RU2781779C1

RU2781779C1 - Magnetorheological vibration isolator with ultrasonic motor control

Info

Publication number: RU2781779C1
Application number: RU2022115730A
Authority: RU
Inventors: Цзиян ЧЖАН; Жуйчжи ЛО; Цян Чжан; Тао ЦИН; Ган Чжоу; Цзиньтао У; Лимэй ТЯНЬ; Яхун ФАНЬ; Шуянь ВАН; Хун Ван
Original assignee: Бейцзин Инститьют Оф Контрол Инджиниринг
Priority date: 2019-11-15
Filing date: 2020-02-27
Publication date: 2022-10-18

Abstract

FIELD: vibration isolators.

SUBSTANCE: invention relates to vibration isolators. A magnetorheological vibration isolator controlled by means of an ultrasonic motor comprises a base (1), a magnetorheological damper (2) and an adapter plate (3). The magnetorheological damper includes an upper cavity (9), a lower cavity (5), a connecting ring (6), a permanent magnet (7), holes (8), a magnetically permeable ring (15), an ultrasonic motor (18). The magnetorheological fluid is held in the upper and lower cavities formed by the bellows, and the middle part and both ends of the cavity are used as inlet and outlet ends for vibration isolation to provide simulation of piston movement in the damper without dynamic and static gaps to allow the fluid to pass and provide liquid damping, and the vibration isolator has no leakage when operating in orbit for a long time. The magnetorheological damper uses an ultrasonic motor (18) to rotate the permanent magnet (7) to control the degree of overlap between the permanent magnet (7) and holes (8), i.e. to control the number of holes (8) entering the magnetic field of the permanent magnet, to change the intensity of the damping provided by the damper.

EFFECT: invention provides improved performance.

7 cl, 4 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к области технических решений по подавлению вибраций и, в частности, к магнитореологическому виброизолятору, регулируемому посредством ультразвукового двигателя.The present invention relates to the field of technical solutions for vibration suppression and, in particular, to a magnetorheological vibration isolator controlled by an ultrasonic motor.

Уровень техникиState of the art

Исполнительные устройства инерциальной системы ориентации, такие как управляющие гироскопы, широко используются в высокоточных космических аппаратах, таких как спутники дистанционного зондирования и космические лаборатории, и являются изделиями для космических аппаратов, наиболее важными для обеспечения быстрой корректировки углового положения и устойчивости ориентации. При быстром развитии аэрокосмической технологии требования пользователей к эксплуатационным характеристикам спутников (например, к разрешению камер) становятся все более высокими, и полезные нагрузки, которые позволяют обеспечить характеристики спутников, обуславливают все более высокие требования к точности угловой ориентации и устойчивости космической платформы. Однако в процессе высокоскоростного вращения роторы исполнительных устройств инерциальной системы ориентации будут генерировать колебания в широком диапазоне частот и с микроамплитудой, которые становятся одним из основных источников вибраций космического аппарата и влияют на точность углового положения и устойчивость космического аппарата и на бесшумность платформы, что приводит к воздействию в определенной степени на обеспечение эксплуатационных характеристик полезных нагрузок. Следовательно, стабильно работающая платформа является необходимым условием нормальной работы полезных нагрузок, таких как датчики с высокими характеристиками.Inertial attitude control system actuators such as steering gyroscopes are widely used in high-precision space vehicles such as remote sensing satellites and space laboratories, and are the most important spacecraft products for achieving fast attitude correction and attitude stability. With the rapid development of aerospace technology, user requirements for satellite performance (e.g. camera resolution) are becoming ever higher, and the payloads that enable satellite performance place ever greater demands on the attitude accuracy and stability of the space platform. However, during high-speed rotation, the rotors of the actuators of the inertial attitude control system will generate oscillations in a wide frequency range and with a microamplitude, which become one of the main sources of vibrations of the spacecraft and affect the accuracy of the angular position and stability of the spacecraft and the noiselessness of the platform, which leads to the impact to some extent to ensure the performance of payloads. Therefore, a stable platform is a prerequisite for the normal operation of payloads such as high performance sensors.

Подавление микровибраций представляет собой эффективный способ повышения устойчивости платформы. Однако при решениях по уменьшению вибраций, направленных на конструкцию исполнительных устройств инерциальной системы ориентации, таких как управляющие гироскопы, затруднено обеспечение положительного эффекта подавления микровибраций, и изоляция микровибраций на пути передачи вибраций является относительно простой и эффективной. Пружинящие резиновые демпферы или резинометаллические демпферы с металлической пружиной, как правило, используются для виброизоляции. Однако на резину сильно влияют температура и частота, и резина не является стойкой к космическому облучению и коррозии, вызываемой атомарным кислородом, в то время как резинометаллические элементы имеют сильную нелинейность и имеют разные коэффициенты демпфирования и жесткость при большой амплитуде и малой амплитуде, что неудобно для проектирования. Кроме того, когда их конструкции заданы, коэффициент демпфирования по существу невозможно изменить, что создает затруднения при удовлетворении требований в разных средах и условиях работы. Традиционные магнитореологические и электрореологические жидкостные демпферы могут обеспечить активное регулирование демпфирования при необходимости, но они требуют долгосрочного источника энергии, что приводит к увеличению затрат на их использование на орбите. Следовательно, требуются исследование и разработка изоляторов с переменным демпфированием, в которых предусмотрено разделение функции демпфирования и функции обеспечения жесткости, демпфирование является регулируемым, энергопотребление является низким и которые могут адаптироваться к разным средам на земле и на орбите и являются стойкими к облучению и коррозии, вызываемой атомарным кислородом.Micro-vibration suppression is an effective way to improve platform stability. However, in vibration reduction solutions aimed at the design of inertial attitude control system actuators such as control gyroscopes, it is difficult to provide a positive microvibration suppression effect, and isolation of microvibrations in the vibration transmission path is relatively simple and effective. Spring-loaded rubber dampers or metal-spring rubber-metal dampers are typically used for vibration isolation. However, rubber is highly affected by temperature and frequency, and rubber is not resistant to cosmic irradiation and corrosion caused by atomic oxygen, while rubber-metal elements have strong non-linearity and have different damping coefficients and stiffness at large amplitude and small amplitude, which is inconvenient for design. In addition, once their designs are given, the damping factor is essentially impossible to change, which makes it difficult to meet the requirements in different environments and operating conditions. Traditional magnetorheological and electrorheological fluid dampers can provide active damping control when needed, but they require a long-term energy source, which increases the cost of their use in orbit. Therefore, research and development of variable damping insulators is required, which separates the damping function and the stiffening function, the damping is adjustable, the power consumption is low, and which can adapt to different environments on the ground and in orbit, and is resistant to radiation and corrosion caused by atomic oxygen.

В традиционных гидравлических демпферах главным образом используются односторонний поршневой шток или двусторонние поршневые штоки для обеспечения перемещения поршня для выдавливания текучей среды с целью обеспечения некоторой степени жидкостного демпфирования. С учетом неизбежного зазора между штоком и уплотняемой полостью существует неизбежная микроутечка жидкости, которая не только приводит к снижению характеристик жидкостного демпфирования, но и также может вызвать загрязнение окружающей среды в спутнике, в результате чего затруднено удовлетворение требования долговременной работы традиционных гидравлических демпферов.Conventional hydraulic dampers primarily use a single-sided piston rod or double-sided piston rods to move the piston to expel fluid to provide some degree of fluid damping. Given the inevitable gap between the stem and the sealing cavity, there is an inevitable micro-leakage of fluid, which not only leads to a decrease in fluid damping performance, but also can cause environmental pollution in the satellite, making it difficult to meet the long-term operation requirement of traditional hydraulic dampers.

Энергопотребление при традиционном способе использования магнитореологической текучей среды для демпфирования обусловлено главным образом использованием электроспирали для генерирования магнитного поля, при этом интенсивность магнитного поля регулируется посредством величины тока, что приводит к изменению кинематической вязкости магнитореологической текучей среды в отверстиях и, следовательно, к регулированию демпфирования. Когда ток в спирали исчезает, магнитное поле также исчезает, и магнитное поле, необходимое для магнитореологической текучей среды, не может поддерживаться. То есть требуется постоянная подача электрического тока к спирали, что вызывает потребление большого количества электроэнергии.The power consumption in the conventional method of using magnetorheological fluid for damping is mainly due to the use of an electrocoil to generate a magnetic field, while the intensity of the magnetic field is controlled by the amount of current, which leads to a change in the kinematic viscosity of the magnetorheological fluid in the holes and, therefore, to control the damping. When the current in the coil disappears, the magnetic field also disappears and the magnetic field required for the magnetorheological fluid cannot be maintained. That is, a constant supply of electric current to the spiral is required, which causes the consumption of a large amount of electricity.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Техническая проблема, подлежащая решению посредством настоящей заявки, состоит в преодолении недостатков известного уровня техники, в разработке магнитореологического виброизолятора, регулирование которого осуществляется посредством ультразвукового двигателя и который лучше адаптирован к окружающим условиям в космическом пространстве, может обеспечить переменное демпфирование, осуществляемое виброизолятором, при уменьшенных затратах, связанных, например, с массой и потреблением энергии, и подавить вибрации в широком диапазоне частот, генерируемые или испытываемые исполнительными устройствами инерционной системы ориентации, такими как управляющие гироскопы, в разных средах и при разных условиях работы.The technical problem to be solved by the present application is to overcome the shortcomings of the prior art, to develop a magnetorheological vibration isolator, which is regulated by an ultrasonic motor and which is better adapted to the environment in outer space, can provide variable damping implemented by the vibration isolator at reduced cost. related, for example, to mass and energy consumption, and to suppress vibrations in a wide range of frequencies generated or experienced by the actuators of the inertial attitude control system, such as control gyroscopes, in different environments and under different operating conditions.

Техническое решение согласно настоящей заявке таково. Магнитореологический виброизолятор, регулируемый посредством ультразвукового двигателя, включает в себя основание, множество магнитореологических демпферов и множество переходных плит, при этом каждая из множества переходных плит соединена с основанием посредством множества магнитореологических демпферов и выполнена с возможностью соединения с устройством, подлежащим виброизоляции;The technical solution according to the present application is as follows. A magnetorheological vibration isolator controlled by an ultrasonic motor includes a base, a plurality of magnetorheological dampers, and a plurality of adapter plates, each of the plurality of adapter plates being connected to the base via a plurality of magnetorheological dampers and configured to be connected to a device to be vibration-isolated;

при этом каждый из множества магнитореологических демпферов включает в себя нижнюю закрывающую плиту, нижнюю полость, соединительное кольцо, постоянный магнит, отверстия, верхнюю полость, верхнюю закрывающую плиту, верхний шток, верхний сальник, парамагнитный компонент, нижний сальник, магнитопроводящее кольцо, фиксирующее кольцо, корпус, ультразвуковой двигатель и нижний шток; иwherein each of the plurality of magnetorheological dampers includes a bottom cover plate, a bottom cavity, a connecting ring, a permanent magnet, holes, an upper cavity, an upper cover plate, an upper stem, an upper gland, a paramagnetic component, a lower gland, a magnetically conductive ring, a fixing ring, housing, ultrasonic motor and lower stem; and

один конец верхнего штока соединен с соединительным кольцом для функционирования в качестве выходного конца или входного конца для виброизоляции, и верхний шток соединен с переходной плитой; нижний шток установлен в средней части нижней закрывающей плиты для функционирования в качестве входного конца или выходного конца для виброизоляции, и нижний шток соединен с основанием; нижняя закрывающая плита и верхняя закрывающая плита соединены посредством корпуса; соединительное кольцо приварено к гофрированным трубам для образования нижней полости и верхней полости, и нижняя полость и верхняя полость заполнены магнитореологической текучей средой; соединительное кольцо разделено в направлении вдоль окружности на 2n одинаковых зон, каждая из которых имеет центральный угол, составляющий π/n, где n - натуральное число, множество отверстий распределены в одной зоне из каждых двух соседних зон из 2n зон, и отверстия отсутствуют в другой зоне из данных двух соседних зон; магнитопроводящее кольцо установлено с наружной стороны соединительного кольца, постоянный магнит и парамагнитный компонент установлены с внутренней стороны соединительного кольца попеременно, и постоянный магнит и парамагнитный компонент установлены на выходном валу ультразвукового двигателя посредством верхнего сальника и нижнего сальника; одна гофрированная труба из гофрированных труб, которая определяет границы нижней полости, расположена с наружной стороны ультразвукового двигателя, конец нижней полости и конец верхней полости плотно закрыты посредством соответственно нижней закрывающей плиты и верхней закрывающей плиты для обеспечения параллельного соединения гофрированных труб, соответствующих нижней полости и верхней полости, и, когда входной конец и выходной конец, предназначенные для виброизоляции, перемещаются друг относительно друга под действием нагрузки, соединительное кольцо перемещается вверх и вниз относительно корпуса, и магнитореологическая текучая среда, находящаяся в нижней полости и верхней полости, выдавливается из одной из нижней полости и верхней полости в другую через отверстия.one end of the upper stem is connected to a connecting ring to function as an outlet end or an inlet end for vibration isolation, and the upper stem is connected to an adapter plate; the bottom stem is installed in the middle part of the bottom cover plate to function as an inlet end or an outlet end for vibration isolation, and the bottom stem is connected to the base; the lower closing plate and the upper closing plate are connected by means of the housing; a connecting ring is welded to the corrugated pipes to form a lower cavity and an upper cavity, and the lower cavity and the upper cavity are filled with a magnetorheological fluid; the connecting ring is divided in the circumferential direction into 2 n identical zones, each of which has a central angle of π/ n , where n is a natural number, a plurality of holes are distributed in one zone out of every two adjacent zones out of 2 n zones, and there are no holes in another zone from these two adjacent zones; a magnetic conductive ring is installed on the outside of the connection ring, a permanent magnet and a paramagnetic component are installed on the inside of the connection ring alternately, and the permanent magnet and the paramagnetic component are installed on the output shaft of the ultrasonic motor through the upper gland and the lower gland; one corrugated pipe of corrugated pipes that defines the boundaries of the lower cavity is located on the outside of the ultrasonic motor, the end of the lower cavity and the end of the upper cavity are tightly closed by the lower closing plate and the upper closing plate, respectively, to ensure parallel connection of the corrugated pipes corresponding to the lower cavity and the upper cavity, and when the inlet end and the outlet end intended for vibration isolation move relative to each other under the action of the load, the connecting ring moves up and down relative to the housing, and the magnetorheological fluid in the lower cavity and upper cavity is squeezed out from one of the lower cavity and upper cavity into another through holes.

Силовые линии магнитного поля постоянного магнита образуют петлю за счет прохождения через соединительное кольцо и магнитопроводящее кольцо, ультразвуковой двигатель обеспечивает поворот постоянного магнита и парамагнитного компонента; когда постоянный магнит и отверстия перекрываются в направлении вдоль окружности, магнитное поле, создаваемое между постоянным магнитом и магнитопроводящим кольцом, проходит через отверстия для обеспечения усиления магнитного поля в отверстиях в зоне перекрытия, и кинематическая вязкость магнитореологической текучей среды в отверстиях в зоне перекрытия увеличивается, и величина демпфирования, обеспечиваемого магнитореологическим виброизолятором, регулируется посредством регулирования числа отверстий, находящихся в магнитном поле.The magnetic field lines of the permanent magnet form a loop by passing through the connecting ring and the magnetic conductive ring, the ultrasonic motor makes the permanent magnet and the paramagnetic component rotate; when the permanent magnet and the holes overlap in the circumferential direction, the magnetic field generated between the permanent magnet and the conductive ring passes through the holes to enhance the magnetic field in the holes in the overlap area, and the kinematic viscosity of the magnetorheological fluid in the holes in the overlap area increases, and the amount of damping provided by the magnetorheological vibration isolator is controlled by adjusting the number of holes in the magnetic field.

Ультразвуковой двигатель работает в непрерывном режиме или шаговом режиме, и датчик углового смещения используется для обратной связи; когда ультразвуковой двигатель работает в шаговом режиме, датчик нулевого положения используется для калибровки углового положения ротора ультразвукового двигателя, угол поворота постоянного магнита рассчитывается посредством подсчета числа шагов ультразвукового двигателя, и определяется степень перекрытия между постоянным магнитом и отверстиями в направлении вдоль окружности для получения коэффициента демпфирования, обеспечиваемого демпфирующим виброизолятором.The ultrasonic motor operates in continuous mode or stepping mode, and the angular displacement encoder is used for feedback; when the ultrasonic motor is running in step mode, the zero position sensor is used to calibrate the angular position of the ultrasonic motor rotor, the rotation angle of the permanent magnet is calculated by counting the number of steps of the ultrasonic motor, and the degree of overlap between the permanent magnet and the holes in the circumferential direction is determined to obtain the damping coefficient, provided by a damping vibration isolator.

После обеспечения поворота постоянного магнита на заданный угол ультразвуковой двигатель может быть выключен и подвергнут самоблокировке, и демпфирующий виброизолятор работает в состоянии пассивной виброизоляции при малом потреблении электроэнергии.After the rotation of the permanent magnet is ensured at a predetermined angle, the ultrasonic motor can be turned off and subjected to self-locking, and the damping vibration isolator operates in a state of passive vibration isolation with low power consumption.

Число магнитореологических демпферов и угол наклона каждого из магнитоэлектрических демпферов определены на основе характеристик объекта, подлежащего виброизоляции, и требований к виброизоляции.The number of magneto-rheological dampers and the angle of inclination of each of the magneto-electric dampers are determined based on the characteristics of the object to be vibration-isolated and the requirements for vibration isolation.

Каждый из постоянного магнита и парамагнитного компонента имеет веерообразную конструкцию с U-образным поперечным сечением.Each of the permanent magnet and the paramagnetic component has a fan-shaped structure with a U-shaped cross section.

Каждый из постоянного магнита и парамагнитного компонента имеет центральный угол, составляющий π/n, в каждой из зон.Each of the permanent magnet and the paramagnetic component has a central angle of π/n in each of the zones.

Преимущества решения по настоящей заявке над известным уровнем техники таковы.The advantages of the solution according to the present application over the prior art are as follows.

1. В решении по настоящей заявке используется полость для удерживания магнитореологической текучей среды, образованная посредством гофрированным труб, и средняя часть и два конца полости используются в качестве входного и выходного концов для виброизоляции. Под действием вибрации входной конец и выходной конец перемещаются друг относительно друга, так что средняя часть перемещается относительно данных двух концов, и текучая среда сдавливается для прохождения в верхней и нижней полостях, таким образом, демпферы обеспечивают имитацию движения поршней в состоянии без динамических и статических зазоров, что обеспечивает жидкостное демпфирование и позволяет избежать утечки жидкости, вызываемой динамическими и статическими зазорами традиционных демпферов, и, следовательно, данное решение подходит для длительных применений в космосе.1. The solution of the present application uses a magnetorheological fluid containment cavity formed by corrugated pipes, and the middle part and two ends of the cavity are used as inlet and outlet ends for vibration isolation. By vibration, the inlet end and the outlet end move relative to each other, so that the middle part moves relative to these two ends, and the fluid is compressed to pass in the upper and lower cavities, thus the dampers can simulate the movement of pistons in a state without dynamic and static clearances which provides fluid damping and avoids fluid leakage caused by the dynamic and static gaps of conventional dampers and is therefore suitable for long term space applications.

2. В гравитационном поле, например, на земле и в тому подобных условиях, магнитные частицы, суспендированные в магнитореологической текучей среды, легко осаждаются, и для магнитных частиц требуется особая обработка для модификации поверхности. В настоящей заявке магнитореологическая текучая среда применяется для изделий, используемых в космическом пространстве, и, следовательно, находится в состоянии невесомости, так что не будет происходить легкого осаждения суспендированных магнитных частиц, что может обеспечить лучшее сохранение однородности магнитореологической текучей среды и может обеспечить лучшее проявление характеристики активного регулирования демпфирования посредством магнитореологической текучей среды.2. In a gravitational field such as on the ground and the like, magnetic particles suspended in a magnetorheological fluid are easily deposited, and the magnetic particles require special treatment to modify the surface. In the present application, the magnetorheological fluid is applied to articles used in outer space, and therefore is in a state of weightlessness, so that the suspended magnetic particles will not be easily deposited, which can better maintain the homogeneity of the magnetorheological fluid and can give better performance. actively controlling damping by means of a magnetorheological fluid.

3. В демпфере согласно настоящей заявке используется ультразвуковой двигатель для обеспечения поворота постоянного магнита для регулирования числа отверстий, входящих в магнитное поле, для обеспечения приблизительно линейного регулирования демпфирования, осуществляемого магнитореологическим демпфером. Поскольку источником магнитного поля, предусмотренного в настоящей заявке, является постоянный магнит, отсутствует необходимость в использовании тока для генерирования магнитного поля. Ультразвуковой двигатель обеспечивает только поворот постоянного магнита для изменения распределения отверстий относительно магнитного поля, и после обеспечения поворота постоянного магнита на определенный угол ультразвуковой двигатель может быть выключен и подвергнут самоблокировке, и электроэнергия почти не будет потребляться. В этом случае демпфер работает в состоянии пассивной виброизоляции. Энергопотребление эффективно уменьшается, и экономится ценная энергия для космического аппарата.3. The damper of the present application uses an ultrasonic motor to cause the permanent magnet to rotate to control the number of holes entering the magnetic field to provide approximately linear damping control provided by the magnetorheological damper. Since the source of the magnetic field provided in the present application is a permanent magnet, there is no need to use current to generate the magnetic field. The ultrasonic motor only provides rotation of the permanent magnet to change the distribution of holes relative to the magnetic field, and after providing rotation permanent magnet at a certain angle, the ultrasonic motor can be turned off and self-locked, and almost no electricity is consumed. In this case, the damper operates in a state of passive vibration isolation. Power consumption is effectively reduced and valuable energy for the spacecraft is saved.

4. В демпфере согласно настоящей заявке используется ультразвуковой двигатель для обеспечения поворота постоянного магнита. Приблизительно линейное регулирование демпфирования, осуществляемого демпфером, может быть обеспечено посредством регулирования степени перекрытия между постоянным магнитом и отверстиями, поскольку степень перекрытия линейно зависит от угла. Ультразвуковой двигатель использует колебания, вызываемые бегущими волнами, для обеспечения медленного движения, которое не зависит от вращающегося магнитного поля. Следовательно, магнитное поле постоянного магнита не влияет на ультразвуковой двигатель, в то время как постоянный магнит легко воздействует на электромагнитный двигатель. Кроме того, ультразвуковой двигатель может работать в шаговом режиме, когда требования к регулированию демпфирования невысокие, при этом может не потребоваться датчик углового смещения и может использоваться только датчик нулевого положения для простого управления, что позволяет упростить конструкцию демпфера.4. The damper of the present application uses an ultrasonic motor to rotate the permanent magnet. Approximately linear control of the damping provided by the damper can be achieved by adjusting the amount of overlap between the permanent magnet and the holes, since the amount of overlap is linear with angle. An ultrasonic motor uses the vibrations caused by traveling waves to provide slow motion that is independent of a rotating magnetic field. Therefore, the magnetic field of the permanent magnet does not affect the ultrasonic motor, while the permanent magnet easily affects the electromagnetic motor. In addition, the ultrasonic motor can be operated in step mode when damping control requirements are low, and the angular displacement sensor may not be required, and only the zero position sensor can be used for simple control, thus simplifying the damper design.

5. Виброизолятор согласно настоящей заявке может рассеивать энергию вибраций, передаваемую от платформы спутника изделиям, таким как управляющие гироскопы в пусковом отсеке, для защиты данных изделий, и он также может уменьшить воздействие микровибраций, генерируемых в процессе работы изделий на платформе спутника, в орбитальном отсеке. Например, в таких процессах, как маневр управляющего гироскопа, ультразвуковой двигатель может использоваться для обеспечения перемещения постоянного магнита для увеличения демпфирующей силы, создаваемой магнитореологической текучей средой, увеличения рассеяния энергии вибраций и повышения устойчивости системы. Когда вибрация мала, например, в процессе, в котором управляющий гироскоп заблокирован или осуществляет медленный маневр, может быть осуществлена регулировка положения постоянного магнита для уменьшения демпфирующей силы с целью повышения коэффициента затухания высокочастотных вибраций, обеспечиваемого виброизолятором. Следовательно, виброизолятор может обеспечить активное регулирование демпфирования в соответствии с разными условиями применения и условиями колебаний, в результате чего достигаются хорошие характеристики виброизоляции.5. The vibration isolator according to the present application can dissipate the vibration energy transmitted from the satellite platform to products, such as control gyroscopes in the launch compartment, to protect these products, and it can also reduce the impact of micro-vibrations generated during the operation of products on the satellite platform, in the orbital compartment. . For example, in processes such as maneuvering a control gyroscope, an ultrasonic motor can be used to move a permanent magnet to increase the damping force generated by the magnetorheological fluid, increase vibration energy dissipation, and improve system stability. When the vibration is small, such as in a process in which the control gyroscope is blocked or maneuvers slowly, the position of the permanent magnet can be adjusted to reduce the damping force in order to increase the high-frequency vibration attenuation ratio provided by the vibration isolator. Therefore, the vibration isolator can actively adjust the damping according to different application and vibration conditions, resulting in good vibration isolation performance.

6. В соответствии с конструкцией магнитореологического демпфера по настоящей заявке магнитореологическая текучая среда удерживается в полости, образованной гофрированными трубами, и средняя секция и два конца полости служат в качестве входного и выходного концов для виброизоляции для обеспечения имитации движения поршня в демпфере без динамических и статических зазоров, осуществляется прохождение текучей среды для обеспечения жидкостного демпфирования. Решение по заявке обеспечивает интеграцию жидкостного демпфирования, магнитного демпфирования и магнитореологического демпфирования и осуществление регулировки величины магнитореологического демпфирования посредством использования ультразвукового двигателя для обеспечения поворота постоянного магнита.6. In accordance with the design of the magnetorheological damper of the present application, the magnetorheological fluid is contained in a cavity formed by corrugated pipes, and the middle section and two ends of the cavity serve as inlet and outlet ends for vibration isolation to provide simulation of piston movement in the damper without dynamic and static gaps , fluid is passed through to provide fluid damping. The solution of the application integrates fluid damping, magnetic damping, and magnetorheological damping and implements adjustment of the magnetorheological damping amount by using an ultrasonic motor to rotate the permanent magnet.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Фиг.1 - схематический вид, показывающий конструкцию виброизолятора с переменным демпфированием согласно настоящей заявке;Fig. 1 is a schematic view showing the construction of a variable damping vibration isolator according to the present application;

фиг.2 - вид с продольным разрезом, показывающий конструкцию демпфера с переменным демпфированием согласно настоящей заявке;Fig. 2 is a longitudinal sectional view showing the construction of a variable damping damper according to the present application;

фиг.3 - вид с поперечным разрезом, показывающий конструкцию демпфера с переменным демпфированием согласно настоящей заявке;Fig. 3 is a cross-sectional view showing the construction of a variable damping damper according to the present application;

фиг.4(а) - схематический вид, показывающий конструкцию постоянного магнита и парамагнитного компонента согласно настоящей заявке;Fig. 4(a) is a schematic view showing the construction of a permanent magnet and a paramagnetic component according to the present application;

фиг.4(b) - схематический вид, показывающий конструкцию верхнего сальника согласно настоящей заявке; иFig. 4(b) is a schematic view showing the structure of the top seal according to the present application; and

фиг.4(с) - схематический вид, показывающий конструкцию нижнего сальника согласно настоящей заявке.Fig. 4(c) is a schematic view showing the structure of the lower seal according to the present application.

Подробное описание вариантов осуществления изобретенияDetailed description of embodiments of the invention

Эффект виброизоляции, обеспечиваемый виброизолятором, тесно связан с демпфированием, осуществляемым виброизолятором. Виброизоляция с малым демпфированием может обеспечить эффективную изоляцию высокочастотных вибраций, в то время как виброизоляция с большим демпфированием может обеспечить быстрое рассеяние энергии вибраций с большой амплитудой, таких как при резонансе. Следовательно, вибрации, передаваемые от платформы спутника к исполнительным устройствам, таким как управляющие гироскопы в пусковом отсеке, могут эффективно подавляться для защиты изделий. Кроме того, вибрации с большой амплитудой, генерируемые исполнительными устройствами, такими как управляющие гироскопы, в орбитальном отсеке во время процесса маневрирования, также могут подавляться. Следовательно, в настоящей заявке предложен способ виброизоляции с переменным демпфированием, в котором ультразвуковой двигатель используется для обеспечения поворота постоянного магнита для регулирования степени перекрытия между магнитным полем и отверстиями с целью существенного повышения вязкости магнитореологической текучей среды, поступающей в отверстия, находящиеся в магнитном поле, посредством чего виброизолятор осуществляет виброизоляцию с переменным демпфированием, то есть в соответствии с настоящей заявкой предложен магнитореологический виброизолятор, регулируемый посредством ультразвукового двигателя.The vibration isolation effect provided by the vibration isolator is closely related to the damping provided by the vibration isolator. Lightly damped vibration isolation can provide effective isolation of high frequency vibrations, while high damping vibration isolation can provide rapid energy dissipation of large amplitude vibrations such as at resonance. Therefore, vibrations transmitted from the satellite platform to actuators such as control gyroscopes in the launch bay can be effectively suppressed to protect products. In addition, large amplitude vibrations generated by actuators such as control gyroscopes in the orbital compartment during the maneuvering process can also be suppressed. Therefore, the present application proposes a variable damping vibration isolation method in which an ultrasonic motor is used to rotate a permanent magnet to control the degree of overlap between the magnetic field and the holes to significantly increase the viscosity of the magnetorheological fluid entering the holes in the magnetic field by whereby the vibration isolator performs vibration isolation with variable damping, that is, in accordance with the present application, a magnetorheological vibration isolator controlled by an ultrasonic motor is proposed.

Как показано на фиг.1, магнитореологический виброизолятор согласно настоящей заявке, регулируемый посредством ультразвукового двигателя, включает в себя основание 1, магнитореологические демпферы 2 и переходную плиту 3. Конструкция основания 1 определена на основе способа установки платформы космического аппарата и др., и конструкция переходной плиты 3 определена на основе соединительного порта объекта, подлежащего виброизоляции, такого как управляющий гироскоп. Основание 1 соединено посредством винтов с нижними штоками 19 магнитореологических демпферов 2, и переходная плита 3 соединена посредством винтов с верхними штоками 11 магнитореологических демпферов 2. Параметры, такие как число и углы наклона магнитореологических демпферов 2, оптимизированы и определены в зависимости от конкретных условий, таких как характеристики объекта, подлежащего виброизоляции, и требования к виброизоляции.As shown in Fig.1, the magnetorheological vibration isolator according to the present application, adjustable by ultrasonic motor, includes a base 1, magnetorheological dampers 2 and adapter plate 3. The design of the base 1 is determined based on the installation method of the spacecraft platform, etc., and plate 3 is determined based on the connection port of the object to be vibration-isolated, such as a control gyroscope. The base 1 is screwed to the lower rods 19 of the magnetorheological dampers 2, and the adapter plate 3 is connected to the upper rods 11 of the magnetorheological dampers 2 by screws. as the characteristics of the object subject to vibration isolation, and the requirements for vibration isolation.

Как показано на фиг.2, 3 и 4а-4с, каждый из магнитореологических демпферов 2 включает в себя нижнюю закрывающую плиту 4, нижнюю полость 5, соединительное кольцо 6, постоянный магнит 7, отверстия 8, верхнюю полость 9, верхнюю закрывающую плиту 10, верхний шток 11, верхний сальник 12, парамагнитный компонент 13, нижний сальник 14, магнитопроводящее кольцо 15, фиксирующее кольцо 16, корпус 17, ультразвуковой двигатель 18 и нижний шток 19. Соединительное кольцо 6 соединено с двумя гофрированными трубами, соответствующими нижней полости 5 и верхней полости 9, посредством электроннолучевой сварки для образования соответственно нижней полости 5 и верхней полости 9, которые заполнены магнитореологической текучей средой.As shown in figures 2, 3 and 4a-4c, each of the magnetorheological dampers 2 includes a bottom cover plate 4, a bottom cavity 5, a connecting ring 6, a permanent magnet 7, holes 8, an upper cavity 9, an upper cover plate 10, upper stem 11, upper gland 12, paramagnetic component 13, lower gland 14, magnetic conductive ring 15, fixing ring 16, housing 17, ultrasonic motor 18 and lower stem 19. Connecting ring 6 is connected with two corrugated pipes corresponding to the lower cavity 5 and the upper cavities 9 by means of electron beam welding to form, respectively, a lower cavity 5 and an upper cavity 9, which are filled with a magnetorheological fluid.

2n зон, каждая из которых имеет центральный угол, составляющий π/n, равномерно распределены в направлении вдоль окружности соединительного кольца 6, при этом n - натуральное число, в данном варианте осуществления n=2. Множество отверстий 8 распределены в одной зоне из каждых двух соседних зон из 2n зон, и отверстия 8 отсутствуют в n зонах, каждая из которых имеет центральный угол, составляющий π/n, и которые расположены между зонами, в которых распределены отверстия. Магнитопроводящее кольцо 15 установлено с наружной стороны соединительного кольца 6, постоянные магниты 7 и парамагнитные компоненты 13 установлены с внутренней стороны соединительного кольца 6 попеременно, и центральный угол каждого из постоянных магнитов 7 и центральный угол каждого из парамагнитных компонентов 13 составляют π/n в каждой зоне. Постоянные магниты 7 и парамагнитные компоненты 13 установлены на выходном валу ультразвукового двигателя 18 посредством верхнего сальника 12 и нижнего сальника 14.The 2n zones, each having a central angle of π/ n , are uniformly distributed in the direction along the circumference of the connecting ring 6, with n being a natural number, in this embodiment n =2. A plurality of holes 8 are distributed in one zone out of every two adjacent zones out of 2 n zones, and holes 8 are absent in n zones, each of which has a central angle of π/ n , and which are located between the zones in which the holes are distributed. The magnetic conductive ring 15 is installed on the outside of the connecting ring 6, the permanent magnets 7 and the paramagnetic components 13 are installed on the inside of the connecting ring 6 alternately, and the central angle of each of the permanent magnets 7 and the central angle of each of the paramagnetic components 13 are π/ n in each zone . Permanent magnets 7 and paramagnetic components 13 are installed on the output shaft of the ultrasonic motor 18 by means of the upper stuffing box 12 and the lower stuffing box 14.

Силовые линии магнитного поля U-образного постоянного магнита 7 могут образовывать петлю за счет прохождения через соединительное кольцо 6 и магнитопроводящее кольцо 15. Когда магнитореологическая текучая среда не находится в магнитном поле, кинематическая вязкость магнитореологической текучей среды представляет собой только кинематическую вязкость обычной жидкости, и демпфирование, обеспечиваемое демпфером, осуществляется как обычное жидкостное демпфирование и магнитное демпфирование; когда магнитореологическая текучая среда находится в магнитном поле, она подвергается воздействию магнитного поля, и кинематическая вязкость магнитореологической текучей среды будет существенно увеличена, и демпфирование осуществляется как магнитореологическое демпфирование и магнитное демпфирование, при этом магнитореологическое жидкостное демпфирование значительно больше магнитного демпфирования. В настоящей заявке ультразвуковой двигатель 18 используется для обеспечения поворота постоянных магнитов 7 и парамагнитных компонентов 13. Когда каждый из постоянных магнитов 7 перекрывает соответствующие отверстия 8 в направлении вдоль окружности, силовые линии магнитного поля, имеющиеся между постоянным магнитом 7 и магнитопроводящим кольцом 15, проходят через отверстия 8, так что магнитное поле значительно усиливается в отверстиях 8 в зоне перекрытия, и кинематическая вязкость магнитореологической текучей среды, находящейся в отверстиях 8 в зоне перекрытия, значительно увеличивается. Величину демпфирования можно регулировать посредством регулирования размера зоны перекрытия, то есть регулирования числа отверстий 8, находящихся в магнитном поле. Когда постоянный магнит 7 и отверстия 8 полностью перекрывают друг друга в направлении вдоль окружности, число отверстий 8, находящихся в магнитном поле, является максимальным, и в этом случае демпфирование является наибольшим; когда постоянный магнит 7 и отверстия 8 не перекрываются в направлении вдоль окружности, число отверстий 8, находящихся в магнитном поле, является минимальным, и в этом случае демпфирование является наименьшим. Поскольку ультразвуковой двигатель 18 может обеспечить поворот на любой угол и степень перекрытия линейно зависит от угла поворота, магнитореологический жидкостный демпфер, в котором ультразвуковой двигатель используется для обеспечения поворота постоянного магнита для регулирования степени перекрытия между постоянным магнитом и отверстиями, имеет функцию приблизительно линейного регулирования демпфирования.The magnetic field lines of the U-shaped permanent magnet 7 can form a loop by passing through the connecting ring 6 and the magnetically conductive ring 15. When the magnetorheological fluid is not in a magnetic field, the kinematic viscosity of the magnetorheological fluid is only the kinematic viscosity of an ordinary fluid, and the damping , provided by the damper, is carried out as conventional fluid damping and magnetic damping; when the magnetorheological fluid is in a magnetic field, it is subjected to a magnetic field, and the kinematic viscosity of the magnetorheological fluid will be significantly increased, and the damping is performed as magnetorheological damping and magnetic damping, while the magnetorheological fluid damping is much larger than the magnetic damping. In the present application, an ultrasonic motor 18 is used to rotate the permanent magnets 7 and the paramagnetic components 13. When each of the permanent magnets 7 covers the respective holes 8 in the circumferential direction, the magnetic field lines existing between the permanent magnet 7 and the magnetically conductive ring 15 pass through holes 8, so that the magnetic field is greatly enhanced in the holes 8 in the overlap zone, and the kinematic viscosity of the magnetorheological fluid in the holes 8 in the overlap zone is significantly increased. The amount of damping can be adjusted by adjusting the size of the overlap zone, ie by adjusting the number of holes 8 in the magnetic field. When the permanent magnet 7 and the holes 8 completely overlap each other in the circumferential direction, the number of holes 8 in the magnetic field is the maximum, in which case the damping is the largest; when the permanent magnet 7 and the holes 8 do not overlap in the circumferential direction, the number of holes 8 in the magnetic field is minimal, in which case the damping is the smallest. Since the ultrasonic motor 18 can provide rotation through any angle and the degree of overlap is linear with the rotation angle, the magnetorheological fluid damper, in which the ultrasonic motor is used to rotate the permanent magnet to control the degree of overlap between the permanent magnet and the holes, has the function of approximately linear damping control.

Ультразвуковой двигатель 18 может работать в непрерывном режиме или шаговом режиме, и датчик углового смещения может использоваться для измерения угла поворота ротора ультразвукового двигателя 18 и осуществления обратной связи по угловому смещению. Когда требования к управлению демпфированием невысоки, ультразвуковой двигатель 18 может работать в шаговом режиме, и только датчик нулевого положения используется для калибровки углового положения ротора ультразвукового двигателя 18. Угол поворота постоянного магнита 7 может быть рассчитан посредством подсчета числа шагов ультразвукового двигателя 18, и определяется степень перекрытия между постоянным магнитом 7 и отверстиями 8 в направлении вдоль окружности для получения коэффициента демпфирования, обеспечиваемого демпфером. Следовательно, управление без обратной связи может осуществляться согласно команде; в альтернативном варианте управление с обратной связью может осуществляться на основе величины вибраций, что упрощает конструкцию виброизолятора.The ultrasonic motor 18 may be operated in continuous mode or in step mode, and an angular displacement sensor may be used to measure the angle of rotation of the ultrasonic motor 18 rotor and provide feedback on the angular displacement. When the requirements for damping control are low, the ultrasonic motor 18 can be operated in stepping mode, and only the zero position sensor is used to calibrate the angular position of the ultrasonic motor 18 rotor. overlap between the permanent magnet 7 and the holes 8 in the circumferential direction to obtain the damping factor provided by the damper. Therefore, open-loop control can be performed according to the command; alternatively, feedback control can be performed based on the amount of vibration, which simplifies the design of the vibration isolator.

Нижняя закрывающая плита 4 и верхняя закрывающая плита 10 соединены друг с другом посредством корпуса 17 для формирования одного целого, и конец нижней полости 5 и конец верхней полости 9 плотно закрыты соответственно нижней закрывающей плитой 4 и верхней закрывающей плитой 10 для обеспечения параллельного соединения между гофрированными трубами, соответствующими нижней полости 5 и верхней полости 9. Нижняя закрывающая плита 4 и нижний шток 19 соединены посредством резьб, резьба на наружном конце нижнего штока 19 служит в качестве средства для установки внешнего устройства, чтобы данный наружный конец служил в качестве входного конца или выходного конца для виброизоляции. Соединительное кольцо 6 в средней части соединено с верхним штоком 11 посредством резьб, и резьба на наружном конце верхнего штока 11 служит в качестве средства для установки внешнего устройства, чтобы данный наружный конец служил в качестве выходного конца или входного конца для виброизоляции. Когда имеет место перемещение входного конца и выходного конца друг относительно друга под действием нагрузок, таких как вибрации, соединительное кольцо 6 перемещается вверх и вниз относительно корпуса 17 и т.д., и магнитореологическая текучая среда выдавливается для протекания между нижней полостью 5 и верхней полостью 9, и трение в магнитореологической текучей среды и трение между магнитореологической текучей средой и поверхностями отверстий 8 создают демпфирующую силу. Данная конструкция обеспечивает имитацию движения поршня демпфера в состоянии без динамических и статических зазоров, что может лучше гарантировать отсутствие утечки во время длительной работы на орбите.The bottom cover plate 4 and the top cover plate 10 are connected to each other by the body 17 to form one whole, and the end of the bottom cavity 5 and the end of the top cavity 9 are tightly closed by the bottom cover plate 4 and the top cover plate 10, respectively, to ensure a parallel connection between the corrugated pipes corresponding to the lower cavity 5 and the upper cavity 9. The lower closing plate 4 and the lower stem 19 are connected by threads, the threads on the outer end of the lower stem 19 serve as a means for installing an external device so that this outer end served as input end or output end for vibration isolation. The connecting ring 6 in the middle part is connected to the upper stem 11 by means of threads, and the threads on the outer end of the upper stem 11 serve as a means for installing an external device, so that this outer end serves as an outlet end or an inlet end for vibration isolation. When there is movement of the inlet end and the outlet end relative to each other under the action of loads such as vibrations, the connecting ring 6 moves up and down relative to the body 17, etc., and the magnetorheological fluid is forced out to flow between the lower cavity 5 and the upper cavity. 9, and friction in the magnetorheological fluid and friction between the magnetorheological fluid and the surfaces of the holes 8 create a damping force. This design simulates the movement of the damper piston in a state without dynamic and static clearance, which can better guarantee no leakage during long-term orbit operation.

Ультразвуковой двигатель 18 используется в магнитореологическом демпфере 2 для приведения постоянного магнита 7 в движение для изменения распределения магнитного поля относительно отверстий 8 и регулирования степени перекрытия между постоянным магнитом 7 и отверстиями 8, то есть для изменения величины демпфирования, осуществляемого демпфером, посредством регулирования числа отверстий 8, входящих в магнитное поле постоянного магнита 7. Источником магнитного поля является постоянный магнит 7, и для создания магнитного поля не требуется электрический ток. Ультразвуковой двигатель 18 используется только для обеспечения поворота постоянного магнита 7 для изменения распределения магнитного поля, и после поворота постоянного магнита 7 на заданный угол ультразвуковой двигатель 18 выключается и подвергается самоблокировке, и не потребляется почти никакая энергия. В этом случае демпфер в работает в состоянии пассивной виброизоляции. Эффективно уменьшается энергопотребление, и экономится энергия для космического аппарата.The ultrasonic motor 18 is used in the magnetorheological damper 2 to drive the permanent magnet 7 to change the distribution of the magnetic field with respect to the holes 8 and control the degree of overlap between the permanent magnet 7 and the holes 8, that is, to change the amount of damping performed by the damper by adjusting the number of holes 8 included in the magnetic field of the permanent magnet 7. The source of the magnetic field is a permanent magnet 7, and to create a magnetic field does not require electric current. The ultrasonic motor 18 is used only to make the permanent magnet 7 rotate to change the magnetic field distribution, and after the permanent magnet 7 rotates to a predetermined angle, the ultrasonic motor 18 is turned off and self-locking, and almost no power is consumed. In this case, the damper operates in a state of passive vibration isolation. Power consumption is effectively reduced, and energy for the spacecraft is saved.

В состоянии невесомости не происходит легкого осаждения магнитных частиц, суспендированных в магнитореологической текучей среды, что может обеспечить лучшее сохранение однородности магнитореологической текучей среды, и может лучше выполняться регулирование демпфирования, осуществляемое магнитореологическим жидкостным демпфером.In the state of weightlessness, the magnetic particles suspended in the magnetorheological fluid are not easily deposited, which can better maintain the homogeneity of the magnetorheological fluid, and the damping control of the magnetorheological fluid damper can be better performed.

Когда вибрация является относительно большой, в частности, в таких процессах, как маневр управляющего гироскопа, постоянный магнит 7 может быть приведен в движение посредством ультразвукового двигателя 18 для увеличения степени перекрытия между постоянным магнитом 7 и отверстиями 8 в направлении вдоль окружности, что обеспечивает увеличение демпфирующей силы, создаваемой магнитореологической текучей средой, улучшение рассеяния энергии вибраций и посредством этого повышение устойчивости системы; когда вибрация является относительно малой, например, в процессе, в котором управляющий гироскоп зафиксирован или маневрирует медленно, может быть осуществлена регулировка положения постоянного магнита 7 для уменьшения степени перекрытия между постоянным магнитом 7 и отверстиями 8 в направлении вдоль окружности, что обеспечивает уменьшение демпфирующей силы, создаваемой магнитореологической текучей средой, уменьшение степени демпфирования и, следовательно, повышение скорости затухания высокочастотной вибрации, обеспечиваемого виброизолятором. При обеспечении поворота постоянного магнита 7 на определенный угол ультразвуковой двигатель 18 может быть выключен, в этом случае демпфер работает в состоянии пассивной виброизоляции. Можно видеть, что в течение всего процесса за исключением ситуации, когда требуется потребление электроэнергии ультразвуковым двигателем 18 для приведения в движение постоянного магнита 7, ультразвуковой двигатель 18 выключен и подвергнут самоблокировке почти без потребления энергии, когда не требуется поворот постоянного магнита 7. Следовательно, потребление энергии демпфером является малым, что позволяет эффективно уменьшить расход энергии. Не только выполняется функция активно регулируемого демпфирования, но и также эффективно уменьшается потребление ценной электроэнергии демпфером. Каждый из постоянного магнита 7 и парамагнитного компонента 13 имеет веерообразную конструкцию с U-образным поперечным сечением.When the vibration is relatively large, particularly in processes such as the maneuver of the control gyroscope, the permanent magnet 7 can be driven by the ultrasonic motor 18 to increase the degree of overlap between the permanent magnet 7 and the holes 8 in the circumferential direction, thereby increasing the damping forces generated by the magnetorheological fluid, improving the dissipation of vibration energy and thereby increasing the stability of the system; when the vibration is relatively small, for example, in a process in which the control gyroscope is fixed or maneuvers slowly, the position of the permanent magnet 7 can be adjusted to reduce the degree of overlap between the permanent magnet 7 and the holes 8 in the circumferential direction, thereby reducing the damping force, generated by the magnetorheological fluid, reducing the degree of damping and, consequently, increasing the rate of attenuation of the high frequency vibration provided by the vibration isolator. When ensuring the rotation of the permanent magnet 7 at a certain angle, the ultrasonic motor 18 can be turned off, in which case the damper operates in a state of passive vibration isolation. It can be seen that, during the entire process, except for the situation where power consumption of the ultrasonic motor 18 is required to drive the permanent magnet 7, the ultrasonic motor 18 is turned off and subjected to self-locking with almost no power consumption, when the permanent magnet 7 does not need to rotate. The energy damper is small, which can effectively reduce energy consumption. Not only is the actively adjustable damping function performed, but the damper's consumption of valuable electrical energy is also effectively reduced. Each of the permanent magnet 7 and the paramagnetic component 13 has a fan-shaped structure with a U-shaped cross section.

Ультразвуковой двигатель 18 использует колебания, вызываемые бегущими волнами, для обеспечения медленного движения, которое не зависит от вращающегося магнитного поля, и, следовательно, магнитное поле не влияет на него, что позволяет устранить проблему, связанную с тем, что постоянный магнит легко воздействует на электромагнитный двигатель. Кроме того, ультразвуковой двигатель 18 не имеет магнитных элементов и не имеет катушек/спиралей, следовательно, он не будет создавать магнитное поле, имеющее большую величину, и не будет влиять на характеристики демпфирования, обеспечиваемые магнитореологическим демпфером 2.The ultrasonic motor 18 uses traveling wave oscillations to achieve slow motion that is independent of the rotating magnetic field, and therefore is not affected by the magnetic field, which can eliminate the problem that a permanent magnet easily affects an electromagnetic engine. In addition, the ultrasonic motor 18 does not have magnetic elements and does not have coils/coils, therefore, it will not generate a magnetic field having a large magnitude and will not affect the damping characteristics provided by the magnetorheological damper 2.

Содержание, не описанное подробно в настоящей заявке, принадлежит к техническим решениям, которые хорошо известны специалистам в данной области техники.Content not described in detail in this application belongs to technical solutions that are well known to specialists in this field of technology.

Claims

1. Magnetorheological vibration isolator, adjustable by means of an ultrasonic motor and containing:

base (1);

a plurality of magnetorheological dampers (2); and

a plurality of adapter plates (3), while:

each of the plurality of adapter plates (3) is connected to the base (1) by means of a plurality of magnetorheological dampers (2) and is configured to be connected to the device to be vibration-isolated;

each of the plurality of magnetorheological dampers (2) contains a lower closing plate (4), a lower cavity (5), a connecting ring (6), a permanent magnet (7), holes (8), an upper cavity (9), an upper closing plate (10 ), upper stem (11), upper gland (12), paramagnetic component (13), lower gland (14), conductive ring (15), fixing ring (16), housing (17), ultrasonic motor (18) and lower stem (19);

one end of the upper stem (11) is connected to a connecting ring (6) to function as an output end or input end for vibration isolation, and the upper stem (11) is connected to an adapter plate (3); a bottom stem (19) is installed in the middle of the bottom cover plate (4) to function as an inlet end or an outlet end for vibration isolation, and the bottom stem (19) is connected to the base (1); the lower closing plate (4) and the upper closing plate (10) are connected by means of the housing (17);

a connecting ring (6) is welded to the corrugated pipes to form a lower cavity (5) and an upper cavity (9), and the lower cavity (5) and the upper cavity (9) are filled with a magnetorheological fluid; the connecting ring (6) is divided in the direction along the circumference into 2 n identical zones, each of which has a central angle of π / n , while n is a natural number, at least part of the holes (8) are distributed in one zone out of every two neighboring zones of 2 n zones, and holes (8) are absent in the other zone of these two neighboring zones; the magnetically conductive ring (15) is installed on the outside of the connecting ring (6), the permanent magnet (7) and the paramagnetic component (13) are installed on the inside of the connecting ring (6) alternately, and the permanent magnet (7) and the paramagnetic component (13) are installed on the output shaft of the ultrasonic motor (18) through the upper seal (12) and the lower seal (14);

one corrugated pipe of corrugated pipes, which defines the boundaries of the lower cavity (5), is located on the outside of the ultrasonic motor (18), the end of the lower cavity (5) and the end of the upper cavity (9) are tightly closed by means of the lower closing plate (4) respectively and an upper closing plate (10) to ensure parallel connection of the corrugated pipes corresponding to the lower cavity (5) and the upper cavity (9), and

in the case where the inlet end and the outlet end intended for vibration isolation move relative to each other under the action of a load, the connecting ring (6) moves up and down relative to the body (17), and the magnetorheological fluid in the lower cavity (5) and upper cavity (9), is squeezed out from one of the lower cavity (5) and upper cavity (9) into the other through holes (8).

2. A magnetorheological vibration isolator controlled by an ultrasonic motor according to claim 1, wherein

the magnetic field lines of the permanent magnet (7) form a loop by passing through the connecting ring (6) and the magnetically conductive ring (15), the ultrasonic motor (18) is configured to rotate the permanent magnet (7) and the paramagnetic component (13);

in the case where the permanent magnet (7) and the holes (8) overlap in the circumferential direction, the magnetic field created between the permanent magnet (7) and the magnetically conductive ring (15) passes through the holes (8) to ensure the strengthening of the magnetic field in the holes ( 8) in the overlap zone, and the kinematic viscosity of the magnetorheological fluid in the holes (8) in the overlap zone increases, and

the amount of damping provided by the magnetorheological vibration isolator is controlled by adjusting the number of holes (8) in the magnetic field.

3. Magnetorheological vibration isolator, adjustable by means of an ultrasonic motor, according to claim 1 or 2, in which the ultrasonic motor (18) operates in continuous mode or step mode, and the angular displacement sensor is used for feedback; in the case where the ultrasonic motor (18) is running in step mode, the zero position sensor is used to calibrate the angular position of the ultrasonic motor rotor (18), the rotation angle of the permanent magnet (7) is calculated by counting the number of steps of the ultrasonic motor (18), and the degree of overlap is determined between the permanent magnet (7) and the holes (8) in the circumferential direction to obtain the damping factor provided by the vibration isolator.

4. Magnetorheological vibration isolator, adjustable by means of an ultrasonic motor, according to claim 3, in which after ensuring the rotation of the permanent magnet (7) at a given angle, it is possible to turn off and self-lock the ultrasonic motor (18), and the vibration isolator operates in a state of passive vibration isolation.

5. The ultrasonic motor-controlled magnetorheological vibration isolator according to claim 1, wherein the number of magnetorheological dampers (2) and the inclination angle of each of the magnetoelectric dampers (2) are determined based on characteristics of the device to be vibration-isolated and vibration-isolation requirements.

6. The ultrasonic motor-controlled magnetorheological vibration isolator according to claim 1, wherein the permanent magnet (7) and the paramagnetic component (13) each have a fan-shaped structure with a U-shaped cross section.

7. The ultrasonic motor-controlled magnetorheological vibration isolator according to claim 6, wherein the permanent magnet (7) and the paramagnetic component (13) each have a central angle of π / n in each of the 2n zones.