一種新型磁流變液多級調控隔振器的制作方法

本發明屬于智能材料減振領域，具體涉及一種新型磁流變液多級調控隔振器。

背景技術：

振動會引起一系列問題，比如振動引起機械零部件的疲勞損壞、松脫斷裂失效、直接或間接造成設備事故。鑒于此在航天航空、軍工槍炮、汽車等行業中已使用各種各樣的阻尼器或隔振器來減振降噪。

磁流變液是一種在磁場作用下能夠快速、可逆地由流動性良好的牛頓流體轉變為高黏度、低流動性的bingham彈塑性體的智能材料。磁流變液能夠隨著外部磁場的變化快速地改變自身狀態(響應時間短)，能耗較小，能夠輸出較大的阻尼力。

目前發明使用的磁流變阻尼器或隔振器，大部分都是屬于活塞孔隙流動模式，這種磁流變阻尼器因阻尼力可調范圍窄、磁場作用區域小、磁流變液利用率低以及沉降穩定性差等缺點，使得所能提供的阻尼力范圍有限。

技術實現要素：

本專利的目的是提供一種結合旁路阻尼控制的新型磁流變液多級調控隔振器。

本發明的目的是這樣實現的：

一種新型磁流變液多級調控隔振器，結合旁路阻尼控制的多級調控隔振器，在傳統磁流變隔振器的缸內活塞孔隙流動模式基礎上，加入阻尼旁通回路結構，并將以往單級磁場工作區域設計成多級可控磁場，所述隔振器包括活塞桿、聚氨酯彈性元件、活塞桿上下端蓋、儲存磁流變液的活塞筒；活塞筒外部布置多層電磁鐵，每層電磁鐵間隔處都設計有阻尼回路，在阻尼回路上設有磁流變液閥，通過旁路的磁流變液閥控制阻尼回路中受磁場作用區域的磁流變液黏度，控制磁流變液的流通速度，進行阻尼控制。

磁流變液阻尼器的控制部分由加速度傳感器、位移傳感器、智能控制器、程控直流電源構成，根據外界的振動自動調節活塞筒外部勵磁線圈和旁路磁流變液閥中勵磁線圈的電流大小。

本發明的有益效果在于：

在不加電流作用下或控制系統故障時，磁流變液多級調控隔振器變成傳統的旁路阻尼器，磁流變液在活塞桿作用時從管壁阻尼孔流出，同樣具有一定的阻尼力可起到減振作用。多層電磁鐵布置可以實現單獨可控、逐級變化的特點，使得振動經過硬層-軟層-硬層的過程，增強了隔振效果。本磁流變液多級調控隔振器不僅從磁流變液剪切阻尼力角度減振，利用磁流變液在磁場作用下產生流變特性，其阻尼力可以在毫秒級時間里瞬間增大，阻礙活塞運動起到減振效果；還引入旁路可變阻尼循環回路的方式，解決磁流變液沉降問題的同時，多了一層阻尼關卡，增加了磁流變液的利用率和隔振效果。隔振器采用外置電磁鐵和旁路阻尼回路，縮短了阻尼器長度，可用于船舶柴油機減振、浮筏隔振器等對空間要求較高的場所。

附圖說明

圖1是磁流變液多級調控隔振器的結構示意圖；

圖2是外置電磁鐵俯視圖；

圖3是電磁鐵工作磁路示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步描述。

該新型隔振器在傳統磁流變隔振器的缸內活塞孔隙流動模式基礎上，加入阻尼旁通回路結構，并將以往單級磁場工作區域設計成多級調控磁場，這樣不但可以獨立調控磁流變液每級的旁路和缸內阻尼大小，提升了磁流變液的利用率，還通過循環流動解決磁流變液沉降穩定性的問題。

一種基于磁流變液材料的新型智能隔振器，所述的磁流變液多級調控隔振器包括活塞桿、聚氨酯彈性元件、活塞桿上下端蓋、儲存磁流變液的活塞筒。活塞筒外部布置多層電磁鐵，每層電磁鐵間隔處都設計有阻尼回路，在阻尼回路上設有磁流變液閥，可以通過旁路的磁流變液閥控制阻尼回路中受磁場作用區域的磁流變液黏度，進而控制磁流變液的流通速度，起到阻尼作用。外部多級電磁鐵目的是產生橫向穿過活塞筒的均勻磁場，這樣在活塞筒內部存在橫向的均勻磁場，使得活塞桿每次上下振動都會先接觸受到磁場作用的粘稠磁流變液，當向下運動時，下工作腔的磁流變液被擠入阻尼孔，這部分磁流變液從旁路的阻尼回路流經磁流變液閥至上工作腔。當活塞桿反向作用時，上工作腔的磁流變液經旁路阻尼回路流回下工作腔，這樣不但多了一道阻尼關卡，增加了磁流變液的利用率，還可以解決磁流變液隔振器沉降的問題。

磁流變液多級調控隔振器器的控制部分由加速度傳感器、位移傳感器、智能控制器、程控直流電源等構成，可實現根據外界的振動自動調節活塞筒外部勵磁線圈和旁路磁流變液閥中勵磁線圈的電流大小，使得磁流變液阻尼器具有自適應性。

下面參照圖1、圖3進一步描述磁流變液多級調控隔振器。

圖中序號代表的零件名稱：

1活塞上端蓋；2聚氨酯彈性元件；3隔振器上端蓋；4旁路阻尼管路；5旁路磁流變液閥；6活塞筒阻尼孔；7工作腔；8活塞桿；9密封圈；10外置電磁鐵；11活塞筒；12勵磁線圈。

圖1是磁流變液多級調控隔振器的結構示意圖。其特征在于：所述的磁流變液隔振器是由工作腔及外部控制系統兩部分組成。工作腔包括活塞桿上下端、旁路阻尼回路、外置多級電磁鐵；控制系統部分包括傳感器、控制器、直流電源等。

當活塞桿上下運動時，外部傳感器將檢測到的加速度信號傳給控制器，控制器經過振動分析，按照所需要的減振需求產生控制信號，將控制電流施加到工作腔外置多級電磁鐵和旁路阻尼回路上的磁流變液閥，工作腔中的磁流變液受橫向磁場作用產生流變效應，其阻尼力瞬時大幅增加，阻礙活塞桿運動，同時一部分磁流變液經過活塞筒壁的阻尼孔流入旁路阻尼回路，受磁流變閥作用流速減慢，該磁流變隔振器不僅從阻尼力角度減振，還通過旁路回路減緩流速起到阻尼作用。

圖3是磁流變液多級調控器中的勵磁線圈兩端加載電流時內部形成的工作磁路示意圖。當螺線管線圈通入電流時，磁場沿著導磁體穿過工作腔，多級電磁鐵在工作腔內形成了硬層-軟層-硬層的排列分布，使得振動不斷耗散在多層阻尼結構中。

技術特征：

技術總結
本發明屬于智能材料減振領域，具體涉及一種新型磁流變液多級調控隔振器。本發明結合旁路阻尼控制的多級調控隔振器，在傳統磁流變隔振器的缸內活塞孔隙流動模式基礎上，加入阻尼旁通回路結構，并將以往單級磁場工作區域設計成多級可控磁場，所述隔振器包括活塞桿、聚氨酯彈性元件、活塞桿上下端蓋、儲存磁流變液的活塞筒。在不加電流作用下或控制系統故障時，磁流變液多級調控隔振器變成傳統的旁路阻尼器，磁流變液在活塞桿作用時從管壁阻尼孔流出，同樣具有一定的阻尼力可起到減振作用。多層電磁鐵布置可以實現單獨可控、逐級變化的特點，使得振動經過硬層?軟層?硬層的過程，增強了隔振效果。

技術研發人員：劉少剛;趙丹;韓維光;馮立鋒;石新新;趙躍超;楊加慶;陳璐;趙斯亮;劉洋
受保護的技術使用者：哈爾濱工程大學
技術研發日：2017.03.21
技術公布日：2017.08.18