RU118704U1 - Электромагнитореологический управляющий элемент - Google Patents

Abstract

1. Электромагнитореологический управляющий элемент, включающий камеру-корпус, выполненную внутри в форме цилиндра и заполненную рабочей средой, и расположенный в корпусе поршень-катушку, отличающийся тем, что дополнительно содержит два штока, кроме того, камера-корпус заполнена рабочей средой в виде магнитореологической суспензии, поршень-катушка выполнен цельным в виде цилиндра с зазором по центру, с полым каналом для подведения через него магнитопровода к месту наматывания, четырьмя пропускными каналами для переливания рабочей среды из одной поршневой области в другую и двумя элементами установки штоков, при этом поршень-катушка с установленными в нем по обеим сторонам штоками закреплен в корпусе посредством двух крышек, герметично прижатых к корпусу с помощью элементов крепления. ! 2. Электромагнитореологический управляющий элемент по п.1, отличающийся тем, что герметизацию управляющего элемента обеспечивают резиновые уплотнители и прокладки, установленные между крышками и штоками и между крышками и корпусом соответственно.

Description

Полезная модель относится к средствам гашения колебаний, а именно к гидравлическим гасителям колебаний, и может быть использовано в железнодорожном транспорте, автомобилестроении, робототехнике.

Известен гидравлический гаситель колебаний (Патент РФ №2075665, МПК: F16F 5/00, опубл.: 20.03.1997), включающий корпус, коаксиально установленный в нем с образованием компенсационной камеры цилиндр, фланец, установленный на одном торце цилиндра, направляющую втулку, размещенную на противоположном торце цилиндра, размещенный в цилиндре и пропущенный через направляющую втулку шток с поршнем, поршневой клапан, два поршневых кольца, клапан, размещенный во фланце, и дроссельное отверстие. Кроме того, он снабжен установленными на направляющей втулке и размещенными между последней и штоком маслосъемными кольцами и дополнительным клапаном, установленным в направляющей втулке и обеспечивающим сообщение штоковой полости и компенсационной камеры, а дроссельное отверстие выполнено в верхней части цилиндра и сообщает надпоршневую и компенсационные камеры.

Недостатком данного устройства является низкая точность позиционирования, отсутствие катушки и магнитореологической жидкости, невозможность изменения параметров устройства, то есть увеличения точности гашений колебаний.

Также известен гидравлический виброгаситсль (Патент РФ №77372, МПК: F16F 15/02, опубл.: 20.10.2008), содержащий корпус, в котором выполнена цилиндрическая полость и который оснащен узлом крепления к виброзащищаемому изделию, поршень, выполняющий функцию инерционной массы и в котором выполнен ряд сквозных аксиальных отверстий, упругие элементы типа спиральных пружин, взаимодействующие с корпусом и поршнем с заданным осевым усилием, обеспечивающим центральное положение поршня в полости, причем жесткость пружин и массу поршня подбирают таким образом, чтобы обеспечить заданную частоту настройки, рабочую жидкость, например машинное или силиконовое масло, зарядное устройство, обеспечивающее заполнение гасителя рабочей жидкостью при избыточном давлении и обеспечивающее герметичность после зарядки крышки корпуса, герметично закрывающей рабочую полость. При этом рабочая жидкость, заполняющая полость, находится под избыточным давлением, создаваемым в процессе зарядки, и соединяется с дополнительной упругодеформирусмой компенсирующей емкостью типа сильфона, которая способна за счет собственной деформации компенсировать температурное расширение-сжатие рабочей жидкости и тем самым исключить появление газовых пузырей во всем диапазоне изменения температур окружающей среды, встречающихся в процессе эксплуатации.

К недостаткам такой конструкции следует отнести необходимость постоянной прокачки из-за потери давления в камере, кроме того настройка жесткости пружины осуществляется один раз и изменить ее невозможно в процессе эксплуатации.

Наиболее близким является устройство для гашения колебаний (Патент РФ №88403, МПК: F16F 7/10, опубл.: 10.11.2009), содержащее камеру-корпус, заполненную дискретной рабочей средой, при этом дискретная рабочая среда помещена в упругую армированную оболочку, выполненную в виде поршня-катушки, и имеет разную степень уплотнения, реализующую линейную (слабонелинейную) упругую характеристику в случае уплотнения дискретной рабочей среды до плотнейшей степени, мягкую при отсутствии дискретной рабочей среды, и промежуточные в зависимости от плотности заполнения камеры, при этом диаметр, удельный вес частиц дискретной рабочей среды и степень заполнения, а также размеры и материал упругой армированной оболочки подбираются в зависимости от заданного диапазона частот. Однако недостатком такого устройства является нерегулируемое изменение плотности дискретной рабочей жидкости и низкая точность позиционирования.

Задачей заявляемой полезной модели является повышение точности позиционирования, уменьшение колебаний рабочего органа и снижение энергозатрат на управление электромагнитореологическим управляющим элементом.

Технический результат заключается в получении коэффициента позиционирования равным К_п=0,01, обеспечении изменения плотности рабочей среды в виде магнитореологической суспензии в процессе эксплуатации, и, следовательно, регулировке точности позиционирования рабочего органа.

Поставленная задача решается тем, что в электромагнитореологическом управляющем элементе, включающем камеру-корпус, выполненную внутри в форме цилиндра и заполненную рабочей жидкостью, и расположенный в корпусе поршень-катушку, согласно заявляемому техническому решению дополнительно содержатся два штока, кроме того камера-корпус заполнена рабочей средой в виде магнитореологической суспензии, поршень-катушка выполнен цельным в виде цилиндра с зазором по центру с полым каналом для подведения через него магнитопровода к месту наматывания, четырьмя пропускными каналами для переливания рабочей среды из одной поршневой области в другую и двумя элементами для установки штоков, при этом поршень-катушка с установленными в нем по обеим сторонам штоками закреплен в корпусе посредством двух крышек, герметично прижатых к корпусу с помощью элементов крепления. Герметизацию управляющего элемента обеспечивают резиновые уплотнители и прокладки, установленные между крышками и штоками и между крышками и корпусом соответственно.

Полезная модель поясняется чертежом: фиг.1. На фиг.1 показана конструкция электромагнитореологического управляющего элемента.

Позициями на чертеже обозначены: 1 - корпус, 2 - поршень-катушка, 3 - крышки, 4 - шток, 5 - шток с отверстием под кабель, 6 - планки, 7 - уплотнительные кольца, 8 - прокладки.

Электромагнитореологический управляющий элемент включает в себя рабочую камеру - корпус 1, расположенный в нем электромагнитореологический поршень-катушку 2, две крышки 3, шток 4, шток 5 с отверстием под кабель канал, две планки 6, два уплотнительных кольца 7 и две прокладки 8.

Корпус 1, выполненный, например, размерами 50×110 мм с полостью внутри в форме цилиндра, защищает рабочий орган устройства от внешних механических воздействий. Так же в корпусе 1 выполнены два отверстия диаметром, например, 6 мм для вливания и выливания рабочей среды в полость цилиндра, плотно закрытые во время эксплуатации электромагнитореологического управляющего элемента резиновыми пробками.

Электромагнитореологический поршень-катушка 2 выполнен цельным в форме цилиндра с зазором по центру, например, из материала сталь 3. Зазор необходим для наматывания витков магнитопровода катушки. Корме того, в поршне-катушке 2 выполнены один полый сквозной канал для подведения через него магнитопровода к месту наматывания, четыре пропускных канала для переливания рабочей среды из одной поршневой области в другую и две резьбы, например, М8 для установки штоков 4 и 5.

Штоки 4 и 5 выполнены, например, из материала сталь 3 и имеют габаритные размеры 92×8 мм и 182×8 мм соответственно. Малый шток 4 выполнен цельным. Длинный шток 5 выполнен полым с отверстием под кабель для питания катушки электрическими сигналами от источника питания и конструктивно представляет собой трубку, например, диаметром 8 мм и с диаметром сквозного отверстия 2 мм. С одной стороны штоки 4 и 5 имеют резьбу, с другой заточены под фаску 45°. Штоки 4 и 5, вкрученные с обеих сторон в поршень-катушку 2, образуют рабочий орган управляющего элемента.

Корпус 1 с установленным в нем рабочим органом управляющего элемента с обеих сторон закрыт двумя крышками 3, выполненными конусообразной формы с отверстиями под штоки 4 и 5. Крышки 3 закреплены на корпусе 1 при помощи элементов крепления в виде четырех болтов с резьбой М2 с каждой стороны. Также между крышками 3 и корпусом 1 установлены планки 6.

Герметизацию управляющего элемента обеспечивают резиновые уплотнители 7 и прокладки 8, установленные между крышками 3 и штоками 4, 5 и между крышками 3 и корпусом 1 соответственно.

В качестве рабочей ферромагнитной среды выбрана магнитореологическая суспензия, которая обладает свойствами текучести и затвердевает в присутствии магнитного поля. Магнитореологическую суспензию помещают в одну из поршневых полостей цилиндра.

Электромагнитореологический управляющий элемент работает следующим образом. При воздействии на управляющий элемент момента силы штоки 4 и 5 вместе с поршнем-катушкой 2 начинают перемещаться внутри цилиндра корпуса 1. При движении поршня-катушки 2 в поршневых полостях возникает перепад давления и магнитореологическая суспензия вытесняется в поршневую полость с меньшим давлением, препятствуя движению поршня-катушки 2. Вследствие этого в пропускных каналах начинает дросселировать магнитореологическая суспензия, что в свою очередь приводит к демпфированию колебаний электромагнитореологического управляющего элемента за счет диссипации механической энергии движения.

Подача напряжения на катушку приводит к возникновению магнитного поля вокруг магнитопровода в поршне-катушке 2, что вызывает изменение вязкожесткостных свойств магнитореологической суспензии. Магнитный поток пронизывает зазор. В магнитном поле частицы магнитореологической суспензии образуют вдоль силовых магнитных линий прочные цепи и жидкость как бы "затвердевает". Под влиянием магнитного поля частицы магнитореологической суспензии образуют "цепочки" вдоль магнитных силовых линий. Вязкость магнитореологической суспензии возрастает с увеличением напряженности магнитного поля в зазоре. При колебаниях подвижного сердечника (штоков 4 и 5), выполненного из магнитомягкого материала, магнитный поток определяется величиной напряжения, подаваемого на обмотку катушки, т.е. происходит регулируемое изменение плотности рабочей среды. При этом изменяются диссипативно-жесткостные свойства магнитореологической суспензии, что приводит к изменению частотных характеристик гасителя колебаний. Далее магнитореологическая суспензия под давлением поршня-катушки 2 перемещается через пропускные каналы в противоположную поршневую полость, заполняя ее. Таким образом, магнитореологическая суспензия перемещается в область с наименьшим давлением.

При движении поршня-катушки 2 назад жидкость под поршнем-катушкой 2 сжимается и появляется восстанавливающая сила, которая направлена на восстановление системы в исходное состояние. Магнитореологическая суспензия движется в обратном направлении и через каналы попадает в поршневую полость, заполняя зазор между поршнем-катушкой 2 и корпусом 1. В этой области под действием магнитного потока намагничивается и вновь приобретает "эффективную" вязкость, что способствует наилучшему гашению вибрации. В результате такого движения поршня-катушки 2 в обратном направлении магнитореологическая жидкость возвращается в исходную поршневую полость.

Таким образом, электромагнитореологический управляющий элемент работает в двух направлениях. Концентрация магнитного поля в зазоре поршня-катушки позволяет создать значительную величину напряженности магнитного поля в зазоре, тем самым регулируя плотность рабочей среды. Благодаря этому происходит снижение энергозатрат на управление виброгасителем, увеличение эффективности гашения подрессоренной массы и, как следствие, повышение точности позиционирования.

Claims (2)

1. Электромагнитореологический управляющий элемент, включающий камеру-корпус, выполненную внутри в форме цилиндра и заполненную рабочей средой, и расположенный в корпусе поршень-катушку, отличающийся тем, что дополнительно содержит два штока, кроме того, камера-корпус заполнена рабочей средой в виде магнитореологической суспензии, поршень-катушка выполнен цельным в виде цилиндра с зазором по центру, с полым каналом для подведения через него магнитопровода к месту наматывания, четырьмя пропускными каналами для переливания рабочей среды из одной поршневой области в другую и двумя элементами установки штоков, при этом поршень-катушка с установленными в нем по обеим сторонам штоками закреплен в корпусе посредством двух крышек, герметично прижатых к корпусу с помощью элементов крепления.

2. Электромагнитореологический управляющий элемент по п.1, отличающийся тем, что герметизацию управляющего элемента обеспечивают резиновые уплотнители и прокладки, установленные между крышками и штоками и между крышками и корпусом соответственно.