CN205118104U - 一种具有径向流和圆环流阻尼通道的磁流变阻尼器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有径向流和圆环流阻尼通道的磁流变阻尼器,主要由活塞杆、缸体、阀芯、阀套、导磁圆盘、定位圆盘、励磁线圈、活塞端盖、阻尼器端盖、浮动活塞及吊耳等组成。阀芯、导磁圆盘以及阀套之间的液流通道构成径向流动式阻尼通道和轴向流动式阻尼通道。当给励磁线圈导电时，两段阻尼通道内将产生一定大小的磁场，流经两段阻尼通道内的磁流变液粘度增大，屈服应力增强，从而在阻尼器容腔Ⅰ和容腔Ⅱ之间形成压力差。通过控制施加电流大小可实现阻尼力的有效控制。该磁流变阻尼器阻尼力动态调节范围大、结构简单且体积小，特别适用于铁路、汽车、桥梁等结构的减振抗震系统。

Description

一种具有径向流和圆环流阻尼通道的磁流变阻尼器

技术领域

本实用新型涉及一种磁流变阻尼器，尤其涉及一种具有径向流和圆环流阻尼通道的磁流变阻尼器。

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取得广泛应用。

现有磁流变阻尼器大多数都是单一通道的剪切式阻尼器，磁流变液的液流阻尼通道主要设置在线圈内部和线圈与缸体之间，需要保证磁场方向与磁流变液的流向相垂直，否则就不能达到最佳效果；在这个前提下，还要使液流阻尼通道的面积尽可能大，以获得足够的阻尼力，因此其体积一般比较大，且阻尼力可调范围比较窄。

磁流变阻尼器结构设计时，首先应使磁流变液在有效阻尼通道内的流动方向与磁场方向相互垂直；其次是尽可能使磁流变液在磁流变阻尼器内部的液流通道加长。目前所设计的磁流变阻尼器大多采用的是单一的圆环式液流阻尼通道，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。

基于此，在实际阻尼器结构设计过程中，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长度比较困难。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，是本行业亟需解决的问题。

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具有径向流和圆环流阻尼通道的磁流变阻尼器。在励磁线圈产生的磁场作用下，阀芯、导磁圆盘以及阀套之间的液流通道构成径向流动式阻尼通道和轴向流动式阻尼通道；两段阻尼通道的宽度均为1.0mm；当给励磁线圈通入电流时，两段阻尼通道内将产生一定大小的磁场，并且磁力线垂直穿过这两段阻尼通道，使得流经两段阻尼通道的磁流变液粘度增大，屈服应力增强，从而在阻尼器的容腔Ⅰ和容腔Ⅱ之间形成压力差，通过改变施加电流的大小，可实现磁流变阻尼器阻尼力的有效控制。这种结构设计充分利用了磁力线的走向，在不减小阻尼通道宽度的前提下，有效增大了阻尼长度及剪切面积，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。该磁流变阻尼器的阻尼力动态调节范围大、结构简单且体积小，特别适用于铁路、汽车、桥梁等结构的减振抗震系统。

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)、螺钉Ⅰ(2)、缸体(3)、螺钉Ⅱ(4)、阀芯(5)、阀套(6)、导磁圆盘(7)、螺钉Ⅲ(8)、活塞右端盖(9)、螺钉Ⅳ(10)、右吊耳(11)、阻尼器右端盖(12)、浮动活塞(13)、螺钉Ⅴ(14)、垫片(15)、定位圆盘(16)、励磁线圈(17)、活塞左端盖(18)、阻尼器左端盖(19)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)中间设有圆形通孔，活塞杆(1)外表面与阻尼器左端盖(2)圆形通孔内表面间隙配合，活塞杆(1)外表面与阻尼器左端盖(2)圆形通孔内表面通过密封圈进行密封；活塞杆(1)右端加工有外螺纹，活塞左端盖(18)中间加工有螺纹通孔，活塞杆(1)右端与活塞左端盖(18)通过螺纹刚性连接；阻尼器左端盖(19)与缸体(3)通过螺钉Ⅰ(2)固定连接；阻尼器左端盖(19)与缸体(3)之间通过密封圈进行密封；活塞左端盖(18)右端面和阀套(6)左端面接触，活塞左端盖(18)和阀套(6)通过螺钉Ⅱ(4)固定连接；阀套(6)外表面与缸体(3)内表面间隙配合，阀套(6)外表面与缸体(3)内表面之间通过密封圈进行密封；阀芯(5)左端面与活塞左端盖(18)右端面接触，阀芯(5)与活塞左端盖(18)通过密封圈进行密封；阀芯(5)中间加工有圆形通孔；阀芯(5)右端加工有外螺纹，定位圆盘(16)加工有内螺纹通孔，定位圆盘(16)和阀芯(5)通过螺纹固定连接；定位圆盘(16)和阀芯(5)之间围成的凹槽构成绕线槽，励磁线圈(17)缠绕在绕线槽内；励磁线圈(17)的两根引线由阀芯(5)中的引线孔及活塞左端盖(18)相对应的引线孔中引出，并经过活塞杆(1)上的引线孔引出阻尼器外；定位圆盘(16)与阀套(6)径向间隙配合，定位圆盘(16)与阀套(6)通过密封圈进行密封；导磁圆盘(7)左端面与阀芯(5)右端面之间配有垫片(15)，垫片(15)的宽度为1.0mm；导磁圆盘(7)、垫片(15)以及阀芯(5)通过螺钉Ⅴ(14)固定连接；导磁圆盘(7)径向圆周表面和阀套(6)内表面之间留有供磁流变液通过的径向间隙，径向间隙宽度为1.0mm；活塞右端盖(9)左端面和阀套(6)右端面接触，活塞右端盖(9)和阀套(6)通过螺钉Ⅲ(8)固定连接；活塞右端盖(9)中间加工有圆形通孔；活塞右端盖(9)与阀套(6)通过密封圈进行密封；浮动活塞(13)外表面与缸体(3)内表面间隙配合，浮动活塞(13)与缸体(3)通过密封圈进行密封；阻尼器右端盖(12)左端面与缸体(3)右端面间隙配合，阻尼器右端盖(12)与缸体(3)通过螺钉Ⅳ(10)固定连接；阻尼器右端盖(12)与缸体(3)通过密封圈进行密封；阻尼器右端盖(12)右端与右吊耳(11)通过螺纹固定连接；阀芯(5)、阀套(6)以及导磁圆盘(7)由低碳钢导磁材料制成；其余零件均由不锈钢不导磁材料制成；阻尼器左端盖(19)、缸体(3)以及活塞左端盖(18)之间围成容腔Ⅰ；活塞右端盖(9)、缸体(3)以及浮动活塞(13)之间围成容腔Ⅱ；浮动活塞(13)、缸体(3)以及阻尼器右端盖(12)之间围成容腔Ⅲ；容腔Ⅰ和容腔Ⅱ内分别填充磁流变液；容腔Ⅲ内填充压缩气体。

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的阀芯、导磁圆盘以及阀套之间的液流通道构成径向流动式阻尼通道和轴向流动式阻尼通道；当给励磁线圈通入电流时，两段阻尼通道内将产生一定大小的磁场，并且磁力线垂直穿过这两段阻尼通道，使得流经两段阻尼通道的磁流变液粘度增大，屈服应力增强，从而在阻尼器的容腔Ⅰ和容腔Ⅱ之间形成压力差。通过改变施加电流的大小，可实现磁流变阻尼器阻尼力的有效控制。这种结构设计充分利用了磁力线的走向，在不减小阻尼通道宽度的前提下，有效增大了阻尼长度及剪切面积，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。该磁流变阻尼器的阻尼力动态调节范围大、结构简单且体积小，特别适用于铁路、汽车、桥梁等结构的减振抗震系统。

(2)与传统单一圆环流动式液流通道或径向流动式液流通道的磁流变阻尼器相比，本实用新型磁流变阻尼器采用径向流和圆环流混合流动式液流通道，在不增加磁流变阻尼器外部尺寸的前提下，采用较小的励磁电流就可输出较大的可控阻尼力，同时阻尼力动态调节范围更宽，特别适用于铁路、汽车、桥梁等结构的减振抗震系统。

(3)本实用新型磁流变阻尼器所用零件除了导磁圆盘、阀套以及阀芯由低碳钢导磁材料制成外，其余零件均由不锈钢不导磁材料制成。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通道内，充分发挥垂直磁场对磁流变液的作用，提高磁流变阻尼器的效率，并有效降低磁流变阻尼器的能耗。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型磁力线分布及阻尼通道分布示意图。

图3是本实用新型活塞杆受拉时磁流变液流经液流通道示意图。

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、螺钉Ⅰ2、缸体3、螺钉Ⅱ4、阀芯5、阀套6、导磁圆盘7、螺钉Ⅲ8、活塞右端盖9、螺钉Ⅳ10、右吊耳11、阻尼器右端盖12、浮动活塞13、螺钉Ⅴ14、垫片15、定位圆盘16、励磁线圈17、活塞左端盖18、阻尼器左端盖19及左吊耳20。

图2所示是本实用新型磁力线分布及阻尼通道分布示意图。导磁圆盘7、阀套6以及阀芯5之间的液流通道构成径向流动式阻尼通道和圆环流动式阻尼通道；其中Ⅳ为径向流动式阻尼通道，Ⅴ为圆环流动式阻尼通道；两段阻尼通道的宽度均为1.0mm。励磁线圈17和阀芯5为磁场发生的内磁路，磁场开始于阀芯17，依次穿过径向流动式阻尼通道、导磁圆盘7及圆环流动式阻尼通道，沿着阀套6再返回阀芯5，形成闭合回路。

图3是本实用新型活塞杆受拉时磁流变液流经液流通道示意图。当活塞杆1受拉时，磁流变阻尼器容腔Ⅰ内的磁流变液经过活塞杆右端周向均布的A孔和B孔进入活塞杆的C孔，并通过阀芯5中的圆形通孔，依次进入径向流动式阻尼通道和圆环流动式阻尼通道；然后通过阻尼器左端盖19的中间通孔进入容腔Ⅱ内。

本实用新型工作原理如下：

如图1、图2和图3所示，当给励磁线圈17通入一定大小的电流时，由于磁场作用，径向流动式阻尼通道和圆环流动式阻尼通道处的磁流变液其粘度会增大，屈服应力增强。磁流变液流过这两段阻尼通道，就必须克服这种链状排列的分子间的力，从而导致磁流变液流经阀的阻力增大，可减慢或阻止液体的流动，并使得容腔Ⅰ和容腔Ⅱ之间产生压力差。通过调节励磁线圈17中电流大小，可改变磁流变液的屈服应力，以达到所需的输出阻尼力。

Claims (3)

1.一种具有径向流和圆环流阻尼通道的磁流变阻尼器，其特征在于包括：活塞杆(1)、螺钉Ⅰ(2)、缸体(3)、螺钉Ⅱ(4)、阀芯(5)、阀套(6)、导磁圆盘(7)、螺钉Ⅲ(8)、活塞右端盖(9)、螺钉Ⅳ(10)、右吊耳(11)、阻尼器右端盖(12)、浮动活塞(13)、螺钉Ⅴ(14)、垫片(15)、定位圆盘(16)、励磁线圈(17)、活塞左端盖(18)、阻尼器左端盖(19)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)中间设有圆形通孔，活塞杆(1)外表面与阻尼器左端盖(2)圆形通孔内表面间隙配合，活塞杆(1)外表面与阻尼器左端盖(2)圆形通孔内表面通过密封圈进行密封；活塞杆(1)右端加工有外螺纹，活塞左端盖(18)中间加工有螺纹通孔，活塞杆(1)右端与活塞左端盖(18)通过螺纹刚性连接；阻尼器左端盖(19)与缸体(3)通过螺钉Ⅰ(2)固定连接；阻尼器左端盖(19)与缸体(3)之间通过密封圈进行密封；活塞左端盖(18)右端面和阀套(6)左端面接触，活塞左端盖(18)和阀套(6)通过螺钉Ⅱ(4)固定连接；阀套(6)外表面与缸体(3)内表面间隙配合，阀套(6)外表面与缸体(3)内表面之间通过密封圈进行密封；阀芯(5)左端面与活塞左端盖(18)右端面接触，阀芯(5)与活塞左端盖(18)通过密封圈进行密封；阀芯(5)中间加工有圆形通孔；阀芯(5)右端加工有外螺纹，定位圆盘(16)加工有内螺纹通孔，定位圆盘(16)和阀芯(5)通过螺纹固定连接；定位圆盘(16)和阀芯(5)之间围成的凹槽构成绕线槽，励磁线圈(17)缠绕在绕线槽内；励磁线圈(17)的两根引线由阀芯(5)中的引线孔及活塞左端盖(18)相对应的引线孔中引出，并经过活塞杆(1)上的引线孔引出阻尼器外；定位圆盘(16)与阀套(6)径向间隙配合，定位圆盘(16)与阀套(6)通过密封圈进行密封；导磁圆盘(7)左端面与阀芯(5)右端面之间配有垫片(15)，垫片(15)的宽度为1.0mm；导磁圆盘(7)、垫片(15)以及阀芯(5)通过螺钉Ⅴ(14)固定连接；导磁圆盘(7)径向圆周表面和阀套(6)内表面之间留有供磁流变液通过的径向间隙，径向间隙宽度为1.0mm；活塞右端盖(9)中间加工有圆形通孔；活塞右端盖(9)左端面和阀套(6)右端面接触，活塞右端盖(9)和阀套(6)通过螺钉Ⅲ(8)固定连接；活塞右端盖(9)与阀套(6)通过密封圈进行密封；浮动活塞(13)外表面与缸体(3)内表面间隙配合，浮动活塞(13)与缸体(3)通过密封圈进行密封；阻尼器右端盖(12)左端面与缸体(3)右端面间隙配合，阻尼器右端盖(12)与缸体(3)通过螺钉Ⅳ(10)固定连接；阻尼器右端盖(12)与缸体(3)通过密封圈进行密封；阻尼器右端盖(12)右端与右吊耳(11)通过螺纹固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有径向流和圆环流阻尼通道的磁流变阻尼器，其特征在于：阀芯(5)、阀套(6)以及导磁圆盘(7)由低碳钢导磁材料制成；其余零件均由不锈钢不导磁材料制成。

3.根据权利要求1所述的一种具有径向流和圆环流阻尼通道的磁流变阻尼器，其特征在于：阻尼器左端盖(19)、缸体(3)以及活塞左端盖(18)之间围成容腔Ⅰ；活塞右端盖(9)、缸体(3)以及浮动活塞(13)之间围成容腔Ⅱ；浮动活塞(13)、缸体(3)以及阻尼器右端盖(12)之间围成容腔Ⅲ；容腔Ⅰ和容腔Ⅱ内分别填充磁流变液；容腔Ⅲ内填充压缩气体。