CN114857200A - 一种螺旋槽式磁流变阻尼器 - Google Patents

一种螺旋槽式磁流变阻尼器 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种螺旋槽式磁流变阻尼器，呈圆柱状，包括转轴、上盖板、中间盖板、上环形外挡板、外筒、下环形挡板和下盖板；转轴至上而下依次穿过上盖板、中间盖板、外筒和下盖板；转轴的中间段开有螺旋槽；上盖板、中间盖板和上环形外挡板构成第一磁流变阻尼发生装置；外筒和中间盖板构成第二磁流变阻尼发生装置；外筒的底部、下环形挡板和下盖板构成第三磁流变阻尼发生装置；第一磁流变阻尼发生装置和第三磁流变阻尼发生装置的结构相同。本发明通过调节各线圈的电流，分级调节电流大小达到提供分级阻尼力的作用，形成良好的阻尼效果。

Description

一种螺旋槽式磁流变阻尼器
技术领域
本发明涉及半主动振动控制领域，尤其涉及一种阻尼间隙大小可调的旋转式磁流变阻尼器。
背景技术
磁流变液是一种在磁场作用下具有可控性黏度的新型材料，是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体，这种悬浮体在零磁场条件下呈现出低粘度，高流动性的牛顿流体特性；而在强磁场作用下，则呈现出高粘度、低流动性的Bingham体特性。该工作介质能根据磁场强度改变自身黏度，在流体与粘性体之间来回转化，从而可被应用在机械类生产、医学、航天各种领域。
磁流变减振器就是基于磁流变液的变阻尼器件，其可以根据工况实时对阻尼力进行调节，磁流变减振器具有响应快、阻尼力可调范围大、结构简单、性价比高等优点，将其引入机械结构的振动控制具有极好的应用前景。
磁流变阻尼器阻尼力大小与电流大小有关，阻尼力的变化只能依靠调节励磁线圈的电流大小来调节阻尼器输出阻尼力的大小。目前现有磁流变阻尼器为单一的盘式或筒式，其调节模式单一，阻尼器的可控范围受到限制，在一定程度上限制了磁流变阻尼器的应用与发展。
发明内容
基于上述问题，本发明提出一种螺旋槽式磁流变阻尼器，通过调节各线圈的电流，分级调节电流大小达到提供分级阻尼力的作用，形成良好的阻尼效果。
所采用的技术方案是：一种螺旋槽式磁流变阻尼器，呈圆柱状，包括转轴、上盖板、中间盖板、上环形外挡板、外筒、下环形挡板和下盖板；转轴至上而下依次穿过上盖板、中间盖板、外筒和下盖板；转轴的中间段开有螺旋槽；上盖板、中间盖板和上环形外挡板构成第一磁流变阻尼发生装置；外筒和中间盖板构成第二磁流变阻尼发生装置；外筒的底部、下环形挡板和下盖板构成第三磁流变阻尼发生装置。
第一磁流变阻尼发生装置内设有环形内挡板、第一线圈、旋转圆盘；旋转圆盘固定在转轴上，位于上盖板和中间盖板之间，与转轴一起转动；上环形外挡板和上环形内挡板之间形成线槽，线槽内固定第一线圈；旋转圆盘和中间盖板、上盖板、环形内挡板之间有间隙，为第一磁流变阻尼通道，第一磁流变阻尼通道内充满磁流变液。
第二磁流变阻尼发生装置内设有旋转筒和柱盘；旋转筒通过轴承固定在转轴上；外筒和旋转筒之间有间隙，为第二磁流变阻尼通道，第二磁流变阻尼通道内充满磁流变液；柱盘过过盈固定在转轴上；柱盘与旋转筒之间有间隙，为第三磁流变阻尼通道，第三磁流变阻尼通道内充满磁流变液；柱盘外侧开有凹槽，凹槽内分别设有第二线圈；柱盘上端开有环形液流通道，环形液流通道与转轴上的螺旋槽相通，螺旋槽与环形液流通道之间的间隙，为第四磁流变阻尼通道，第四磁流变阻尼通道内充满磁流变液。
第三磁流变阻尼发生装置内设有下环形内挡板、第四线圈、下旋转圆盘；下旋转圆盘安装在所述的转轴上，位于下盖板和外筒的底部之间，下旋转圆盘随转轴一起转动；下环形外挡板和下环形内挡板之间形成线槽，线槽内固定第四线圈；下旋转圆盘和外筒的底部、下盖板、下环形内挡板之间有间隙，为第五磁流变阻尼通道，第五磁流变阻尼通道内充满磁流变液。
进一步的，柱盘的上端开有半环形液流通道。
进一步的，转轴的螺旋槽的下端与第三磁流变阻尼通道相通。
进一步的，第二磁流变阻尼通道和第三磁流变阻尼通道通过第四磁流变阻尼通道，实现了两者之间相通。
进一步的，柱盘的外侧开有两条相平行的凹槽，为分别为第一凹槽和第二凹槽；第一凹槽内固定有第二线圈；第二凹槽内固定有第三线圈。
进一步的，第一线圈从上盖板的端孔引出；第四线圈从下盖板上的端孔引出；第二线圈和第三线圈由转轴上的引线孔引出；所有线圈连接外界控制器，其中电流由控制器根据实际工况通电。
不通电工况下，磁流变液为牛顿流体，转轴转动，在转轴上螺旋槽作用下，磁流变液流动，只有粘性阻尼力；通电工况下，第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈为各自的磁流变液通道内的磁流变液提供磁场，循环流动的磁流变液产生磁流变效应，在旋转圆盘和/或柱盘作用下，切割形成的磁流变“链”，形成有效的阻尼力，增大电流，阻尼力越大，减小电流，阻尼力减小，断开电流，恢复为原牛顿流体状态。
具体的，不通电工况下，磁流变液为牛顿流体，转轴转动，在转轴上螺旋槽作用下，磁流变液流动，可提供阻尼力约为0.5N·m；转速越大，阻尼力越大。在磁没饱和之前，电流越大，阻尼力越大。在通电情况下，第一磁流变阻尼器和第三磁流变阻尼器单独通电满足小阻尼力(5N·m以下)工况；第二磁流变阻尼器内的两个线圈串联相接，同时通电，可满足20N·m阻尼力以下工况；三个磁流变阻尼器同时通电，可满足30N·m以上阻尼力工况。
本发明可分别控制第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈的线圈内的电流通断状态，实行分级调节电流大小达到提供分级阻尼力的作用，形成良好的阻尼效果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的剖面的结构示意图；
图3为本发明中的柱盘结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
参见图1至图3所示，一种螺旋槽式磁流变阻尼器，呈圆柱状，包括转轴1、上盖板2、中间盖板3、上环形外挡板4、外筒5、下环形挡板6和下盖板7；转轴1至上而下依次穿过上盖板2、旋转圆盘9、中间盖板3、外筒5、下旋转圆盘14和下盖板7；转轴1的中间段开有螺旋槽11；上盖板2、中间盖板3和上环形外挡板4构成第一磁流变阻尼发生装置A；外筒5和中间盖板3构成第二磁流变阻尼发生装置B；外筒5的底部、下环形挡板6和下盖板7构成第三磁流变阻尼发生装置C；第一磁流变阻尼发生装置A和第三磁流变阻尼发生装置C的结构相同，相对称的固定在转轴1的上端和下端。
第一磁流变阻尼发生装置A内设有环形内挡板8、第一线圈10、旋转圆盘9；旋转圆盘9固定在转轴1上，位于上盖板2和中间盖板3之间，与转轴1一起转动；上环形外挡板4和上环形内挡板8之间形成线槽，线槽内固定第一线圈10；旋转圆盘9和中间盖板3、上盖板2、环形内挡板8之间有间隙，为第一磁流变阻尼通道I，第一磁流变阻尼通道内充满磁流变液。
第二磁流变阻尼发生装置B内设有旋转筒13和柱盘12；旋转筒13固定在转轴1上；外筒5和旋转筒13之间有间隙，为第二磁流变阻尼通道II，第二磁流变阻尼通道内充满磁流变液；柱盘12过盈固定在转轴1上；柱盘12与旋转筒13之间有间隙，为第三磁流变阻尼通道III，第三磁流变阻尼通道内充满磁流变液；柱盘12的外侧开有两条相平行的凹槽，为分别为第一凹槽和第二凹槽；第一凹槽内固定有第二线圈122；第二凹槽内固定有第三线圈123；柱盘12上端开有半环形液流通道121，环形液流通道121与转轴1上的螺旋槽12相通，螺旋槽12的上端与环形液流通道121之间的间隙，为第四磁流变阻尼通道IV，第四磁流变阻尼通道内充满磁流变液。螺旋槽12的下端与第三磁流变阻尼通道III相通。
第三磁流变阻尼发生装置C内设有下环形内挡板16、第四线圈15、下旋转圆盘14；下旋转圆盘14安装在转轴上，位于下盖板7和外筒5的底部外侧之间，下旋转圆盘14随转轴一起转动；下环形外挡板6和下环形内挡板16之间形成线槽，线槽内固定第四线圈15；下旋转圆盘14和外筒的底部外侧、下盖板、下环形内挡板之间有间隙，为第五磁流变阻尼通道V，第五磁流变阻尼通道内充满磁流变液。
第二磁流变阻尼通道II和第三磁流变阻尼通道III通过第四磁流变阻尼通道IV，实现了两者之间相通。

Claims (6)

1.一种螺旋槽式磁流变阻尼器，其特征在于：包括转轴、上盖板、中间盖板、上环形外挡板、外筒、下环形挡板和下盖板；转轴至上而下依次穿过上盖板、中间盖板、外筒和下盖板；转轴的中间段开有螺旋槽；上盖板、中间盖板和上环形外挡板构成第一磁流变阻尼发生装置；外筒和中间盖板构成第二磁流变阻尼发生装置；外筒的底部、下环形挡板和下盖板构成第三磁流变阻尼发生装置；第一磁流变阻尼发生装置和第三磁流变阻尼发生装置的结构相同；
其中，所述的第一磁流变阻尼发生装置内设有环形内挡板、第一线圈、旋转圆盘；旋转圆盘安装在所述的转轴上，位于上盖板和中间盖板之间，旋转圆盘随转轴一起转动；所述的上环形外挡板和上环形内挡板之间形成线槽，线槽内固定第一线圈；旋转圆盘和中间盖板、上盖板、环形内挡板之间有间隙，为第一磁流变阻尼通道，第一磁流变阻尼通道内充满磁流变液；
所述的第二磁流变阻尼发生装置内设有旋转筒和柱盘；旋转筒的端部开有轴承腔，通过轴承固定在所述的转轴上；外筒和旋转筒之间有间隙，为第二磁流变阻尼通道，第二磁流变阻尼通道内充满磁流变液；柱盘过盈固定在所述的转轴上；柱盘与旋转筒之间有间隙，为第三磁流变阻尼通道，第三磁流变阻尼通道内充满磁流变液；所述的柱盘外侧开有凹槽，凹槽内设有第二线圈；柱盘上端开有环形液流通道，环形液流通道与所述的转轴上的螺旋槽相通，螺旋槽与环形液流通道之间的间隙，为第四磁流变阻尼通道，第四磁流变阻尼通道内充满磁流变液；
所述的第三磁流变阻尼发生装置内设有下环形内挡板、第四线圈、下旋转圆盘；下旋转圆盘安装在所述的转轴上，位于下盖板和外筒的底部外侧之间，下旋转圆盘随转轴一起转动；所述的下环形外挡板和下环形内挡板之间形成线槽，线槽内固定第四线圈；下旋转圆盘和外筒的底部外侧、下盖板、下环形内挡板之间有间隙，为第五磁流变阻尼通道，第五磁流变阻尼通道内充满磁流变液。
2.根据权利要求1所述的一种螺旋槽式磁流变阻尼器，其特征在于，所述的柱盘上端开有半环形液流通道。
3.根据权利要求1所述的一种螺旋槽式磁流变阻尼器，其特征在于所述的转轴的螺旋槽的下端与第三磁流变阻尼通道相通。
4.根据权利要求1所述的一种螺旋槽式磁流变阻尼器，其特征在于所述的第二磁流变阻尼通道、第三磁流变阻尼通道通过第四磁流变阻尼通道，实现了三者之间相通。
5.根据权利要求1所述的一种螺旋槽式磁流变阻尼器，其特征在于所述的柱盘外侧开有两条相平行的凹槽，为分别为第一凹槽和第二凹槽；第一凹槽内固定有第二线圈；第二凹槽内固定有第三线圈。
6.根据权利要求1或5所述的一种螺旋槽式磁流变阻尼器，其特征在于所述的第一线圈从上盖板的端孔引出；第四线圈从下盖板上的端孔引出；第二线圈和第三线圈由转轴上的引线孔引出；所有线圈连接外界控制器，控制每个线圈电流，实现分级控制。
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