CN213393304U - 基于磁流变流体的主动减振平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于磁流变流体的主动减振平台，包括：底座、支撑柱组件、磁流变流体吸振装置、加速度传感器、工作台及控制单元。工作台通过支撑柱组件安装于底座上且平行于底座，磁流变流体吸振装置与支撑柱组件并联设置，其两端分别连接于底座与工作台，在主动减振平台工作期间，控制单元接收来自加速度传感器感测的将施加在工作台上的振动，并响应性地发出相应的控制信号给活塞式磁流变流体吸振装置，活塞式磁流变流体吸振装置响应于控制信号而改变活塞式磁流变流体吸振装置的活塞运动副的相对活塞运动的阻尼，从而主动减振。本实用新型能实现主动、快速、有效的减振效果，且装置集成度高、体积小。

Description

基于磁流变流体的主动减振平台

技术领域

本实用新型涉及减振领域。更具体而言，本实用新型涉及基于磁流变流体的主动减振平台。

背景技术

现有的弹簧减振、橡胶减振、压缩气体减振、液压减振及其组合式减振装置都属于速度型被动减振，减振力的大小恒定，对振动的过滤不完全，减振周期长，回滞性能差。

由于现在关于感应与人工智能等设备的精度越来越高，对于整体的隔振、平稳性能的要求也越来越高，所以磁流变流体减振平台，作为一种新型平台具有可实时调节、响应快、控制方便的优点。利用磁流变流体的可控特性，在磁场作用下可增加粘度，提高平台的阻尼和动特性，从而更好地满足隔振要求，减小振动传递率。目前，国外学者对磁流变减振已进行了大量的研究，而国内在磁流变减振的应用则处在起步阶段，关于磁流变减振参数对其动特性的影响分析涉及较少。

因此，随着减振技术和应用场景的发展和变化，本领域中急需新型的磁流变减振平台或通用型装置，以克服以上所列的现有技术缺陷，以及其它问题。

本实用新型的说明书的此背景技术部分中所包括的信息，包括本文中所引用的任何参考文献及其任何描述或讨论，仅出于技术参考的目的而被包括在内，并且不被认为是将限制本实用新型范围的主题。

实用新型内容

鉴于以上所述以及其它更多的构思而提出了本实用新型。本实用新型旨在解决以上的技术缺陷和其它的技术问题。

本实用新型的目的之一在于，提供一种主动减振平台，用来解决现有减振装置存在的被动减振、对振动的过滤不完全、减振周期长、回滞性能差等技术或性能缺陷。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种基于磁流变流体的主动减振平台，包括：底座；工作台；两端分别固定连接在所述底座与所述工作台之间的至少一个支撑柱组件，包括导向滑动件、导向轴和预载弹簧，其中，所述导向滑动件的一端套在所述导向轴上且可相对于所述导向轴进行活塞运动，所述导向滑动件的另一端与所述工作台固定连接，所述导向滑动件的套在所述导向轴上的那一端抵接所述预载弹簧，使得所述预载弹簧被预加载于所述导向滑动件与所述底座之间；

两端分别固定连接在所述底座与所述工作台之间的活塞式磁流变流体吸振装置，其具有能够进行相对活塞运动的活塞运动副，其中，通过所述活塞式磁流变流体吸振装置内的磁流变流体调整所述活塞运动副的相对活塞运动的阻尼；和控制单元；其中，所述活塞式磁流变流体吸振装置和所述至少一个支撑柱组件并列布置在所述底座与所述工作台之间；

其中，在所述主动减振平台上设有配置为提前感测将施加在所述工作台上的振动的加速度的加速度传感器；其中，在所述主动减振平台待机期间，在所述导向轴的插入所述导向滑动件的一端与所述工作台之间预留有一段自由行程；其中，所述控制单元与所述加速度传感器及所述活塞式磁流变流体吸振装置可操作地通讯连接；其中，在所述主动减振平台工作期间，所述控制单元接收来自所述加速度传感器感测的将施加在所述工作台上的振动的加速度，并响应性地发出相应的控制信号给所述活塞式磁流变流体吸振装置，所述活塞式磁流变流体吸振装置响应于所述控制信号而改变所述活塞式磁流变流体吸振装置的所述活塞运动副的相对活塞运动的阻尼，从而主动抵消所述振动。

在一实施例中，所述活塞式磁流变流体吸振装置包括：缸筒、励磁线圈、空心活塞杆、密封端盖以及所述活塞运动副，所述活塞运动副位于所述缸筒内且包括工作活塞和浮动活塞，所述空心活塞杆一端插入所述工作活塞中并与之固定连接，另一端穿过安装在所述缸筒顶部的所述密封端盖延伸到所述缸筒之外，所述工作活塞的靠近所述密封端盖的一端相对于所述空心活塞杆的侧壁密封，所述工作活塞相对于所述缸筒的侧壁存在液体流动通道，所述工作活塞将所述密封端盖与所述浮动活塞之间的空间分为两个磁流变流体仓，所述励磁线圈沿圆周方向固定安装在所述工作活塞外侧的线圈槽内。

在一实施例中，所述控制单元通过所述控制信号改变所述励磁线圈内的电流，从而改变所述活塞式磁流变流体吸振装置的所述活塞运动副的相对活塞运动的阻尼。

在一实施例中，所述加速度传感器设置在所述工作台底面，所述控制单元集成于所述主动减振平台上。

在一实施例中，所述的主动减振平台进一步包括距离传感器。

在一实施例中，所述的主动减振平台包括至少两个所述支撑柱组件。

在一实施例中，所述浮动活塞与所述缸筒的底部之间设置有氮气仓。

在一实施例中，所述导向滑动件包括端部外螺纹与紧邻所述端部外螺纹的凸缘，所述工作台底端设有螺纹孔，所述导向滑动件和所述工作台通过所述端部外螺纹及所述螺纹孔适配连接。

在一实施例中，所述活塞式磁流变流体吸振装置远离所述空心活塞杆的一端设有连接环，所述底座上固定安装有凸耳，所述连接环与所述凸耳通过销轴铰接。

在一实施例中，所述活塞式磁流变流体吸振装置的所述空心活塞杆远离工作活塞的一端设有多个卡接片，所述工作台底端对应设有多个卡接槽，所述活塞式磁流变流体吸振装置与所述工作台通过所述多个卡接片与所述多个卡接槽卡合连接。

将要求减振的器件放置在本实用新型提供的工作台上，通过加速度传感器测量振动的加速度信号，然后将信号快速反馈给控制单元，控制单元计算后输出控制信号，控制活塞式磁流变流体吸振装置工作以达到主动快速减振效果。

基于磁流变流体的可控性以及高速响应性，根据本实用新型提供的主动减振平台具有以下优点：在振动传递到平台前感测振动，主动调节阻尼进行减振；吸振频率高；回滞性能、疲劳性能较好；集成程度高，适用性、实时调节性强。

本实用新型的更多实施例还能够实现其它未一一列出的有利技术效果，这些其它的技术效果在下文中可能有部分描述，并且对于本领域的技术人员而言在阅读了本实用新型后是可以预期和理解的。

本“实用新型内容”部分旨在以简化的形式引入将在“具体实施方式”中如下文进一步描述的构思和选择，以帮助阅读者更易于理解本实用新型。本实用新型内容并非旨在识别所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也并非旨在用于限制所要求保护的主题的范围。所有的上述特征都将被理解为只是示例性的，并且可以从本实用新型公开中收集关于结构和方法的更多的特征和目的。对本实用新型的特征、细节、实用性以及优点的更全面的展示，将在以下对本实用新型的各种实施例的书面描述中提供，在附图中图示，并且在所附权利要求中限定。因此，如果不进一步阅读整个说明书以及权利要求书及附图，可能无法理解对本实用新型内容的诸多限制性解释。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单说明。

通过参考下文的描述连同附图，这些实施例的上述特征和优点及其他特征和优点以及实现它们的方式将更显而易见，并且可以更好地理解本实用新型的实施例，在附图中：

图1示例性地示出了根据本实用新型一实施例的主动减振平台的截面图。

图2示例性地示出了图1中所示的活塞式磁流变流体吸振装置。

其中，图中各附图标记如下：1-底座；2-支撑柱组件；3-活塞式磁流变流体吸振装置；4-加速度传感器；5-工作台；6-控制单元；7- 距离传感器；21-导向滑动件；22-导向轴；23-预载弹簧；31-缸筒；32- 工作活塞；33-励磁线圈；34-空心活塞杆；35-浮动活塞；36-密封端盖； 37-液体流动通道；38-磁流变流体仓；39-氮气仓。

具体实施方式

在以下对附图和具体实施方式的描述中，将阐述本实用新型的一个或多个实施例的细节。从这些描述、附图以及权利要求中，可以清楚本实用新型的其它特征、目的和优点。

同样，要理解到，本文中所使用的词组和用语是出于描述的目的，而不应当被认为是限制性的。例如，本文中的“包括”、“包含”或“具有”及其变型的使用，旨在开放式地包括其后列出的项及其等同项以及附加的项。

需要说明的是，当一元件被称为“固定于”、“连接于”或“设置于”于另一个元件上时，它可以是以直接的方式，或者是以间接的方式。

需要说明的是，术语“连接”可以是机械连接、电连接、或通讯连接。术语“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

下面将参考本实用新型的具体实施例结合附图对本实用新型进行更详细的阐释与说明。

参见图1及图2，示例性地示出了本实用新型的一实施例提供的主动减振平台的主要组成部分，可包括：底座1、至少一个支撑柱组件2、活塞式磁流变流体吸振装置3、加速度传感器4、工作台5及控制单元6。当然，本领域的技术人员完全可以理解，在一些实施例中，可以增加、修改或减少所列的这些部件，只要这些部件在特定实施例中可以实施本实用新型即可。

如图1-2所示，根据一实施例，底座1可安置于地面或平台上，工作台5可通过支撑柱组件2安装于底座1上且平行于底座1。活塞式磁流变流体吸振装置3和支撑柱组件2可并列布置在底座1与工作台5之间。撑柱组件的两端可分别与底座1和工作台5固定连接，其包括导向滑动件21、导向轴22和预载弹簧23。

导向滑动件21的一端套在导向轴22上且可相对于导向轴22进行活塞运动，导向滑动件21的另一端与工作台5固定连接，导向滑动件21的套在导向轴22上的那一端抵接预载弹簧23，使得预载弹簧 23被预加载于导向滑动件21与底座1之间。

活塞式磁流变流体吸振装置3的两端分别与底座1和工作台5固定连接，其具有能够进行相对活塞运动的活塞运动副。通过活塞式磁流变流体吸振装置3内的磁流变流体调整活塞运动副的相对活塞运动的阻尼。加速度传感器4设置在主动减振平台上，优选在工作台5上，以感测将施加在工作台5上的振动的加速度。控制单元6与加速度传感器4及活塞式磁流变流体吸振装置3可操作地通讯连接。

在主动减振平台待机期间，在导向轴22的插入导向滑动件21的一端与工作台5之间预留有一段自由行程。工作台5上可放置待隔振设备。在主动减振平台工作期间，控制单元6接收来自加速度传感器4感测的将施加在工作台5上的振动的加速度，并响应性地发出相应的控制信号给活塞式磁流变流体吸振装置3，活塞式磁流变流体吸振装置3响应于控制信号而改变活塞式磁流变流体吸振装置3的活塞运动副的相对活塞运动的阻尼，由此相应地改变导向滑动件21相对于导向轴22活塞运动的阻尼，从而主动减振。

根据一实施例，当底座1振动时，加速度传感器测得加速度值，通过加速度传感器测得的加速度值，来判断向上或者向下的冲击力。其中，加速度绝对值越大，冲击力越大。

借此，本实用新型提供的主动减振平台通过主动、快速、精确地给活塞式磁流变流体吸振装置施加控制信号控制磁流变流体，能够方便、快速且精确地控制其阻尼大小以实现优异的减振性能。

在一实施例中，活塞式磁流变流体吸振装置3可包括：缸筒31、励磁线圈33、空心活塞杆34、密封端盖36以及活塞运动副。活塞运动副位于缸筒31内且包括工作活塞32和浮动活塞35。空心活塞杆 34一端可插入工作活塞32中并可与之固定连接，空心活塞杆34另一端可穿过安装在缸筒31顶部的密封端盖36而延伸到缸筒31之外。密封端盖36可相对于缸筒31和空心活塞杆34侧壁密封，工作活塞 32的靠近密封端盖36的一端可相对于空心活塞杆34的侧壁密封。工作活塞32可位于缸筒31内且相对于缸筒31的侧壁存在液体流动通道37，工作活塞32可将密封端盖36与浮动活塞35之间的空间分为两个磁流变流体仓38。励磁线圈33可沿圆周方向固定安装在工作活塞32外侧的线圈槽内。磁流变流体仓38中填充磁流变流体，并且磁流变流体可以通过液体流动通道37在两个磁流变流体仓38中相对流动。励磁线圈33的导线可穿过空心活塞杆34的空心部分被引出以与控制单元6电连接。

在一实施例中，浮动活塞35与缸筒31的底部之间可设置有氮气仓39，氮气仓39中可充满氮气。

在一实施例中，控制单元6通过控制信号改变励磁线圈33内的电流，从而改变活塞式磁流变流体吸振装置3的活塞运动副的相对活塞运动的阻尼。

在一实施例中，加速度传感器4设置在工作台5底面且位于待隔振设备的正下方，控制单元6集成于主动减振平台上。使得该主动减振平台具有集成度高、体积较小的优势。

在一实施例中，该主动减振平台还可包括距离传感器7，用来检测工作台5与下方(例如底座1)的相对距离，进而判断振动运动的速度和方向。距离传感器感测的距离数值不断减小时说明向上振动，距离传感器感测的距离数值增大时说明向下振动。通过距离传感器感测的距离数值，可计算速度，速度越快所需阻尼力越大。

由于磁流变减震阻尼的位置会影响阻尼力，所以，通过距离传感器7，还可以判断当前位置下阻尼器在例如不通电流下能施加的阻尼力大小，进而可调整阻尼。

当距离传感器判断接近设定的例如距离或速度阈值时，瞬间增大阻尼，以防止硬碰撞。

在一实施例中，支撑柱组件2的个数可为至少两个，支撑柱组件 2个数为2时，两个支撑柱组件2可平行设置，活塞式磁流变流体吸振装置3可平行地布置他们正中间；支撑柱组件个数为大于2时，各个支撑柱组件2可被布置成正棱柱的各个侧棱，活塞式磁流变流体吸振装置3可布置在正棱柱的中心轴线处。优选地，支撑柱组件2个数可为4，4个支撑柱组件2可被布置四棱柱的4个侧棱，活塞式磁流变流体吸振装置3可平行于侧棱地布置在四棱柱的中心。

在一实施例中，导向滑动件21可包括端部外螺纹与紧邻端部外螺纹的凸缘，工作台5底端可设有螺纹孔，导向滑动件21和工作台5 可通过端部外螺纹及螺纹孔适配连接。

在一实施例中，活塞式磁流变流体吸振装置3远离空心活塞杆34 的一端设有连接环，底座1上可固定安装有凸耳，连接环与凸耳通过销轴铰接。

在一实施例中，活塞式磁流变流体吸振装置3的空心活塞杆34 远离工作活塞32的一端设有多个卡接片，工作台5底端可对应设有多个卡接槽，活塞式磁流变流体吸振装置3与工作台5可通过多个卡接片与多个卡接槽卡合连接。可选地，活塞式磁流变流体吸振装置3 的空心活塞杆34远离工作活塞32的一端可设有连接环，工作台5底端可固定地安装有凸耳，连接环可与凸耳通过销轴铰接。

根据本实用新型的动减振平台使用采用磁流变流体挤压应用的活塞式器件，通过加速度传感器提前测得振动的加速度，反馈给控制单元，控制单元发出信号，改变活塞式磁流变流体吸振装置内电磁激励线圈上的电流，以控制作用于可控阻尼通道的磁场强度，磁流变流体仓内填充磁流变流体，在磁场作用下改变其悬置阻尼，以改变活塞运动副的相对活塞运动的阻尼，从而主动减振，改善平台在大振幅工况的动态特性。

本实用新型的主动减振平台可隔离包含高频、低频在内的所有振动。实现主动减振，通过加速度传感器提前感应振动，反馈到控制系统调整吸振装置的励磁线圈内的电流大小，吸振装置提前吸收所有振动，使得工作平面一直平稳；产品具有模块化、体积小、重负载等特点。

Claims (10)

1.一种基于磁流变流体的主动减振平台，其特征在于，包括：

底座(1)；

工作台(5)；

两端分别固定连接在所述底座(1)与所述工作台(5)之间的至少一个支撑柱组件(2)，包括导向滑动件(21)、导向轴(22)和预载弹簧(23)，其中，所述导向滑动件(21)的一端套在所述导向轴(22)上且可相对于所述导向轴(22)进行活塞运动，所述导向滑动件(21)的另一端与所述工作台(5)固定连接，所述导向滑动件(21)的套在所述导向轴(22)上的那一端抵接所述预载弹簧(23)，使得所述预载弹簧(23)被预加载于所述导向滑动件(21)与所述底座(1)之间；

两端分别固定连接在所述底座(1)与所述工作台(5)之间的活塞式磁流变流体吸振装置(3)，其具有能够进行相对活塞运动的活塞运动副，其中，通过所述活塞式磁流变流体吸振装置(3)内的磁流变流体调整所述活塞运动副的相对活塞运动的阻尼；和

控制单元(6)；

其中，所述活塞式磁流变流体吸振装置(3)和所述至少一个支撑柱组件(2)并列布置在所述底座(1)与所述工作台(5)之间；

其中，在所述工作台(5)上设有配置为感测施加在所述工作台(5)上的加速度的加速度传感器(4)；

其中，在所述主动减振平台待机期间，在所述导向轴(22)的插入所述导向滑动件(21)的一端与所述工作台(5)之间预留有一段自由行程；

其中，所述控制单元(6)与所述加速度传感器(4)及所述活塞式磁流变流体吸振装置(3)可操作地通讯连接；

其中，在所述主动减振平台工作期间，所述控制单元(6)接收来自所述加速度传感器(4)感测的加速度，并响应性地发出相应的控制信号给所述活塞式磁流变流体吸振装置(3)，所述活塞式磁流变流体吸振装置(3)响应于所述控制信号而改变所述活塞式磁流变流体吸振装置(3)的所述活塞运动副的相对活塞运动的阻尼，以至少部分地主动减振。

2.根据权利要求1所述的主动减振平台，其特征在于，所述活塞式磁流变流体吸振装置(3)包括：缸筒(31)、励磁线圈(33)、空心活塞杆(34)、密封端盖(36)以及所述活塞运动副，所述活塞运动副位于所述缸筒(31)内且包括工作活塞(32)和浮动活塞(35)，所述空心活塞杆(34)一端插入所述工作活塞(32)中并与之固定连接，另一端穿过安装在所述缸筒(31)顶部的所述密封端盖(36)而延伸到所述缸筒(31)之外，所述工作活塞(32)的靠近所述密封端盖(36)的一端相对于所述空心活塞杆(34)的侧壁密封，所述工作活塞(32)相对于所述缸筒(31)的侧壁存在液体流动通道(37)，所述工作活塞(32)将所述密封端盖(36)与所述浮动活塞(35)之间的空间分为两个磁流变流体仓(38)，所述励磁线圈(33)沿圆周方向固定安装在所述工作活塞(32)外侧的线圈槽内。

3.根据权利要求1或2所述的主动减振平台，其特征在于，所述控制单元(6)通过所述控制信号改变所述活塞式磁流变流体吸振装置(3)的励磁线圈(33)的工作电流，从而改变所述活塞式磁流变流体吸振装置(3)的所述活塞运动副的相对活塞运动的阻尼。

4.根据权利要求3所述的主动减振平台，其特征在于，所述加速度传感器(4)设置在所述工作台(5)底面，所述控制单元(6)集成于所述主动减振平台上。

5.根据权利要求1-2中任一项所述的主动减振平台，其特征在于，所述主动减振平台进一步包括距离传感器(7)。

6.根据权利要求5所述的主动减振平台，其特征在于，所述主动减振平台包括至少两个所述支撑柱组件(2)。

7.根据权利要求2所述的主动减振平台，其特征在于，在所述浮动活塞(35)与所述缸筒(31)的底部之间设置有氮气仓(39)。

8.根据权利要求1-2中任一项所述的主动减振平台，其特征在于，所述导向滑动件(21)包括端部外螺纹与紧邻所述端部外螺纹的凸缘，所述工作台(5)底端设有螺纹孔，所述导向滑动件(21)和所述工作台(5)通过所述端部外螺纹及所述螺纹孔适配连接。

9.根据权利要求2所述的主动减振平台，其特征在于，所述活塞式磁流变流体吸振装置(3)远离所述空心活塞杆(34)的一端设有连接环，所述底座(1)上固定安装有凸耳，所述连接环与所述凸耳通过销轴铰接。

10.根据权利要求2所述的主动减振平台，其特征在于，所述活塞式磁流变流体吸振装置(3)的所述空心活塞杆(34)远离工作活塞(32)的一端设有多个卡接片，所述工作台(5)底端对应设有多个卡接槽，所述活塞式磁流变流体吸振装置(3)与所述工作台(5)通过所述多个卡接片与所述多个卡接槽卡合连接。

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