CN204985492U - 一种液流通道设有凹槽的磁流变阻尼器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液流通道设有凹槽的磁流变阻尼器,主要由活塞杆、阻尼器端盖、阻尼器缸体、活塞头、活塞套筒、活塞端盖、浮动活塞、励磁线圈及吊耳等组成。活塞头左端面和右端面上分别加工有3个矩形凹槽，使得活塞头和活塞套筒之间的阻尼间隙形成带凹槽的液流通道，可构成两段有效阻尼间隙。当给励磁线圈通电时，流经有效阻尼间隙内的磁流变液粘度增加，屈服应力增强，从而在阻尼器封闭容腔Ⅰ和封闭容腔Ⅱ之间形成压力差。通过控制施加电流大小可实现对输出阻尼力的有效控制。该结构既保证了阻尼器能够输出足够大的阻尼力，同时使阻尼力可调范围大幅度增加。特别适用于铁路、交通等行业减振系统。

Description

一种液流通道设有凹槽的磁流变阻尼器

技术领域

本实用新型涉及一种磁流变阻尼器，尤其涉及一种液流通道设有凹槽的磁流变阻尼器。

背景技术

磁流变阻尼器所具有的毫秒级响应速度、大控制范围和大阻尼力输出的特点，使得它成为工业应用领域优秀的半主动执行器件。目前，磁流变阻尼器已广泛应用在建筑物及桥梁的减振抗震系统、铁路机车车辆及汽车悬架系统的减振等方面。

磁流变阻尼器结构设计时，首先应使磁流变液在磁流变阻尼器的有效阻尼间隙内的流动方向与磁场方向相互垂直；其次，在一定大小的供应电流条件下应使有效液流阻尼通道处的磁感应强度尽可能大。目前所设计的磁流变阻尼器有效工作阻尼间隙大多采用的是无凹槽的圆环形液流阻尼通道，并且是通过以下两种方法来提高磁流变阻尼器阻尼力的可调范围。一是在相同输入电流下，尽可能在磁流变液饱和范围内提高有效阻尼间隙内的磁感应强度。常用的方法是减小磁流变阻尼器的阻尼间隙宽度，但由于磁流变液久置未用再次启用时，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。第二就是有效阻尼间隙的宽度保持不变，增加励磁电流的大小，提高有效阻尼间隙处的磁流变液的剪切应力，但是由于供电电流增加会使阻尼器的能耗也会有所增加。

基于此，在实际设计过程中，想要同时增加有效阻尼间隙内的磁感应强度和提高有效阻尼间隙处的剪切应力比较困难。因此，设计一种性能稳定且结构相对紧凑的磁流变阻尼器，使磁流变阻尼器输出的阻尼力更大、阻尼力控制范围更宽，是进一步拓宽磁流变阻尼器工业应用的前提。

发明内容

为了克服背景技术中存在的问题及满足磁流变阻尼器实际使用要求，本实用新型提出一种液流通道设有凹槽的磁流变阻尼器。通过在活塞头左端面和右端面上分别加工3个矩形凹槽，使得活塞头和活塞套筒之间的阻尼间隙形成带凹槽的液流通道。在励磁线圈产生的磁场作用下，活塞头右端外表面和活塞套筒右端内表面间的液流通道构成第Ⅰ段轴向流动式带凹槽的阻尼间隙；活塞头左端外表面和活塞头套筒左端内表面间的液流通道构成第Ⅱ段轴向流动式带凹槽的阻尼间隙。当给励磁线圈通电时，两段带凹槽的有效阻尼间隙内会产生较无凹槽有效阻尼间隙大的磁场，流经两段有效阻尼间隙的磁流变液屈服应力增强，从而在阻尼器封闭容腔Ⅰ和封闭容腔Ⅱ之间形成较大的压力差。通过控制施加电流大小可实现输出阻尼力的有效控制。这种结构设计充分利用了磁力线的走向，在不减小阻尼间隙宽度的前提下，通过设置矩形凹槽有效增大了阻尼间隙处的磁感应强度和屈服应力，保证了阻尼器能够输出足够大的阻尼力，同时不会因阻尼间隙太窄而造成堵塞；使得磁流变阻尼器的性能更稳定、阻尼力动态调节范围更大，特别适用于铁路、交通等行业减振系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案包括：活塞杆(1)、密封圈Ⅰ(2)、螺钉Ⅰ(3)、活塞端盖(4)、密封圈Ⅱ(5)、活塞头(6)、浮动活塞(7)、密封圈Ⅲ(8)、右吊耳(9)、阻尼器右端盖(10)、螺钉Ⅱ(11)、密封圈Ⅳ(12)、阻尼器缸体(13)、励磁线圈(14)、活塞套筒(15)、螺钉Ⅲ(16)、螺钉Ⅳ(17)、密封圈Ⅴ(18)、阻尼器左端盖(19)以及左吊耳(20)；活塞杆(1)左端与左吊耳(20)通过螺纹紧固连接；阻尼器左端盖(19)中间加工有圆形通孔，活塞杆(1)与阻尼器左端盖(19)圆形通孔内表面间隙配合；活塞杆(1)与阻尼器左端盖(19)圆形通孔内表面通过密封圈Ⅰ(2)进行密封；阻尼器左端盖(19)与阻尼器缸体(13)左端面间隙配合，阻尼器左端盖(19)与阻尼器缸体(13)通过螺钉Ⅰ(3)固定连接；阻尼器左端盖(19)与阻尼器缸体(13)之间通过密封圈Ⅴ(18)进行密封；活塞杆(1)右端加工有外螺纹；活塞头(6)左端中心加工有内螺纹孔；活塞杆(1)与活塞头(6)通过螺纹紧固连接；活塞头(6)右端外表面加工有外螺纹；活塞套筒(15)右端内表面加工有内螺纹；活塞套筒(15)与活塞头(6)通过螺纹紧固连接；活塞端盖(4)加工有4个通孔，活塞头(6)左端加工有4个内螺纹孔，活塞端盖(4)和活塞头(6)通过螺钉Ⅳ(17)固定连接；活塞端盖(4)和活塞套筒(15)通过螺钉Ⅲ(16)固定连接；活塞套筒(15)和阻尼器缸体(13)通过密封圈Ⅱ(5)进行密封；活塞端盖(4)加工有4个周向均匀布置的腰形通孔E、F、G和H，形成磁流变液进出通道；活塞头(6)右端面加工有4个周向均匀布置的腰形通孔A、B、C和D，形成磁流变液进出通道；活塞头(6)径向圆周外表面和活塞套筒(15)径向圆周内表面之间设有供磁流变液通过的径向间隙，径向间隙厚度为1.0mm；活塞头(6)左端和右端圆周外表面分别加工有3个矩形凹槽；浮动活塞(7)外表面与阻尼器缸体(13)内表面间隙配合，浮动活塞(7)与阻尼器缸体(13)通过密封圈Ⅳ(12)密封；阻尼器右端盖(10)与阻尼器缸体(13)右端面间隙配合，阻尼器右端盖(10)与阻尼器缸体(13)通过螺钉Ⅱ(11)固定连接；阻尼器右端盖(10)与阻尼器缸体(13)通过密封圈Ⅲ(8)进行密封；阻尼器右端盖(10)右端与右吊耳(9)通过螺纹固定连接；励磁线圈(14)缠绕在活塞头(6)的凹槽内；励磁线圈(14)的两根引线由活塞头(6)中的引线孔及活塞端盖(4)相对应的引线孔I孔中引出，并经过活塞杆(1)中的引线孔引出。阻尼器左端盖(19)、活塞端盖(4)以及阻尼器缸体(13)之间围成封闭容腔Ⅰ；活塞头(6)、阻尼器缸体(13)以及浮动活塞(7)之间围成封闭容腔Ⅱ；浮动活塞(7)、阻尼器缸体(13)以及阻尼器右端盖(10)之间围成封闭容腔Ⅲ；封闭容腔Ⅰ和封闭容腔Ⅱ内填充磁流变液；封闭容腔Ⅲ内填充压缩气体；当活塞杆(1)沿轴向方向受拉伸时，封闭容腔Ⅰ内的磁流变液经过活塞端盖(4)的腰形通孔E、F、G和H，进入活塞头(6)和活塞套筒(15)之间形成的带矩形凹槽的液流通道，经过活塞头(6)的腰形通孔A、B、C和D进入封闭容腔Ⅱ；当活塞杆(1)沿轴向方向受压缩时，封闭容腔Ⅱ内的磁流变液经过活塞头(6)的腰形通孔A、B、C和D进入活塞头(6)和活塞套筒(15)之间形成的带矩形凹槽的液流通道，经过活塞端盖(4)的腰形通孔E、F、G和H进入容腔Ⅰ；活塞杆(1)沿轴向方向运动时，封闭容腔Ⅰ和封闭容腔Ⅱ的体积会发生相应变化，此时浮动活塞(7)会通过轴向方向的左右浮动来实现体积补偿。活塞端盖(4)、活塞头(6)以及活塞套筒(15)由低碳钢导磁材料制成；其余零件均由不导磁材料制成。

本实用新型与背景技术相比，具有的有益效果是：

(1)本实用新型磁流变阻尼器通过在活塞头左端面和右端面上分别加工3个矩形凹槽，使得活塞头和活塞套筒之间的阻尼间隙形成带凹槽的液流通道。在励磁线圈产生的磁场作用下，由活塞头与活塞套筒之间的有效液流阻尼通道构成第Ⅰ段轴向流动式阻尼间隙和第Ⅱ段轴向流动式阻尼间隙；当给励磁线圈通入电流时，设有矩形凹槽的两段有效阻尼间隙内将会产生较大的磁场强度，使流经两段阻尼间隙的磁流变液屈服应力增强，从而在阻尼器封闭容腔Ⅰ和封闭容腔Ⅱ之间形成压力差。通过控制施加电流大小可实现输出阻尼力的有效控制。在不增加励磁电流的前提下，有效增大了液流阻尼间隙处的磁感应强度，保证了阻尼器能够输出足够大的阻尼力。

(2)与传统未设有凹槽液流通道的磁流变阻尼器相比，本实用新型阻尼器采用设有凹槽的液流通道，在不增加磁流变阻尼器外部尺寸的前提下，在较小的励磁电流作用下具有较大的可控阻尼力，同时阻尼力动态调节范围更宽，特别适用于铁路、交通等行业减振系统。

(3)本实用新型磁流变阻尼器所用零件除了活塞端盖(4)、活塞套筒(15)以及活塞头(6)由低碳钢导磁材料制成外，其余零件均由不导磁材料制成。这种设计可有效保证磁力线尽可能集中分布在两段有效阻尼间隙内，充分发挥垂直磁场对磁流变液的作用，有效提高磁流变阻尼器的工作效率。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型活塞杆受压缩时磁流变液流经液流通道示意图。

图3是本实用新型磁力线分布及有效阻尼间隙示意图。

图4是本实用新型活塞头结构示意图。

图5是本实用新型活塞头右视图。

图6是本实用新型活塞端盖左视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，本实用新型包括：活塞杆(1)、密封圈Ⅰ(2)、螺钉Ⅰ(3)、活塞端盖(4)、密封圈Ⅱ(5)、活塞头(6)、浮动活塞(7)、密封圈Ⅲ(8)、右吊耳(9)、阻尼器右端盖(10)、螺钉Ⅱ(11)、密封圈Ⅳ(12)、阻尼器缸体(13)、励磁线圈(14)、活塞套筒(15)、螺钉Ⅲ(16)、螺钉Ⅳ(17)、密封圈Ⅴ(18)、阻尼器左端盖(19)以及左吊耳(20)。

图2是本实用新型活塞杆受压缩时磁流变液流经液流通道示意图。当活塞杆(1)沿轴向方向受压缩时，封闭容腔Ⅱ内的磁流变液经过活塞头(6)的腰形通孔A、B、C和D进入活塞头(6)和活塞套筒(15)之间形成的带矩形凹槽的液流通道，再经过活塞端盖(4)的腰形通孔E、F、G和H进入封闭容腔Ⅰ。

图3是本实用新型磁力线分布及有效阻尼间隙示意图。活塞头(6)右端外表面和活塞套筒(15)右端内表面之间的有效液流通道构成第Ⅰ段轴向流动式阻尼间隙；活塞头(6)左端外表面和活塞套筒(15)左端内表面之间的有效液流通道构成第Ⅱ段轴向流动式阻尼间隙；两段有效阻尼间隙的宽度均为1.0mm。

图4是本实用新型活塞头结构示意图。活塞头(6)左端面和右端面上分别加工3个矩形凹槽。

图5是本实用新型活塞头右视图。活塞头(6)右端面加工有4个周向均匀布置的腰形通孔A、B、C和D，形成磁流变液进出通道；

图6是本实用新型活塞端盖左视图。其中，4个周向均匀布置的腰形通孔E、F、G和H形成磁流变液进出通道；I孔为引线孔。

本实用新型工作原理如下：

如图1、图2、图3和图4所示，当给励磁线圈(14)通入一定大小的电流时，由于液流通道有效阻尼间隙处加工有矩形凹槽，使得该处的磁力线分布更集中，并且磁场强度也得到增强，同时屈服应力也相应增大，从而在封闭容腔Ⅰ和封闭容腔Ⅱ之间形成压力差。通过调节励磁线圈(14)中电流大小，可改变阻尼间隙处磁流变液的屈服应力，达到所需的输出阻尼力。

Claims (3)

1.一种液流通道设有凹槽的磁流变阻尼器，其特征在于包括：活塞杆(1)、密封圈Ⅰ(2)、螺钉Ⅰ(3)、活塞端盖(4)、密封圈Ⅱ(5)、活塞头(6)、浮动活塞(7)、密封圈Ⅲ(8)、右吊耳(9)、阻尼器右端盖(10)、螺钉Ⅱ(11)、密封圈Ⅳ(12)、阻尼器缸体(13)、励磁线圈(14)、活塞套筒(15)、螺钉Ⅲ(16)、螺钉Ⅳ(17)、密封圈Ⅴ(18)、阻尼器左端盖(19)以及左吊耳(20)；活塞杆(1)左端与左吊耳(20)通过螺纹紧固连接；阻尼器左端盖(19)中间加工有圆形通孔，活塞杆(1)与阻尼器左端盖(19)圆形通孔内表面间隙配合；活塞杆(1)与阻尼器左端盖(19)圆形通孔内表面通过密封圈Ⅰ(2)进行密封；阻尼器左端盖(19)与阻尼器缸体(13)左端面间隙配合，阻尼器左端盖(19)与阻尼器缸体(13)通过螺钉Ⅰ(3)固定连接；阻尼器左端盖(19)与阻尼器缸体(13)之间通过密封圈Ⅴ(18)进行密封；活塞杆(1)右端加工有外螺纹；活塞头(6)左端中心加工有内螺纹孔；活塞杆(1)与活塞头(6)通过螺纹紧固连接；活塞头(6)右端外表面加工有外螺纹；活塞套筒(15)右端内表面加工有内螺纹；活塞套筒(15)与活塞头(6)通过螺纹紧固连接；活塞端盖(4)加工有4个通孔，活塞头(6)左端加工有4个内螺纹孔，活塞端盖(4)和活塞头(6)通过螺钉Ⅳ(17)固定连接；活塞端盖(4)和活塞套筒(15)通过螺钉Ⅲ(16)固定连接；活塞套筒(15)和阻尼器缸体(13)通过密封圈Ⅱ(5)进行密封；活塞端盖(4)加工有4个周向均匀布置的腰形通孔E、F、G和H，形成磁流变液进出通道；活塞头(6)右端面加工有4个周向均匀布置的腰形通孔A、B、C和D，形成磁流变液进出通道；活塞头(6)径向圆周外表面和活塞套筒(15)径向圆周内表面之间设有供磁流变液通过的径向间隙，径向间隙厚度为1.0mm；活塞头(6)左端和右端圆周外表面分别加工有3个矩形凹槽；浮动活塞(7)外表面与阻尼器缸体(13)内表面间隙配合，浮动活塞(7)与阻尼器缸体(13)通过密封圈Ⅳ(12)密封；阻尼器右端盖(10)与阻尼器缸体(13)右端面间隙配合，阻尼器右端盖(10)与阻尼器缸体(13)通过螺钉Ⅱ(11)固定连接；阻尼器右端盖(10)与阻尼器缸体(13)通过密封圈Ⅲ(8)进行密封；阻尼器右端盖(10)右端与右吊耳(9)通过螺纹固定连接；励磁线圈(14)缠绕在活塞头(6)的凹槽内；励磁线圈(14)的两根引线由活塞头(6)中的引线孔及活塞端盖(4)相对应的引线孔I孔中引出，并经过活塞杆(1)中的引线孔引出。

2.根据权利要求1所述的一种液流通道设有凹槽的磁流变阻尼器，其特征在于：阻尼器左端盖(19)、活塞端盖(4)以及阻尼器缸体(13)之间围成封闭容腔Ⅰ；活塞头(6)、阻尼器缸体(13)以及浮动活塞(7)之间围成封闭容腔Ⅱ；浮动活塞(7)、阻尼器缸体(13)以及阻尼器右端盖(10)之间围成封闭容腔Ⅲ；封闭容腔Ⅰ和封闭容腔Ⅱ内填充磁流变液；封闭容腔Ⅲ内填充压缩气体；当活塞杆(1)沿轴向方向受拉伸时，封闭容腔Ⅰ内的磁流变液经过活塞端盖(4)的腰形通孔E、F、G和H，进入活塞头(6)和活塞套筒(15)之间形成的带矩形凹槽的液流通道，经过活塞头(6)的腰形通孔A、B、C和D进入封闭容腔Ⅱ；当活塞杆(1)沿轴向方向受压缩时，封闭容腔Ⅱ内的磁流变液经过活塞头(6)的腰形通孔A、B、C和D进入活塞头(6)和活塞套筒(15)之间形成的带矩形凹槽的液流通道，经过活塞端盖(4)的腰形通孔E、F、G和H进入容腔Ⅰ；活塞杆(1)沿轴向方向运动时，封闭容腔Ⅰ和封闭容腔Ⅱ的体积会发生相应变化，此时浮动活塞(7)会通过轴向方向的左右浮动来实现体积补偿。

3.根据权利要求1所述的一种液流通道设有凹槽的磁流变阻尼器，其特征在于：活塞端盖(4)、活塞头(6)以及活塞套筒(15)由低碳钢导磁材料制成；其余零件均由不导磁材料制成。