第一腔体，第一腔体内设置有第一永磁体；下壳体设置有第二腔体；支撑板设置在上壳体和下壳体之间，支撑板中部设置有万向球；第一连接杆第一端部与万向球连接，第一连接杆第二端部设置有耗能面板，耗能面板与第一腔体之间设置有第一磁性液体；第二连接杆的第一端部与万向球连接，第一连接杆和第二连接杆同轴设置，第二连接杆的第二端部设置有第二永磁体，第二永磁体与第二腔体之间设置有第二磁性液体。本申请能够有效的改变减振器的等效刚度系数，增大阻力系数，实现多维度的减振，大大提高了其减振的效果和效率，实用性更强。

Description

阻尼减振器
技术领域
本发明属于机械振动技术领域，具体涉及一种阻尼减振器。
背景技术
磁性液体减振器具有零耗散、对惯性力敏感、结构简单、工作稳定的特点，适用于低频率、小振幅的振动，磁性液体减振器适用于空间飞行器如卫星的太阳能帆板、空间站机械臂的减振、以及地面系统如隔振台、大功率天线的减振等等。现有减振结构涉及存在一定的缺陷，在往复运动过程中，一方面耗能减振方式单一，容易发生硬性碰撞，进而导致减振失效。此外现有的减振器往返运动行程短，减振效率低，无法进一步实现智能化，不能满足对减振效果的进一步更高的要求。
发明内容
本发明目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种阻尼减振器，其结构设计合理，能够有效的改变减振器的等效刚度系数，增大阻力系数，实现多维度的减振，大大提高了其减振的效果和效率，实用性更强。
为实现上述目的，所采取的技术方案是：
一种阻尼减振器，包括：
上壳体，所述上壳体内设置有第一腔体，在所述第一腔体内固定设置有第一永磁体；
下壳体，所述下壳体内设置有第二腔体，所述上壳体和所述下壳体上下相对设置；
支撑板，其设置在所述上壳体和所述下壳体之间，所述支撑板的中部设置有万向球；
第一连接杆，所述第一连接杆的第一端部与万向球连接，所述第一连接杆的第二端部设置有耗能面板，所述耗能面板与所述第一腔体之间设置有第一磁性液体；以及
第二连接杆，所述第二连接杆的第一端部与万向球连接，所述第一连接杆和所述第二连接杆同轴设置，所述第二连接杆的第二端部设置有第二永磁体，所述第二永磁体与所述第二腔体之间设置有第二磁性液体。
根据本发明阻尼减振器，优选地，所述第一腔体和第二腔体均为球状腔体，所述万向球的球心与所述第一腔体的球心和第二腔体的球心重合，所述耗能面板的外壁面为与所述第一腔体同心布置的球面结构，所述第二永磁体的外壁面为与第二腔体同心布置的球面结构。
根据本发明阻尼减振器，优选地，所述第一连接杆的长度大于所述第二连接杆的长度。
根据本发明阻尼减振器，优选地，所述第一连接杆和耗能面板的重量小于所述第二连接杆和第二永磁体的重量。
根据本发明阻尼减振器，优选地，所述第二永磁体为辐射充磁。
根据本发明阻尼减振器，优选地，所述下壳体的底部设置有第三永磁体，所述第三永磁体与处于竖直状态下的第二连接杆对应设置，所述第二永磁体的中心磁极与所述第三永磁体上端的磁极相反。
根据本发明阻尼减振器，优选地，还包括控制系统、检测单元和供电单元，所述支撑板上呈圆周布设有多个电磁铁，所述检测单元用于检测所述第二永磁体的位置，并将检测信号反馈至所述控制系统，所述控制系统控制供电单元导通相应的电磁铁，所述电磁铁的下端的磁极与所述第二永磁体周向的磁极相同。
根据本发明阻尼减振器，优选地，所述上壳体与所述下壳体之间设置有环形密封圈，且所述上壳体与所述下壳体之间通过螺栓连接固定。
根据本发明阻尼减振器，优选地，第一永磁体的充磁方向为轴向或沿第一永磁体的球面法线方向。
根据本发明阻尼减振器，优选地，所述耗能面板的外壁面上均布设置有球状凸起或球状凹槽。
采用上述技术方案，所取得的有益效果是：
本申请结构设计合理，能够有效的改变减振器的等效刚度系数，增大阻力系数，实现多维度的减振，大大提高了其减振的效果和效率，实用性更强。本申请通过第一腔体和第二腔体的设置，其球状腔体结构的设计更便于实现多维度的动作，保障动作的灵活性；通过第一连接杆和第二连接杆的设置，在长度和重量上均有相应的结构设计，能够大大提高耗能的效果，提升减振器的敏感程度，通过第二永磁体和第二连接杆小幅的摆动带动第一连接杆和耗能面板的大幅摆动，减振效果更好；本申请还设置有第三永磁体，其能够在无重力或微重力环境下对第一连接杆和第二连接杆的垂直度进行校正，使得其能够在无振动时保持在有效的初始状态，在振动结束的情况下能够更便于复位。本申请通过电磁铁的设置能够改变减振器的等效刚度系数，进而控制减振器的频率，从而达到最佳的减振效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下文中将对本发明实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本发明的一些实施例，而非将本发明的全部实施例限制于此。
图1为根据本发明实施例的阻尼减振器的结构示意图。
图2为根据本发明实施例的支撑板的结构示意图。
图中序号：
1为上壳体、2为第一永磁体、3为第一连接杆、4为第一磁性液体、5为耗能面板、6为万向球、7为支撑板、8为线圈、9为电磁铁芯、10为密封圈、11为螺栓、12为第二连接杆、13为第二永磁体、14为第二磁性液体、15为下壳体、16为螺栓孔、17为第三永磁体。
具体实施方式
下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的示例方案进行清楚、完整地描述。除非另作定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
在本发明的描述中，需要理解的是，“第一”、“第二”的表述用来描述本发明的各个元件，并不表示任何顺序、数量或者重要性的限制，而只是用来将一个部件和另一个部件区分开。
应注意到，当一个元件与另一元件存在“连接”、“耦合”或者“相连”的表述时，可以意味着其直接连接、耦合或相连，但应当理解的是，二者之间可能存在中间元件；即涵盖了直接连接和间接连接的位置关系。
应当注意到，使用“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
应注意到，“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系的术语，仅用于表示相对位置关系，其是为了便于描述本发明，而不是所指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作；当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应的改变。
参见图1和图2，本申请公开了一种阻尼减振器，包括上壳体1、下壳体15、支撑板7、第一连接杆3和第二连接杆12，所述上壳体1内设置有第一腔体，在所述第一腔体内固定设置有第一永磁体2；所述下壳体15内设置有第二腔体，所述上壳体和所述下壳体上下相对设置；支撑板7设置在所述上壳体1和所述下壳体15之间，所述支撑板7的中部设置有万向球6；所述第一连接杆3的第一端部与万向球6连接，所述第一连接杆3的第二端部设置有耗能面板5，所述耗能面板5与所述第一腔体之间设置有第一磁性液体4；所述第二连接杆12的第一端部与万向球6连接，所述第一连接杆3和所述第二连接杆12同轴设置，所述第二连接杆12的第二端部设置有第二永磁体13，所述第二永磁体13与所述第二腔体之间设置有第二磁性液体14。在发生振动时，第二连接杆和第二永磁体摆动，在第二磁性液体的作用下产生耗能，同时第一连接杆和耗能面板进行摆动，在第一磁性液体的作用下也产生耗能，从而实现减振的效果。
为了进一步的提高减振效果，优化产品结构，本实施例中的第一腔体和第二腔体均为球状腔体，所述万向球6的球心与所述第一腔体的球心和第二腔体的球心重合，所述耗能面板5的外壁面为与所述第一腔体同心布置的球面结构，所述第二永磁体13的外壁面为与第二腔体同心布置的球面结构。其能够使得第一连接杆和第二连接杆进行多维度的自由运动，进而实现多维度的减振。
本申请第一连接杆3的长度大于所述第二连接杆12的长度，第一连接杆3和耗能面板5的重量小于所述第二连接杆12和第二永磁体13的重量。在进行摆动减振过程汇总，第一连接杆的摆动幅度相对于第二连接杆的摆动幅度，能够起到更好的减振效果，且能够更有助于依靠重力作用提供复位动力。
本申请的第二永磁体13为辐射充磁，下壳体15的底部设置有第三永磁体17，所述第三永磁体17与处于竖直状态下的第二连接杆12对应设置，所述第二永磁体13的中心磁极与所述第三永磁体17上端的磁极相反。该结构的设计能够进一步增强第二永磁体的复位动力，既可以应用于地面的减振，也能够应用于微重力环境中，使得其在微重力环境中效果更为突出，提高使用范围。
为了进一步提高减振效果，本申请还设置有控制系统、检测单元和供电单元，在支撑板7上呈圆周布设有多个电磁铁，本实施例中的电磁铁包括线圈8和电磁铁芯9，检测单元用于检测所述第二永磁体13的位置，并将检测信号反馈至所述控制系统，所述控制系统控制供电单元导通相应的电磁铁，所述电磁铁的下端的磁极与所述第二永磁体13周向的磁极相同。第一永磁体2的充磁方向为轴向或沿第一永磁体的球面法线方向。供电单元包括供电线路和控制器。
本实施例中上壳体1与所述下壳体15之间设置有环形密封圈10，且所述上壳体1与所述下壳体15之间通过螺栓11连接固定。
为了提高耗能效果，所述耗能面板5的外壁面上均布设置有球状凸起或球状凹槽。
针对在实际应用中的具体连接，进行进一步详细说明：本申请中的上壳体1和下壳体15通过螺栓11进行连接限定出减振器内腔，所述的第一连接杆3上端连接在耗能面板5的中心孔内，下端连接在万向球6孔内，所述的第二连接杆12上端连接在万向球6孔内，下端连接在第二永磁体13的中心孔内，所述的密封圈10设置在下壳体15的凹槽中；第一永磁体2安装在上壳体1的凹槽中，所述的万向球6安装在支撑板7的中心空内，所述的电磁铁芯9缠绕线圈8形成电磁铁均匀安装在支撑板7的边缘孔内；在减振器工作时，对称位置的电磁铁进行工作，通过调节电流大小来调节电磁铁的磁场强度，从而改变减振器的等效刚度系数，使得减振器达到最佳减振效率；
第一连接杆3的长度大于第二连接杆12的长度，第一连接杆3与第二连接杆12同轴安装，所述的第一连接杆3上端安装在耗能面板5的中心孔内，下端安装在万向球6孔内，所述的第二连接杆12上端安装在万向球6孔内，下端安装在第二永磁体13的中心孔内。
当外界产生振动时，第二连接杆12连接第二永磁体13产生小幅度振动，此时，第一连接杆3连接耗能面板5将产生较大的位移，可以快速消耗振动能量；第一永磁体2和第二永磁体13均采用球面作为摩擦面，增大了减振器质量块与磁性液体的接触面积，增大了减振器的耗能能力。
第一永磁体2为球面结构，充磁方向为轴向或沿永磁体的球面法线方向，第二永磁体13为球面结构，采用辐射充磁，第三永磁体为柱状结构，采用轴向充磁；第三永磁体17上表面磁极与第二永磁体13内环表面（即中心位置处）磁极相反，第二永磁体13与万向球6同球心安装。
第一连接杆3采用树脂等密度小的非导磁材料，第二连接杆12采用氧化锆、铜等密度较大的非导磁材料；所述的电磁铁芯9采用软磁材料制成；所述的上壳体1、耗能面板5、万向球6、支撑板7、螺栓11、下壳体15均采用密度小、硬度大的非导磁材料制成。
本申请中的耗能面板、第一连接杆、第二连接杆、第二永磁体、第二磁性液体共同组成减振器质量块，由于质量块以万向球为圆心转动，因此可以实现多维度的减振，第一永磁体和第二永磁体均采用球面作为摩擦面，增大了减振器质量块与磁性液体的接触面积，增大了减振器的耗能能力。第一连接杆的长度大于第二连接杆的长度，且第二连接杆和第二永磁体的重量大于第一连接杆和耗能面板的重量，当外界产生振动时，第二连接杆连接第二永磁体产生小幅度振动，此时，第一连接杆连接球面板将产生较大的位移，可以快速消耗振动能量。
支撑板边缘沿周向均布电磁铁，电磁铁之间通过控制系统单独控制，在减振器工作时，对称位置的电磁铁进行工作，通过调节电流大小来调节电磁铁的磁场强度，从而改变减振器的等效刚度系数，使得减振器达到最佳减振效率。
上文已详细描述了用于实现本发明的较佳实施例，但应理解，这些实施例的作用仅在于举例，而不在于以任何方式限制本发明的范围、适用或构造。本发明的保护范围由所附权利要求及其等同方式限定。所属领域的普通技术人员可以在本发明的教导下对前述各实施例作出诸多改变，这些改变均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种阻尼减振器，其特征在于，包括：
上壳体，所述上壳体内设置有第一腔体，在所述第一腔体内固定设置有第一永磁体；
下壳体，所述下壳体内设置有第二腔体，所述上壳体和所述下壳体上下相对设置；
支撑板，其设置在所述上壳体和所述下壳体之间，所述支撑板的中部设置有万向球；
第一连接杆，所述第一连接杆的第一端部与万向球连接，所述第一连接杆的第二端部设置有耗能面板，所述耗能面板与所述第一腔体之间设置有第一磁性液体；以及
第二连接杆，所述第二连接杆的第一端部与万向球连接，所述第一连接杆和所述第二连接杆同轴设置，所述第二连接杆的第二端部设置有第二永磁体，所述第二永磁体与所述第二腔体之间设置有第二磁性液体；
所述第一腔体和第二腔体均为球状腔体，所述万向球的球心与所述第一腔体的球心和第二腔体的球心重合，所述耗能面板的外壁面为与所述第一腔体同心布置的球面结构，所述第二永磁体的外壁面为与第二腔体同心布置的球面结构。
2.根据权利要求1所述的阻尼减振器，其特征在于，所述第一连接杆的长度大于所述第二连接杆的长度。
3.根据权利要求2所述的阻尼减振器，其特征在于，所述第一连接杆和耗能面板的重量小于所述第二连接杆和第二永磁体的重量。
4.根据权利要求1所述的阻尼减振器，其特征在于，所述第二永磁体为辐射充磁。
5.根据权利要求4所述的阻尼减振器，其特征在于，所述下壳体的底部设置有第三永磁体，所述第三永磁体与处于竖直状态下的第二连接杆对应设置，所述第二永磁体的中心磁极与所述第三永磁体上端的磁极相反。
6.根据权利要求4或5所述的阻尼减振器，其特征在于，还包括控制系统、检测单元和供电单元，所述支撑板上呈圆周布设有多个电磁铁，所述检测单元用于检测所述第二永磁体的位置，并将检测信号反馈至所述控制系统，所述控制系统控制供电单元导通相应的电磁铁，所述电磁铁的下端的磁极与所述第二永磁体周向的磁极相同。
7.根据权利要求1所述的阻尼减振器，其特征在于，所述上壳体与所述下壳体之间设置有环形密封圈，且所述上壳体与所述下壳体之间通过螺栓连接固定。
8.根据权利要求1所述的阻尼减振器，其特征在于，第一永磁体的充磁方向为轴向或沿第一永磁体的球面法线方向。
9.根据权利要求1所述的阻尼减振器，其特征在于，所述耗能面板的外壁面上均布设置有球状凸起或球状凹槽。
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