RU205731U1

RU205731U1 - SELF EXCITING MAGNETIC LIQUID ELECTROMECHANICAL DAMPER

Info

Publication number: RU205731U1
Application number: RU2021112961U
Authority: RU
Inventors: Сергей Александрович Нестеров; Иван Сергеевич Егоров; Николай Александрович Морозов
Priority date: 2021-05-04
Filing date: 2021-05-04
Publication date: 2021-07-30

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к системам гашения колебаний и вибрационной защиты. В самовозбуждающемся магнитожидкостном электромеханическом демпфере, содержащем корпус с гидравлической полостью, заполненной магнитной жидкостью, шток с размещенными в нем проводами, электромагнит, управляющее устройство, корпус выполнен ферромагнитным с торцовыми ферромагнитными верхней и нижней крышками, внутренняя полость корпуса разделена ферромагнитной перегородкой на изолированные герметичные верхнюю камеру, являющуюся гидравлической полостью, и нижнюю камеру, в которой на внутренней цилиндрической поверхности корпуса расположена соленоидная якорная катушка, на части штока, находящейся в верхней камере, размещен электромагнит, образующий кольцевой зазор с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса и состоящий из катушки управления, размещенной в немагнитном цилиндрическом кожухе между двумя кольцевыми полюсами, на части штока, находящейся в нижней камере, размещен кольцевой постоянный магнит, намагниченный в радиальном направлении, при этом выводы катушки управления, проводами размещенными в полости штока, и выводы соленоидной якорной катушки соединены с управляющим устройством, выполненным с возможностью подключения к внешнему источнику питания. Технический результат: расширение рабочего диапазона гашения колебаний с возможностью его автоматического регулирования и, как следствие, увеличение эффективности демпфирования.The utility model relates to mechanical engineering, namely, vibration damping and vibration protection systems. In a self-excited magneto-liquid electromechanical damper containing a housing with a hydraulic cavity filled with a magnetic fluid, a rod with wires placed in it, an electromagnet, a control device, the housing is made ferromagnetic with end ferromagnetic top and bottom covers, the inner cavity of the housing is divided by a ferromagnetic baffle into insulated sealed upper chamber , which is a hydraulic cavity, and a lower chamber, in which a solenoid armature coil is located on the inner cylindrical surface of the body, an electromagnet is placed on the part of the rod located in the upper chamber, which forms an annular gap with the inner cylindrical surface of the body and consists of a control coil placed in a non-magnetic a cylindrical casing between two annular poles, on the part of the rod located in the lower chamber, an annular permanent magnet is placed, magnetized in the radial direction, while the terminals of the control coil, wires located in the stem cavity, and the outputs of the solenoid armature coil are connected to a control device made with the ability to connect to an external power source. EFFECT: widening the working range of vibration damping with the possibility of its automatic regulation and, as a consequence, increasing the efficiency of damping.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к системам гашения колебаний и вибрационной защиты.The utility model relates to mechanical engineering, namely, vibration damping and vibration protection systems.

Известен амортизатор транспортного средства (Патент на полезную модель RU №156789 МПК F16F 5/00, F16F 6/00, F16F 15/03, 2015 г.), содержащий корпус с круглой гайкой, имеющей уплотняющую манжету и направляющую втулку, зафиксированную в корпусе круглой гайкой, электромагнитную катушку, установленную на круглой гайке корпуса и размещенную в обойме из немагнитного материала, которая прикреплена к кольцевой гайке, шток, пропущенный с возможностью перемещения через уплотняющую манжету круглой гайки, через центральное отверстие направляющей втулки и через центральное отверстие электромагнитной катушки, причем шток состоит из колец постоянного магнита и колец из немагнитного материала, соединенных между собой поочередно стягивающим стержнем с резьбовым креплением, при этом корпус и шток снабжены проушинами, отличающийся тем, что в корпусе размещены резисторы, которые электрически соединены проводами с электромагнитной катушкой, при этом корпус амортизатора выполнен с перфорацией и снабжен мелкоячеистой сеткой.Known vehicle shock absorber (Patent for utility model RU No. 156789 IPC F16F 5/00, F16F 6/00, F16F 15/03, 2015), containing a body with a round nut having a sealing collar and a guide sleeve fixed in the round body nut, an electromagnetic coil mounted on a round nut of the body and placed in a cage made of non-magnetic material, which is attached to an annular nut, a rod passed with the ability to move through the sealing collar of the round nut, through the central hole of the guide sleeve and through the central hole of the electromagnetic coil, and the rod consists of rings of a permanent magnet and rings of non-magnetic material, interconnected alternately by a tightening rod with a threaded fastener, while the body and the rod are provided with lugs, characterized in that resistors are located in the body, which are electrically connected by wires to an electromagnetic coil, while the body of the shock absorber made with perforations and supplied with chalk mesh.

Недостатками указанного амортизатора являются малый диапазон регулирования и малая сила сопротивления внешним колебаниям.The disadvantages of the specified shock absorber are a small range of regulation and a small force of resistance to external vibrations.

Известен магнитореологический амортизатор (Патент на изобретение RU №2232316, МПК F16F 9/53, 2004 г.), принятый за прототип, содержащий корпус с гидравлической полостью, заполненной магнитореологической жидкостью и разделенной поршнем на две части, канал, соединяющий обе части этой полости, шток, с размещенными в нем проводами, магнит, состоящий из обмотки и сердечника и создающий в проходящем через сердечник указанном канале магнитное поле с силовыми линиями, направленными по оси канала, снабженный управляющим устройством, изменяющим ток в обмотке магнита в зависимости от скорости перемещения поршня и подающим в управляющее устройство электрический сигнал, пропорциональный скорости перемещения поршня, датчиком давления двустороннего действия, размещенным в поршне и состоящим из двух пьезоэлектрических пластин и металлического диска, расположенного между ними.Known magnetorheological shock absorber (Patent for invention RU No. 2232316, IPC F16F 9/53, 2004), taken as a prototype, containing a housing with a hydraulic cavity filled with a magnetorheological fluid and divided by a piston into two parts, a channel connecting both parts of this cavity, a rod with wires placed in it, a magnet consisting of a winding and a core and creating a magnetic field in the specified channel passing through the core with lines of force directed along the axis of the channel, equipped with a control device that changes the current in the magnet winding depending on the speed of movement of the piston and supplying to the control device an electrical signal proportional to the speed of movement of the piston, a double-acting pressure sensor located in the piston and consisting of two piezoelectric plates and a metal disk located between them.

Недостатком прототипа является низкая эффективность демпфирования и недостаточный диапазона гашения колебаний, из-за использования только одного фактора создания дополнительной диссипативной силы демпфирования (увеличение вязкости магнитореологической жидкости при воздействии магнитного поля) и питания обмотки магнита только из внешнего источника.The disadvantage of the prototype is the low efficiency of damping and insufficient range of damping of oscillations, due to the use of only one factor for creating an additional dissipative damping force (an increase in the viscosity of the magnetorheological fluid when exposed to a magnetic field) and supplying the magnet winding only from an external source.

Техническим результатом от использования предложенного устройства является расширение рабочего диапазона гашения колебаний с возможностью его автоматического регулирования и, как следствие, увеличение эффективности демпфирования.The technical result from the use of the proposed device is to expand the working range of vibration damping with the possibility of its automatic regulation and, as a consequence, increase the efficiency of damping.

Указанный технический результат достигается тем, что в самовозбуждающемся магнитожидкостном электромеханическом демпфере, содержащем корпус с гидравлической полостью, заполненной магнитной жидкостью, шток с размещенными в нем проводами, электромагнит, управляющее устройство, корпус выполнен ферромагнитным с торцовыми ферромагнитными верхней и нижней крышками, внутренняя полость корпуса разделена ферромагнитной перегородкой на изолированные герметичные верхнюю камеру, являющуюся гидравлической полостью, и нижнюю камеру, в которой на внутренней цилиндрической поверхности корпуса расположена соленоидная якорная катушка, на части штока, находящейся в верхней камере, размещен электромагнит, образующий кольцевой зазор с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса и состоящий из катушки управления, размещенной в немагнитном цилиндрическом кожухе между двумя кольцевыми полюсами, на части штока, находящейся в нижней камере, размещен кольцевой постоянный магнит, намагниченный в радиальном направлении, при этом выводы катушки управления, проводами размещенными в полости штока, и выводы соленоидной якорной катушки соединены с управляющим устройством, выполненным с возможностью подключения к внешнему источнику питания.The specified technical result is achieved by the fact that in a self-excited magneto-liquid electromechanical damper containing a body with a hydraulic cavity filled with magnetic fluid, a rod with wires placed in it, an electromagnet, a control device, the body is made ferromagnetic with end ferromagnetic top and bottom covers, the inner cavity of the body is divided a ferromagnetic partition on the insulated sealed upper chamber, which is a hydraulic cavity, and the lower chamber, in which a solenoid anchor coil is located on the inner cylindrical surface of the body, an electromagnet is placed on the part of the rod located in the upper chamber, which forms an annular gap with the inner cylindrical surface of the body and consists of from the control coil, placed in a non-magnetic cylindrical casing between two annular poles, on the part of the stem located in the lower chamber, an annular permanent magnet is placed, magnetized in a radial In this case, the leads of the control coil are connected by wires located in the cavity of the rod, and the leads of the solenoid armature coil are connected to a control device capable of being connected to an external power source.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображен общий вид самовозбуждающегося электромеханического магнитожидкостного демпфера в поперечном сечении.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, which shows a general view of a self-excited electromechanical magnetic-fluid damper in cross-section.

Самовозбуждающийся магнитожидкостный электромеханический демпфер содержит ферромагнитный корпус 1 с торцовыми ферромагнитными верхней крышкой 2 и нижней крышкой 3. Внутренняя полость корпуса 1 разделена ферромагнитной перегородкой 4 на изолированные герметичные верхнюю камеру и нижнюю камеру. Верхняя камера является гидравлической полостью и заполнена магнитной жидкостью 5. В нижней камере на внутренней цилиндрической поверхности корпуса 1 расположена соленоидная якорная катушка 6. В корпусе 1 с возможностью вертикального движения установлен шток 7, при этом герметичность верхней и нижней камер обеспечивают уплотнительные кольца 8. На части штока 7, находящейся в верхней камере, закреплен электромагнит, цилиндрической формы, образующий с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса кольцевой зазор 9. Электромагнит состоит из катушки управления 10 размещенной в немагнитном цилиндрическом кожухе 11 между двумя кольцевыми полюсами 12. На части штока 7, находящейся в нижней камере, размещен кольцевой постоянный магнит 13, намагниченный в радиальном направлении. Выводы катушки управления 10, проводами 14, размещенными в полости штока 7, соединены с управляющим устройством 15. Выводы соленоидной якорной катушки 6 соединены с управляющим устройством 15. Управляющие устройство 15 выполнено с возможностью подключения к внешнему источнику питания 16.The self-excited magneto-liquid electromechanical damper contains a ferromagnetic housing 1 with end ferromagnetic top cover 2 and bottom cover 3. The inner cavity of the housing 1 is divided by a ferromagnetic partition 4 into insulated sealed upper chamber and lower chamber. The upper chamber is a hydraulic cavity and is filled with a magnetic fluid 5. In the lower chamber, on the inner cylindrical surface of the body 1, there is a solenoid anchor coil 6. In the body 1, a rod 7 is installed with the possibility of vertical movement, while the tightness of the upper and lower chambers is ensured by O-rings 8. On part of the rod 7, located in the upper chamber, a cylindrical electromagnet is fixed, forming an annular gap with the inner cylindrical surface of the housing 9. The electromagnet consists of a control coil 10 located in a non-magnetic cylindrical casing 11 between two annular poles 12. On the part of the rod 7 located in In the lower chamber, an annular permanent magnet 13 is placed, magnetized in the radial direction. The outputs of the control coil 10, by wires 14 located in the cavity of the rod 7, are connected to the control device 15. The outputs of the solenoid armature coil 6 are connected to the control device 15. The control device 15 is configured to be connected to an external power source 16.

Работа устройства осуществляется следующим образом.The device operates as follows.

В статическом состоянии шток 7 неподвижен, и протекание магнитной жидкости 5 по зазору 9 не происходит. Под воздействием внешнего механического возмущения шток 7, с закрепленными на нем электромагнитом и кольцевым постоянным магнитом 12, совершает колебательные движения вдоль оси корпуса 1. Гашение механических колебаний происходит как за счет перетекания магнитной жидкости 5 через зазор 9, так и за счет электромагнитной силы от взаимодействия кольцевого постоянного магнита 12 и индуцированных токов в соленоидной якорной катушке 6. Кольцевой постоянный магнит 12 и соленоидная якорная катушка 6 являются электромагнитным демпфером, в качестве балластной нагрузки которого выступает активное сопротивление катушки управления 10, создающим дополнительную силу сопротивления колебаниям штока 7. При движении кольцевого постоянного магнита 12 в соленоидной якорной катушке 6 индуцируется электродвижущая сила (ЭДС). Управляющее устройство 15 выпрямляет ЭДС и подает к катушке управления 10 постоянный ток пропорциональный индуцированной ЭДС. При протекании тока по катушке управления 10 создается магнитное поле, проходящее через зазор 9 в зонах между корпусом 1 и полюсами 12 электромагнита. Изменение величины индукции магнитного поля в зазоре 9, пропорциональное ЭДС индуцированной в соленоидной якорной катушке 6, приводит к изменению вязкости магнитной жидкости 5 и, следовательно, силы сопротивления демпфера.In a static state, the rod 7 is stationary, and the flow of the magnetic fluid 5 through the gap 9 does not occur. Under the influence of external mechanical disturbance, the rod 7, with an electromagnet and an annular permanent magnet 12 attached to it, oscillates along the axis of the housing 1. The damping of mechanical vibrations occurs both due to the overflow of magnetic fluid 5 through the gap 9 and due to the electromagnetic force from the interaction the annular permanent magnet 12 and the induced currents in the solenoid armature coil 6. The annular permanent magnet 12 and the solenoid armature coil 6 are an electromagnetic damper, the ballast load of which is the active resistance of the control coil 10, which creates an additional force of resistance to vibrations of the rod 7. When the annular constant magnet 12 in the solenoid armature coil 6 induces an electromotive force (EMF). The control device 15 rectifies the EMF and supplies a direct current proportional to the induced EMF to the control coil 10. When current flows through the control coil 10, a magnetic field is created that passes through the gap 9 in the zones between the housing 1 and the poles 12 of the electromagnet. A change in the magnitude of the magnetic field induction in the gap 9, proportional to the EMF induced in the solenoid armature coil 6, leads to a change in the viscosity of the magnetic fluid 5 and, therefore, in the resistance force of the damper.

При возрастании амплитуды и(или) частоты колебания штока 7, увеличивается ЭДС, индуцируемая кольцевым постоянным магнитом 13 в соленоидной якорной катушке 6, управляющее устройство 15 увеличивает ток в катушке управления 10 пропорционально увеличению ЭДС, что приводит к повышению индукции магнитного поле в зазоре 9, увеличению вязкости магнитной жидкости 5 и силы сопротивления демпфера. При снижении амплитуды и(или) частоты колебания штока 7, уменьшается ЭДС, индуцируемая кольцевым постоянным магнитом 13 в соленоидной якорной катушке 6, управляющее устройство 15 уменьшает ток в катушке управления 10 пропорционально уменьшению ЭДС, что приводит к снижению индукции магнитного поля в зазоре 9, уменьшению вязкости магнитной жидкости 5 и силы сопротивления демпфера. Таким образом, происходит автоматическое регулирование силы сопротивления демпфера в зависимости от интенсивности внешнего механического возмущения.With an increase in the amplitude and (or) frequency of oscillation of the rod 7, the EMF induced by the annular permanent magnet 13 in the solenoid armature coil 6 increases, the control device 15 increases the current in the control coil 10 in proportion to the increase in the EMF, which leads to an increase in the magnetic induction in the gap 9, an increase in the viscosity of the magnetic fluid 5 and the resistance force of the damper. With a decrease in the amplitude and (or) the oscillation frequency of the rod 7, the EMF induced by the annular permanent magnet 13 in the solenoid armature coil 6 decreases, the control device 15 reduces the current in the control coil 10 in proportion to the decrease in the EMF, which leads to a decrease in the magnetic induction in the gap 9, a decrease in the viscosity of the magnetic fluid 5 and the drag force of the damper. Thus, there is an automatic regulation of the damper resistance force depending on the intensity of external mechanical disturbance.

Для дополнительного увеличения напряженности магнитного поля катушки управления 10 возможно подключение управляющего устройства 15 к внешнему источнику питания 16.To further increase the magnetic field strength of the control coil 10, it is possible to connect the control device 15 to an external power source 16.

Таким образом, использование предлагаемого устройства обеспечивает расширение рабочего диапазона гашения колебаний с возможностью его автоматического регулирования и увеличение эффективности демпфирования.Thus, the use of the proposed device provides an extension of the operating range of vibration damping with the possibility of its automatic regulation and an increase in the efficiency of damping.

Claims

Self-excited magneto-liquid electromechanical damper containing a body with a hydraulic cavity filled with magnetic fluid, a rod with wires placed in it, an electromagnet, a control device, characterized in that the body is made ferromagnetic with end ferromagnetic top and bottom covers, the inner cavity of the body is divided by a ferromagnetic partition into insulated a sealed upper chamber, which is a hydraulic cavity, and a lower chamber, in which a solenoid anchor coil is located on the inner cylindrical surface of the body, an electromagnet is placed on the part of the rod located in the upper chamber, which forms an annular gap with the inner cylindrical surface of the body and consists of a control coil, placed in a non-magnetic cylindrical casing between two annular poles, on the part of the stem located in the lower chamber, an annular permanent magnet is placed, magnetized in the radial direction, while the coil leads control, wires placed in the cavity of the rod, and the outputs of the solenoid armature coil are connected to a control device made with the ability to connect to an external power source.