CN210034268U

CN210034268U - 一种半主动型磁流变液固混合隔振器

Info

Publication number: CN210034268U
Application number: CN201920109681.3U
Authority: CN
Inventors: 刘彦琦; 曹东兴; 王好奎; 张伟
Original assignee: Beijing University of Technology; Beijing Municipal Institute of Labour Protection
Current assignee: Beijing University of Technology; Beijing Municipal Institute of Labour Protection
Priority date: 2019-01-23
Filing date: 2019-01-23
Publication date: 2020-02-07
Anticipated expiration: 2029-01-23

Abstract

一种半主动型磁流变液固混合隔振器，属于低频振动控制技术领域，由隔振模块和能量循环模块组成。隔振模块由波纹管和磁流变阻尼器构成，能量循环模块由下端板内的压电叠堆和磁流变阻尼器构成。装置主要由波纹管、承载板、支承连杆、上端盖、下端盖、底板、螺栓、磁流变阻尼器、U型扣、压电叠堆和柔性块组成。支承连杆与承载板螺纹连接同时与下端盖连接，下端盖与波纹管焊接，波纹管与上端盖为螺纹连接，上端盖与底板之间采用U型扣与磁流变阻尼器螺栓相连。当荷载作用于承载板时，通过连杆的传力作用传递至波纹管，波纹管内充满不可压缩的液体和弹性单元体来提供刚度变化，同时磁流变阻尼器提供合适的阻尼力，以此完成低频隔振。

Description

一种半主动型磁流变液固混合隔振器

技术领域

本实用新型涉及一种低频隔振域的半主动型磁流变液固混合隔振机构，本实用新型可广泛的用于轨道交通、精密仪器和车辆等低频振动的控制领域。

背景技术

振动在工程中无处不在的，困扰人们的生活且危害安全。如轨道交通产生的低频环境振动。针对这类问题，人们长期以来控制振动问题的方法有：消除激励源的振动强度，防止共振，安装隔振器。由于激励源的复杂性，隔振器成为了人们控制振动的首选。根据减振理论，只有

时隔振系统才会有隔振效果，传统的线性隔振器在面临固有频率低的情况下，却又无法满足大承载的要求，因此具有高静刚度、低动刚度的新型隔振器应运而生。

目前，基于负刚度与正刚度并联的准零刚度隔振理论已经相当成熟，但是在工程应用中面临的情况复杂。如橡胶隔振器在重载条件下易老化，而传统的金属弹簧在设计负刚度机构时结构复杂，弹簧难以水平固定，外加阻尼器的不可调控性，钢丝绳弹簧隔振器依靠钢丝间的相对滑动来产生干摩擦阻尼，在大承载的条件面临隔振性能失效等问题。空气弹簧较其他几种在低频重载领域更为成熟，而且现在广泛的用于高级客车、高速列车和重型机械装置，但空气弹簧的不足之处在于长时间的使用气体泄漏问题，导致其内部压力减小，其隔振性能也会随之降低，并且空气弹簧一般会采用复杂的气压监测和空气泵来保证其内压的稳定，结构复杂对其工程应用也是一种限制。

本实用新型采用液固混合介质和金属波纹管的并用，在满足大承载要求的同时液固混合介质的加入可以使刚度呈现分段非线性的变化，以此实现低频隔振。半主动型磁流变阻尼器通过调节磁场的强度来改变阻尼，也可以应对大的冲击对装置进行过载保护；压电叠堆可以将振动能量有效收集并转化为电能，反过来调节磁场的强度。

实用新型内容

本发明针对正负刚度并联隔振器在重载时面临位移限制、机械摩擦、结构强度失效等问题，发明一种能量循环式半主动型磁流变液固混合隔振器。采用液固混合介质可以有效的避免了机械摩擦，保留了隔振器隔离低频振动的特性。引入磁流变液和压电叠堆，在突破隔振器阻尼器不可调控的局限的同时，压电叠堆可以进行能量的收集提供磁流变阻尼器所需要的动力源。

一种半主动型磁流变液固混合隔振器包括波纹管、承载板、上端盖、支承连杆、下端盖、底板、连接鞘、磁流变阻尼器、密封毡圈、U型扣和压电叠堆。

其中，波纹管、承载板、上端盖、下端盖、底板的数量为1个；正极导线和负极导线的数量为2根。支承连杆为4根；螺栓4个；磁铁的数量为4。

压电叠堆有2块，每块均有M个基础层以及N个压电层组成，其中，M和N不相等，且均为大于等于10的整数，基础层由不锈钢制成，压电层材料由压电陶瓷制成；

压电层和基础层上分别接有导线，每个压电层上的导线采用并联连接形成正极导线，每个基础层上的导线采用并联连接形成负极导线。

主体波纹管和波纹管阻尼器由不锈钢304制成；

上端盖和波纹管嵌有密封毡圈，且上端盖与波纹管有大口径螺纹。

上端板有通孔。

一种半主动型磁流变液固混合隔振器的连接关系如下：主体波纹管与上端板和下端板相连；支承连杆与下端板和承载板相连且连杆穿过上端板；上端板和支承连杆采用间隙配合，磁流变阻尼器和上端板、底板相连；正负极导线A和压电叠堆相连；正极导线B负极导线B 并联至能量收集装置；压电叠堆位于下端板内部对称放置，阻尼器内的磁铁块与导杆内的正极导线、负极导线相连。

一种半主动型磁流变液固混合隔振器的安装过程及主要作用如下：

步骤1)主体波纹管与上端板外螺纹连接；

步骤2)主体波纹管与下端板焊接；

步骤3)支承连杆和承载板螺纹连接；

步骤4)支承连杆和下端板螺纹连接；

步骤5)支承连杆和上端板孔间隙配合；

步骤6)支承连杆与波纹管之间间隙配合；

步骤7)磁流变液阻尼器与上端板U型扣螺栓连接；

步骤8)磁流变液阻尼器与底板U型扣螺栓连接；

步骤9)主体波纹管内充满不可压缩的液体介质和弹性单元体；

步骤10)柔性块与底板螺栓连接；

步骤11)压电叠堆至于下端板内。

本装置的功能如下：

主体波纹管中间采用不可压缩的液体和弹性单元体起到刚度分段使刚度变化达到高静度和低动刚度特性；主体波纹管与上端板外螺纹连接的目的是方便拆卸更换弹性单元体和液体。柔性块与底板螺栓连接位于下端板下部的目的是提供过载保护。支承连杆与波纹管间隙配合，的目的是限制波纹管的横向位移。波纹管内弹性单元体的数量可调其目的是可以调节隔振性能。波纹管与上端盖连接设有密封毡圈其作用是保证液体不会漏出。

本装置的工作过程下：

承载板承载重物，激励力输入通过连杆传到下端板，下端板收到激励力向下产生位移，此时波纹管拉伸收缩，激励力传至上端板，通过上端板传到磁流变阻尼器通过阻尼力的减弱传到底板输出。压电叠堆在下端板上用于收集能量。

有益效果

一种半主动型磁流变液固混合隔振器与现有隔振器相比具有如下有益效果：

1、本实用新型采用的液固混合介质波纹管隔振装置通过弹性单元体的变形到达临界时刚度仅有波纹管的刚度提供，可以提供高静低动的特性。

2、本实用新型采用的磁流变阻尼器可以根据磁场的强弱来调节阻尼力的强弱。阻尼力十分弱时可以当作连杆传力，阻尼力大时可以对装置进行保护防止过大的冲击。

3、支承连杆可以限制波纹管的横向变形，使波纹管始终在轴向工作。

4、压电叠堆位于下端板上可以收集到更多的能量。

5、本实用新型结构相对简单，制造过程不繁琐，成本低并且可以应对大冲击，易于推广。

附图说明：

图1是本实用新型一种半主动型磁流变液固混合隔振器的立体结构框图

图2是本实用新型一种半主动型磁流变液固混合隔振器的隔振结构内部示意图

图3是本实用新型一种半主动型磁流变液固混合隔振器的立体结构示意图；

图4是本实用新型一种半主动型磁流变液固混合隔振器压电叠堆放置示意图

图5是本实用新型一种半主动型磁流变液固混合隔振器的磁流变阻尼器的结构示意图；

图6是本实用新型一种半主动型磁流变液固混合隔振器的压电叠堆结构示意图；

附图标记说明：

图1A为承载结构、B为支承结构、C为传力结构、D隔振结构、E为传力结构、F为阻尼结构、G为底板结构。

图2H为不可压缩的液体、G为弹性单元体。

图3-6标号统一，其中：1-承载板，2-支承连杆，3-U型扣，4-主体波纹管，5-磁流变阻尼器6-下端板，7-压电叠堆，8-柔性块，9-底板，10-上端板，11-不锈钢基础层，12-压电叠堆，13-磁铁，14-磁流变液，15-正负极导线A，16-基础层不锈钢层，17-压电层，18- 正极导线B，19-负极导线B。

具体实施方式

为了充分理解本实用新型的有益效果，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细地描述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不对本实用新型的保护范围构成限定。

实施例1

本实施叙述了一种用于一种半主动型磁流变液固混合隔振器的组成。

图1展示了一种半主动型磁流变液固混合隔振器的结构示意

从图1中可以看出A为承载结构、B为支承结构、C为传力结构、D隔振结构、E为传力结构、F为阻尼结构、G为底板结构。

图2展示了一种半主动型磁流变液固混合隔振器的隔振结构内部示意。

从图2中可以看出H为不可压缩的液体、G为弹性单元体，单元体的理想状态为均匀的布置在隔振器内。液体不能够被压缩只将激励力转化为油液压力。

图3展示了一种半主动型磁流变液固混合隔振器的具体组成构件。

从图3可看出：一种半主动型磁流变液固混合隔振器包括：1是承载板，2是支承连杆， 3是U型扣，4是主体波纹管，5是磁流变阻尼器6是下端板，7是压电叠堆，8是柔性块，9是底板，10是上端板。

图4展示了一种半主动型磁流变液固混合隔振器压电叠堆放置示意图。

从图4中可以看出压电叠堆位于下端板内对称放置且放置于不锈钢基础层内。

图5是展示了一种半主动型磁流变液固混合隔振器的磁流变阻尼器的结构示意图；

从图5中可以看出磁流变阻尼器磁铁是俩对对称布置，正极导线和负极导线安装于导杆之中，阻尼器俩端U型环相连，U型环和阻尼器的连接有密封圈。

图6展示了一种半主动型磁流变液固混合隔振器中压电叠堆的具体结构。

从图6中看出：压电叠堆的组成包括：16是基础层，17是压电层，18是正极导线B，19是负极导线B；基础层与压电层交错堆叠，正极导线与压电层相连，负极导线与基础层相连。

综上所述，一种半主动型磁流变液固混合隔振器与传统的机械弹簧和空气弹簧装置相比，结构简单安装方便，并且兼具了高静刚度和低动刚度的特性，易于推广使用。

以上结合附图对本实用新型的一个具体实施方式进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式。任何在本实用新型的思路和原则之内所作的任何变动、替换等，均属于本实用新型的权利要求保护范畴。

Claims

1.一种半主动型磁流变液固混合隔振器，其特征在于：主体波纹管与上端板和下端板相连；支承连杆与下端板和承载板相连且连杆穿过上端板；上端板和支承连杆采用间隙配合；磁流变阻尼器和上端板、底板相连；正负极导线A和压电叠堆相连；压电叠堆位于下端板内部对称放置；正极导线B和负极导线B并联至能量收集装置；阻尼器内的磁铁块与导杆内的正极导线、负极导线相连。

2.根据权利要求1所述的一种半主动型磁流变液固混合隔振器，其特征在于：承载板承载重物，激励力输入通过连杆传到下端板，下端板收到激励力向下产生位移，此时波纹管拉伸收缩，激励力传至上端板，通过上端板传到磁流变阻尼器通过阻尼力的减弱传到底板输出，压电叠堆在下端板上用于收集能量。

3.根据权利要求1所述的一种半主动型磁流变液固混合隔振器，其特征在于：主体波纹管与上端板外螺纹连接，方便拆卸更换弹性单元体和液体。

4.根据权利要求1所述的一种半主动型磁流变液固混合隔振器，其特征在于：支承连杆和承载板、下端板采用螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的一种半主动型磁流变液固混合隔振器，其特征在于：磁流变阻尼器与上端板、底板采用U型扣螺栓连接。

6.根据权利要求1所述的一种半主动型磁流变液固混合隔振器，其特征在于：波纹管与上端盖连接有密封毡圈保证液体不会漏出。

7.根据权利要求1所述的一种半主动型磁流变液固混合隔振器，其特征在于：柔性块与底板螺栓连接位于下端板下部提供过载保护。

8.根据权利要求1所述的一种半主动型磁流变液固混合隔振器，其特征在于：压电叠堆由多层压电层与基础叠堆构成，基础层材料为不锈钢，压电层材料为压电陶瓷；压电层接有正极导线，基础层接有负极导线，正极导线与负极导线并联连接至能量收集装置。

9.根据权利要求1所述的一种半主动型磁流变液固混合隔振器，其特征在于：支承连杆与波纹管间隙配合，限制波纹管的横向位移。

10.根据权利要求1所述的一种半主动型磁流变液固混合隔振器，其特征在于：波纹管内弹性单元体的数量可以调节隔振性能。