CN205118105U - 一种具有并联式液流通道的磁流变阻尼器 - Google Patents
一种具有并联式液流通道的磁流变阻尼器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种具有并联式液流通道的磁流变阻尼器,主要由活塞杆、阻尼器端盖、阻尼器缸体、活塞头、活塞头端盖、活塞套筒、浮动活塞及励磁线圈等组成。活塞头外表面和活塞套筒Ⅲ内表面、活塞套筒Ⅲ外表面和活塞套筒Ⅱ内表面、活塞套筒Ⅱ外表面和活塞套筒Ⅰ内表面之间形成3个并联式液流通道，并在磁场作用下构成6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屈服应力增加，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。本实用新型在不增加外形尺寸的前提下，通过3个并联式液流通道有效增加了输出阻尼力，特别适用于铁路、交通等行业减振系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种磁流变阻尼器，尤其涉及一种具有并联式液流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。
目前所设计的磁流变阻尼器有效工作阻尼间隙大多为单一圆环形液流阻尼间隙，并且是通过以下两种方法来提高磁流变阻尼器输出阻尼力的可调范围。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。第二就是保持有效阻尼间隙的宽度，增加励磁电流的大小，从而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相应增加。
因此，设计一种结构相对紧凑、输出阻尼力大、阻尼力控制范围宽的磁流变阻尼器，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具有并联式液流通道的磁流变阻尼器。在常规阻尼器活塞中设有3个活塞套筒，使得活塞头外表面和活塞套筒Ⅲ内表面、活塞套筒Ⅲ外表面和活塞套筒Ⅱ内表面、活塞套筒Ⅱ外表面和活塞套筒Ⅰ内表面之间形成3个并联式液流通道，并在磁场作用下构成6段有效阻尼间隙。当给励磁线圈通电时，流经6段有效阻尼间隙内的磁流变液产生的屈服应力比单一圆环形液流阻尼间隙通道处的屈服应力大大增加，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，在不增加阻尼间隙长度和电流的前提下，通过并联设置3个液流通道，有效增大了阻尼间隙处的磁感应强度利用率和屈服应力，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)、螺钉Ⅱ(4)、密封圈Ⅱ(5)、励磁线圈(6)、活塞头(7)、螺钉Ⅲ(8)、活塞头右端盖(9)、螺母(10)、浮动活塞(11)、密封圈Ⅲ(12)、右吊耳(13)、阻尼器右端盖(14)、螺钉Ⅳ(15)、密封圈Ⅳ(16)、阻尼器缸体(17)、活塞套筒Ⅰ(18)、活塞套筒Ⅱ(19)、活塞套筒Ⅲ(20)、活塞头左端盖(21)、密封圈Ⅴ(22)、阻尼器左端盖(23)以及左吊耳(24)；活塞杆(1)左端与左吊耳(24)通过螺纹紧固连接；阻尼器左端盖(23)中间加工有圆形通孔，活塞杆(1)与阻尼器左端盖(23)圆形通孔内表面间隙配合；活塞杆(1)与阻尼器左端盖(23)圆形通孔内表面通过密封圈Ⅰ(2)进行密封；阻尼器左端盖(23)与阻尼器缸体(17)左端面间隙配合，阻尼器左端盖(23)与阻尼器缸体(17)通过螺钉Ⅰ(3)固定连接；阻尼器左端盖(23)与阻尼器缸体(17)之间通过密封圈Ⅴ(22)进行密封；活塞头左端盖(21)与活塞套筒Ⅰ(18)通过螺钉Ⅱ(4)固定连接；活塞头右端盖(9)与活塞套筒Ⅰ(18)通过螺钉Ⅲ(8)固定连接；活塞套筒Ⅱ(19)左端面和右端面分别加工有环形凸起；活塞套筒Ⅱ(19)左端面环形凸起与活塞头左端盖(21)加工的环形凹槽过盈配合；活塞套筒Ⅱ(19)右端面环形凸起与活塞头右端盖(9)加工的环形凹槽过盈配合；活塞套筒Ⅲ(20)左端面和右端面分别加工有环形凸起；活塞套筒Ⅲ(20)左端面环形凸起与活塞头左端盖(21)加工的环形凹槽过盈配合；活塞套筒Ⅲ(20)右端面环形凸起与活塞头右端盖(9)加工的环形凹槽过盈配合；活塞杆(1)右端加工有外螺纹；活塞头左端盖(21)中心加工有通孔；活塞头(7)左端面中心加工有内螺纹孔；活塞杆(1)与活塞头左端盖(21)过盈配合；活塞杆(1)与活塞头(7)通过螺纹紧固连接；活塞头(7)右端外表面加工有外螺纹；活塞头(7)与螺母(10)进行螺纹紧固连接；活塞套筒Ⅰ(18)与阻尼器缸体(17)通过密封圈Ⅱ(5)进行密封；活塞头(7)外表面和活塞套筒Ⅲ(20)内表面之间设有供磁流变液通过的径向厚度为1.0mm的圆环形液流通道C；活塞头左端盖(21)加工有4个周向均匀布置的腰形通孔J，活塞头右端盖(9)加工有4个周向均匀布置的腰形通孔G；腰形通孔G、圆环形液流通道C和腰形通孔J共同组成磁流变液流经的液流通道(25)；活塞套筒Ⅲ(20)外表面和活塞套筒Ⅱ(19)内表面之间设有供磁流变液通过的径向厚度为1.0mm的圆环形液流通道B；活塞头左端盖(21)加工有4个周向均匀布置的腰形通孔I，活塞头右端盖(9)加工有4个周向均匀布置的腰形通孔F；腰形通孔F、圆环形液流通道B和腰形通孔I共同组成磁流变液流经的液流通道(26)；活塞套筒Ⅱ(19)外表面和活塞套筒Ⅰ(18)内表面之间设有供磁流变液通过的径向厚度为1.0mm的圆环形液流通道A；活塞头左端盖(21)加工有4个周向均匀布置的腰形通孔H，活塞头右端盖(9)加工有4个周向均匀布置的腰形通孔E；腰形通孔E、圆环形液流通道A和腰形通孔H共同组成磁流变液流经的液流通道(27)；浮动活塞(11)外表面与阻尼器缸体(17)内表面间隙配合；浮动活塞(11)与阻尼器缸体(17)通过密封圈Ⅳ(16)进行密封；阻尼器右端盖(14)与阻尼器缸体(17)右端面间隙配合，阻尼器右端盖(14)与阻尼器缸体(17)通过螺钉Ⅳ(15)固定连接；阻尼器右端盖(14)与阻尼器缸体(17)通过密封圈Ⅲ(12)进行密封；阻尼器右端盖(14)右端与右吊耳(13)通过螺纹固定连接；励磁线圈(6)缠绕在活塞头(7)的凹槽内；励磁线圈(6)的两根引线由活塞头(7)中的引线槽及活塞头左端盖(21)相对应的引线孔K孔中引出，并经过活塞杆(1)中的引线孔引出。阻尼器左端盖(23)、活塞头左端盖(21)以及阻尼器缸体(17)之间围成封闭容腔Ⅰ；活塞头右端盖(9)、阻尼器缸体(17)以及浮动活塞(11)之间围成封闭容腔Ⅱ；浮动活塞(11)、阻尼器缸体(17)以及阻尼器右端盖(14)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内的磁流变液经过液流通道(25)、液流通道(26)和液流通道(27)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内的磁流变液经过液流通道(25)、液流通道(26)和液流通道(27)进入封闭容腔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(11)会通过轴向方向的左右浮动来实现体积补偿。活塞头左端盖(21)、活塞头(7)、活塞套筒Ⅰ(18)、活塞套筒Ⅱ(19)、活塞套筒Ⅲ(20)以及活塞头右端盖(9)分别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中设有3个活塞套筒，使得活塞头和活塞套筒Ⅰ、活塞套筒Ⅰ和活塞套筒Ⅱ、活塞套筒Ⅱ和活塞套筒Ⅲ之间构成3个并联式液流通道，形成6段有效阻尼间隙，增加了液流阻尼通道的剪切面积。在励磁线圈产生的磁场作用下，流经6段阻尼间隙的磁流变液剪切应力由于剪切面积的增加使得阻尼力大幅度增大，从而在阻尼器封闭容腔Ⅰ和封闭容腔Ⅱ之间形成较大压力差。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场的利用效率，保证了阻尼器能够输出足够大的阻尼力。
(2)与单一圆环形液流通道的磁流变阻尼器相比，本实用新型阻尼器采用3条并联式液流通道，形成6段有效阻尼间隙，在不增加磁流变阻尼器长度的前提下，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头左端盖、活塞头、活塞套筒Ⅰ、活塞套筒Ⅱ、活塞套筒Ⅲ以及活塞头右端盖分别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6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A-A剖视图。
图5是本实用新型活塞头右端盖右视图。
图6是本实用新型活塞头左端盖左视图。
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Ⅰ2、螺钉Ⅰ3、螺钉Ⅱ4、密封圈Ⅱ5、励磁线圈6、活塞头7、螺钉Ⅲ8、活塞头右端盖9、螺母10、浮动活塞11、密封圈Ⅲ12、右吊耳13、阻尼器右端盖14、螺钉Ⅳ15、密封圈Ⅳ16、阻尼器缸体17、活塞套筒Ⅰ18、活塞套筒Ⅱ19、活塞套筒Ⅲ20、活塞头左端盖21、密封圈Ⅴ22、阻尼器左端盖23以及左吊耳24。
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3个并联式的液流通道25、液流通道26和液流通道27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。其中，圆环形液流通道C右端和腰形通孔G构成第一段有效阻尼间隙28；圆环形液流通道B右端和腰形通孔F构成第二段有效阻尼间隙29；圆环形液流通道A右端和腰形通孔E构成第三段有效阻尼间隙30；圆环形液流通道C左端和腰形通孔J构成第四段有效阻尼间隙31；圆环形液流通道B左端和腰形通孔I构成第五段有效阻尼间隙32；圆环形液流通道A左端和腰形通孔H构成第六段有效阻尼间隙33.
图4是本实用新型A-A剖视图。其中，活塞头7外表面和活塞套筒Ⅲ20内表面之间形成圆环形液流通道C；活塞套筒Ⅲ20外表面和活塞套筒Ⅱ19内表面之间形成圆环形液流通道B；活塞套筒Ⅱ19外表面和活塞套筒Ⅰ18内表面之间形成圆环形液流通道A；活塞套筒Ⅰ18外表面与阻尼器缸体17内表面之间设有圆环形间隙D。
图5是本实用新型活塞头右端盖右视图。其中，与液流通道A相对应的位置加工有4个周向均匀布置的腰形通孔E；与液流通道B相对应的位置加工有4个周向均匀布置的腰形通孔F；与液流通道C相对应的位置加工有4个周向均匀布置的腰形通孔G；腰形通孔E、腰形通孔F和腰形通孔G形成磁流变液进出通道。
图6是本实用新型活塞头左端盖左视图。其中，与液流通道A相对应的位置加工有4个周向均匀布置的腰形通孔H；与液流通道B相对应的位置加工有4个周向均匀布置的腰形通孔I；与液流通道C相对应的位置加工有4个周向均匀布置的腰形通孔J；腰形通孔H、腰形通孔I和腰形通孔J形成磁流变液进出通道。K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6通入一定大小的电流时，由于3条并联式液流通道形成了6段有效阻尼间隙，从而增加了有效阻尼间隙通道处的剪切面积，使得该处的磁力线作用面积增大，并且磁场的利用效率也相应增加，使得屈服应力也随之增大，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6中电流大小，可改变阻尼间隙处磁流变液的屈服应力，达到所需的可控输出阻尼力。
Claims (3)
1.一种具有并联式液流通道的磁流变阻尼器，其特征在于包括：活塞杆(1)、密封圈Ⅰ(2)、螺钉Ⅰ(3)、螺钉Ⅱ(4)、密封圈Ⅱ(5)、励磁线圈(6)、活塞头(7)、螺钉Ⅲ(8)、活塞头右端盖(9)、螺母(10)、浮动活塞(11)、密封圈Ⅲ(12)、右吊耳(13)、阻尼器右端盖(14)、螺钉Ⅳ(15)、密封圈Ⅳ(16)、阻尼器缸体(17)、活塞套筒Ⅰ(18)、活塞套筒Ⅱ(19)、活塞套筒Ⅲ(20)、活塞头左端盖(21)、密封圈Ⅴ(22)、阻尼器左端盖(23)以及左吊耳(24)；活塞杆(1)左端与左吊耳(24)通过螺纹紧固连接；阻尼器左端盖(23)中间加工有圆形通孔，活塞杆(1)与阻尼器左端盖(23)圆形通孔内表面间隙配合；活塞杆(1)与阻尼器左端盖(23)圆形通孔内表面通过密封圈Ⅰ(2)进行密封；阻尼器左端盖(23)与阻尼器缸体(17)左端面间隙配合，阻尼器左端盖(23)与阻尼器缸体(17)通过螺钉Ⅰ(3)固定连接；阻尼器左端盖(23)与阻尼器缸体(17)之间通过密封圈Ⅴ(22)进行密封；活塞头左端盖(21)与活塞套筒Ⅰ(18)通过螺钉Ⅱ(4)固定连接；活塞头右端盖(9)与活塞套筒Ⅰ(18)通过螺钉Ⅲ(8)固定连接；活塞套筒Ⅱ(19)左端面和右端面分别加工有环形凸起；活塞套筒Ⅱ(19)左端面环形凸起与活塞头左端盖(21)加工的环形凹槽过盈配合；活塞套筒Ⅱ(19)右端面环形凸起与活塞头右端盖(9)加工的环形凹槽过盈配合；活塞套筒Ⅲ(20)左端面和右端面分别加工有环形凸起；活塞套筒Ⅲ(20)左端面环形凸起与活塞头左端盖(21)加工的环形凹槽过盈配合；活塞套筒Ⅲ(20)右端面环形凸起与活塞头右端盖(9)加工的环形凹槽过盈配合；活塞杆(1)右端加工有外螺纹；活塞头左端盖(21)中心加工有通孔；活塞头(7)左端面中心加工有内螺纹孔；活塞杆(1)与活塞头左端盖(21)过盈配合；活塞杆(1)与活塞头(7)通过螺纹紧固连接；活塞头(7)右端外表面加工有外螺纹；活塞头(7)与螺母(10)进行螺纹紧固连接；活塞套筒Ⅰ(18)与阻尼器缸体(17)通过密封圈Ⅱ(5)进行密封；活塞头(7)外表面和活塞套筒Ⅲ(20)内表面之间设有供磁流变液通过的径向厚度为1.0mm的圆环形液流通道C；活塞头左端盖(21)加工有4个周向均匀布置的腰形通孔J，活塞头右端盖(9)加工有4个周向均匀布置的腰形通孔G；腰形通孔G、圆环形液流通道C和腰形通孔J共同组成磁流变液流经的液流通道(25)；活塞套筒Ⅲ(20)外表面和活塞套筒Ⅱ(19)内表面之间设有供磁流变液通过的径向厚度为1.0mm的圆环形液流通道B；活塞头左端盖(21)加工有4个周向均匀布置的腰形通孔I，活塞头右端盖(9)加工有4个周向均匀布置的腰形通孔F；腰形通孔F、圆环形液流通道B和腰形通孔I共同组成磁流变液流经的液流通道(26)；活塞套筒Ⅱ(19)外表面和活塞套筒Ⅰ(18)内表面之间设有供磁流变液通过的径向厚度为1.0mm的圆环形液流通道A；活塞头左端盖(21)加工有4个周向均匀布置的腰形通孔H，活塞头右端盖(9)加工有4个周向均匀布置的腰形通孔E；腰形通孔E、圆环形液流通道A和腰形通孔H共同组成磁流变液流经的液流通道(27)；浮动活塞(11)外表面与阻尼器缸体(17)内表面间隙配合；浮动活塞(11)与阻尼器缸体(17)通过密封圈Ⅳ(16)进行密封；阻尼器右端盖(14)与阻尼器缸体(17)右端面间隙配合，阻尼器右端盖(14)与阻尼器缸体(17)通过螺钉Ⅳ(15)固定连接；阻尼器右端盖(14)与阻尼器缸体(17)通过密封圈Ⅲ(12)进行密封；阻尼器右端盖(14)右端与右吊耳(13)通过螺纹固定连接；励磁线圈(6)缠绕在活塞头(7)的凹槽内；励磁线圈(6)的两根引线由活塞头(7)中的引线槽及活塞头左端盖(21)相对应的引线孔K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所述的一种具有并联式液流通道的磁流变阻尼器，其特征在于：阻尼器左端盖(23)、活塞头左端盖(21)以及阻尼器缸体(17)之间围成封闭容腔Ⅰ；活塞头右端盖(9)、阻尼器缸体(17)以及浮动活塞(11)之间围成封闭容腔Ⅱ；浮动活塞(11)、阻尼器缸体(17)以及阻尼器右端盖(14)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内的磁流变液经过液流通道(25)、液流通道(26)和液流通道(27)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内的磁流变液经过液流通道(25)、液流通道(26)和液流通道(27)进入封闭容腔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(11)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所述的一种具有并联式液流通道的磁流变阻尼器，其特征在于：活塞头左端盖(21)、活塞头(7)、活塞套筒Ⅰ(18)、活塞套筒Ⅱ(19)、活塞套筒Ⅲ(20)以及活塞头右端盖(9)分别由低碳钢导磁材料制成；其余零件均由不导磁材料制成。
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|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20160330 Termination date: 20161109 |