專利名稱：基于磁流變液阻尼器的壓力脈動自調節系統與調節方法
技術領域：
本發明涉及農業植保機械上的噴霧系統，特制一種基于磁流變液阻尼器的壓力脈動自調節系統。
背景技術：
噴霧系統中，液泵出口處液體總是存在著壓力脈動和流量脈動；隨著精確農業的發展，其壓力脈動問題日益受到人們的重視；因為壓力的脈動，往往會引起系統中其他元件的共振，嚴重時甚至會使整個系統處于共振而無法工作，所以一般在液壓泵的出口附近安裝蓄能裝置；目前應用最為廣泛的是皮囊式蓄能器，如圖1所示，現有的皮囊式蓄能器，其結構簡單，投資少，能耗低，檢查維修方便，其工作原理是當低速運動時載荷需要的流量小于液壓泵流量，液壓泵多余的流量儲入蓄能器，當載荷要求流量大于液壓泵流量時，液體從蓄能器放出來，以補液壓泵流量之不足；但是對于現有的皮囊式蓄能器有以下不足(1)當系統的工況發生改變，如系統穩態壓力的變化、泵的運轉不平衡導致流量脈動變化等，會影響蓄能器吸收壓力脈動的效果；(2)目前的吸收壓力脈動系統，僅利用蓄能器在一定壓力范圍內被動吸收或釋放能量，而不能根據系統的工作狀態，對蓄能器進行調控，從而實現主動控制；(3)采用比例調節閥，但由于目前比例調節閥響應時間較慢(幾秒到十幾秒)，而壓力脈動的變化頻率非常高，所以其控制效果很不理想。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種基于磁流變液阻尼器的壓力脈動自調節系統，該系統能在系統工況發生改變時，改變阻尼器的工作參數，使噴霧管路始終保持吸收壓力脈動的最佳效果。本發明采用的技術方案是
基于磁流變液阻尼器的壓力脈動自調節系統包括壓力傳感器、磁流變液阻尼器、PLC控制柜及蓄能裝置，壓力傳感器實時檢測管路中的液體壓力，并將檢測信息反饋給PLC控制柜，磁流變液阻尼器由殼體I、導磁缸體、勵磁線圈和密封活塞組成，導磁缸體的外壁纏繞著勵磁線圈，導磁缸體內設有磁流變液和密封活塞，蓄能裝置由殼體II和滑動活塞組成，磁流變液阻尼器的密封活塞通過活塞桿與蓄能裝置的滑動活塞連接，PLC控制柜控制改變磁流變液阻尼器的勵磁線圈電流。所述壓力傳感器的壓力范圍為0 1. 6Mpa。所述殼體I、密封活塞、活塞桿、滑動活塞和蓄能裝置的殼體II均采用不導磁的金屬材料。工作時，PLC控制柜通過壓力傳感器檢測管路中的液體壓力，當液體壓力異于一定值時，PLC控制柜改變磁流變液阻尼器的線圈電流，此時線圈軸向產生一定磁場，在該磁場作用下，磁流變液的粘性也隨著電流的改變而改變，則對活塞桿的運動產生不同的阻尼力， 雖然磁極間的位移量很小(毫米級)，卻可以產生很大的阻力，通過磁流變液、活塞桿與滑動活塞的共同作用，可對液體產生阻尼作用，使液體的壓力脈動得以降低。現有的磁流變液阻尼器的活塞桿與磁流變液接觸，本發明中的磁流變液阻尼器， 其密封活塞一端面與磁流變液接觸，活塞桿則與密封活塞的另一端面接觸，不與磁流變液接觸。本發明的優點在于
系統的工況發生改變時，通過改變磁流變液阻尼器的線圈電流來保持管路中液體的壓力，使噴霧管路始終保持吸收壓力脈動的最佳效果，其結構簡單，緊湊。與現有的磁流變液阻尼器結構相比，本發明中磁流變液阻尼器中的整個活塞桿不與磁流變液接觸，這樣便于活塞桿的檢測與維修；磁流變液阻尼器的勵磁線圈纏繞在導磁缸體的外壁，這樣可以非常方便的更換和維修勵磁線圈。通過本發明所述的裝置，可以有效控制管路中的壓力脈動，使得管路中的壓力脈動控制在設定值的士3%以內，所述的設定值指泵的出口壓力。為了進一步獲得更小的壓力脈動，在磁流變液阻尼器的導磁缸體內壁從上至下開有凹槽，凹槽之間互相平行，槽深4mm，寬2mm，各槽間的垂直間距為15mm ；開槽目的在于，當管路中存在壓力脈動時，由于槽內的磁流變液距離導磁缸體上的勵磁線圈近，此時勵磁線圈的電流首先改變的是槽內的磁流變液的粘性，然后再改變其余的磁流變液；若勵磁線圈的電流很小，此時改變的僅僅是凹槽內的磁流變液的粘性；這樣，根據不同的壓力脈動產生不同的電流，磁流變液的利用率也就不同。在磁流變液阻尼器的導磁缸體內壁開槽，提高了壓力脈動穩定性，對壓力脈動的控制效果比現有的磁流變液阻尼器的壓力脈動的控制效果好，始終控制在設定值的士 1. 5% 以內；此外，因為磁流變液的利用率是隨著壓力脈動的大小而改變的，這樣也延長了磁流變液的使用壽命。
圖1現有皮囊式蓄能器結構； 圖2磁流變液阻尼器的結構；
圖3本發明的原理圖； 圖1中 1閥防護罩托環 8支承環圖2中 13磁流變液活塞桿； 圖3中
19藥箱 20泵 21壓力傳感器 22 PLC控制柜 23磁流變液阻尼器 M 蓄能裝置 25管路沈噴頭 27殼體II 28滑動活塞。
具體實施例方式下面結合附圖進一步說明本發明。
2充氣閥 3止動螺母 4殼體 5膠囊 6菌形閥 7橡膠 9密封環 10壓環 11閥體座 12螺堵；
14殼體I 15勵磁線圈 16導磁缸體 17密封活塞 18
圖3為基于磁流變液阻尼器的壓力脈動自調節系統的原理圖
包括壓力傳感器21、磁流變液阻尼器23、PLC控制柜22及蓄能裝置M ；其中，壓力傳感器21壓力范圍為0 1. 6Mpa,且與PLC控制柜22相連，PLC控制柜22有手動控制和程序控制兩種方式，與磁流變液阻尼器23相連，磁流變液阻尼器23的導磁缸體16內充有磁流變液13，導磁缸體16外纏繞著勵磁線圈15，磁流變液阻尼器22下端有一密封活塞17， 密封活塞17 —端面與磁流變液13接觸，另一端面則與活塞桿18相連，蓄能裝置M由殼體 II 27與滑動活塞觀組成，殼體II 27與滑動活塞觀均采用不導磁的金屬材料，，磁流變液阻尼器23與蓄能裝置M通過活塞桿18相連。工作原理如下PLC控制柜22通過壓力傳感器21實時檢測管路25中的液體壓力，當液體壓力超過設定值的規定范圍時，PLC控制柜22增大磁流變液阻尼器23的勵磁線圈15的電流，磁流變液13的粘性增高，導磁缸體16內的體積變小，活塞桿18帶動滑動活塞觀向上運動，吸收管路25中的多余壓力；當液體壓力低于設定值的規定范圍時，PLC控制柜22減小磁流變液阻尼器23的線圈15電流，磁流變液13的粘性降低，導磁缸體16內的體積變大，活塞桿18帶動滑動活塞觀向下運動，對管路25中的液體進行增加壓力，從而使管路25中液體的壓力脈動始終控制在設定值的規定范圍，如設定值的士3%以內，使壓力脈動得以自動調節，最后液體從噴頭26噴出。圖2為磁流變液阻尼器
其中導磁缸體16的內壁開有凹槽，在導磁缸體16腔內充有磁流變液13，導磁缸體16 的外壁纏繞著勵磁線圈15，磁流變液阻尼器23下端有一密封活塞17，開槽目的在于，當管路25中存在壓力脈動時，由于槽內的磁流變液13距離導磁缸體16上的勵磁線圈15近，此時勵磁線圈15的電流首先改變的是槽內的磁流變液13的粘性，然后再改變其余的磁流變液13 ；若勵磁線圈15的電流很小，此時改變的僅僅是凹槽內的磁流變液13的粘性；這樣， 根據不同的壓力脈動產生不同的電流，磁流變液13的利用率也就不同。磁流變液阻尼器中的殼體I 14、密封活塞17、活塞桿18均采用不導磁的金屬材料，導磁缸體14內壁的槽，其槽深4mm，寬2mm，各槽間的間距為15mm。
權利要求
1.基于磁流變液阻尼器的壓力脈動自調節系統，其特征在于所述自調節系統包括壓力傳感器(21)、磁流變液阻尼器(23)、PLC控制柜(22)及蓄能裝置(24)，壓力傳感器(21) 實時檢測管路中的液體壓力，并將檢測信息反饋給PLC控制柜(22)，磁流變液阻尼器(23) 由殼體I (14)、導磁缸體(16)、勵磁線圈(15)和密封活塞(17)組成，導磁缸體(16)的外壁纏繞著勵磁線圈(15)，導磁缸體(16)內設有磁流變液(13)和密封活塞(17)，蓄能裝置 (24)由殼體II (27)和滑動活塞(28)組成，磁流變液阻尼器(23)的密封活塞(17)通過活塞桿(18)與蓄能裝置(24)的滑動活塞(28)連接，PLC控制柜(22)控制改變磁流變液阻尼器 (23)的勵磁線圈(15)的電流。
2.如權利要求1所述的基于磁流變液阻尼器的壓力脈動自調節系統，其特征在于所述壓力傳感器(23)的壓力范圍為0 1. 6Mpa。
3.如權利要求1所述的基于磁流變液阻尼器的壓力脈動自調節系統，其特征在于所述殼體I (14)、密封活塞、活塞桿(18)、滑動活塞(28)和蓄能裝置的殼體II (27)均采用不導磁的金屬材料。
4.如權利要求1所述的基于磁流變液阻尼器的壓力脈動自調節系統，其特征在于所述活塞桿(18)不與磁流變液(13)接觸。
5.如權利要求1所述的基于磁流變液阻尼器的壓力脈動自調節系統，其特征在于所述磁流變液阻尼器(23)的導磁缸體(16)內壁從上至下開有凹槽，凹槽之間互相平行，槽深 4mm,寬2mm，各槽間的垂直間距為15mm。
6.基于磁流變液阻尼器的壓力脈動自調節方法，具體為PLC控制柜(22)通過壓力傳感器(21)實時檢測管路(25)中的液體壓力，當液體壓力超過設定值的規定范圍時，PLC控制柜(22)增大磁流變液阻尼器(23)的勵磁線圈(15)的電流，磁流變液(13)的粘性增高， 導磁缸體(16)內的體積變小，活塞桿(18)帶動滑動活塞(28)向上運動，吸收管路(25)中的多余壓力；當液體壓力低于設定值的規定范圍時，PLC控制柜(22)減小磁流變液阻尼器 (23)的勵磁線圈(15)電流，磁流變液(13)的粘性降低，導磁缸體(16)內的體積變大，活塞桿(18)帶動滑動活塞(28)向下運動，對管路(25)中的液體進行增加壓力，從而使管路(25) 中液體的壓力脈動始終控制在設定值的規定范圍，使壓力脈動得以自動調節，最后液體從噴頭(26)噴出。
7.如權利要求6所述的基于磁流變液阻尼器的壓力脈動自調節方法，其特征在于所述設定值指指泵的出口壓力。
8.如權利要求6所述的基于磁流變液阻尼器的壓力脈動自調節方法，其特征在于所述設定值的規定范圍指設定值的士3%以內。
9.如權利要求8所述的基于磁流變液阻尼器的壓力脈動自調節方法，其特征在于所述設定值的規定范圍指設定值的士 1. 5%以內。
全文摘要
本發明提供一種基于磁流變液阻尼器的壓力脈動自調節系統，適用于農業植保機械上的噴霧系統，其包括壓力傳感器、磁流變液阻尼器、PLC控制柜、蓄能裝置。PLC控制柜通過壓力傳感器實時檢測管路中的液體壓力，當液體壓力異于一定值時，PLC控制柜改變磁流變液阻尼器的線圈電流，從而改變磁流變液的粘性，導磁缸體內的體積發生相應的變化，使得活塞桿帶動滑動活塞做上下運動，使之吸收或增加管路中的壓力。從而使管路中液體的壓力保持為一恒定值，使壓力脈動得以自動調節。本發明在系統工況發生改變時，通過改變磁流變液阻尼器的線圈電流來保持管路中液體的壓力，使噴霧管路始終保持吸收壓力脈動的最佳效果。
文檔編號F16F9/53GK102269235SQ20111011348
公開日2011年12月7日 申請日期2011年5月4日 優先權日2011年5月4日
發明者李成, 薛飛, 賈衛東 申請人:江蘇大學