一種磁流變減振管夾的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種磁流變減振管夾，主要應用于管路振動控制領域。減振管夾主要包括磁流變減振單元、帶滑軌的內管夾、滑塊、T型接頭、銷軸、嵌入式控制器，磁流變減振單元主要由活塞、勵磁線圈、導向盤、隔膜、支撐彈簧、鎖緊螺母等組成。減振管夾通過滑塊滑軌結構及轉軸機構，將管路沿徑向的二維振動轉換為活塞在缸筒內的往復振動。活塞上纏繞勵磁線圈，控制器采用半主動控制算法，根據管路的振動的加速信息度調節勵磁線圈電流，進而調整磁場強度，從而改變磁流變減振器所產生的阻尼力，最大程度消耗管路的振動能量，降低管路的振動，減少振動在管路中的傳播，并且系統斷電情況下，減振管夾仍然保持一定的阻尼力，以被動減振方式繼續工作。
【專利說明】
一種磁流變減振管夾
技術領域
[0001]本發明涉及一種管路減振裝置，具體涉及一種阻尼力自動調節的減振管夾，適用于液壓傳動、流體輸送的管路系統中，本發明還可推廣到轉子系統振動控制領域中。
【背景技術】
[0002]管路系統是介質傳輸和能量傳送的重要通道，廣泛應用在動力機械、船舶潛艇、航空航天、石油化工、電力系統、污水處理等領域。管路系統是機械設備與基體結構傳遞振動的主要途徑之一。在管路系統中，栗類旋轉機械由于轉子不平衡等原因在運行時會導致管路振動。流體流經管路時，因管路系統中的管徑變化、管路轉彎等因素，以及管路中閥門的開啟、調節與關閉，都會造成管路中流體壓力、流速變化，進而引發管路振動。振動沿著管路系統傳播，并通過管路連接固定裝置將振動傳遞到基體結構。同時，外界振動也會通過管路連接固定裝置將機體結構的振動傳遞到管路系統中。振動的傳播過程中產生的噪聲，減弱了船舶、潛艇的隱蔽性，并且振動會造成管路疲勞和磨損，嚴重時會使管路的連接部位松動、焊縫開裂、緊固件松動、閥門及儀表等附屬設備的損壞，嚴重影響設備和系統安全穩定運行，如果管路內部是易燃易爆或有毒介質，泄漏的后果將不堪設想。
[0003]目如，官路減振技術主要包括主動減振技術和被動減振技術。主動控制的主要特點是需要外部能源，減振效果好，但是系統結構復雜、體積大、價格昂貴、可靠性低，在工程中的實際應用較少。被動控制具有結構簡單、穩定性高、價格低廉等優點被廣泛應用。振動的被動控制主要可分為隔振、動力吸振和阻尼減振。工程中常用的管路減振方法有提高動力源的安裝精度、優化管路結構、在管路安裝區域填充阻尼材料、選用彈性管件、加粗管路尺寸、使用阻尼套筒、加裝阻尼器、加裝儲能器、采用調諧質量阻尼器(Tuned mass damper,TMD)等方法減小管路系統振，而以上減振措施需要對原管路進行改造和加裝減振裝置，而現場環境復雜多變，限制了減振裝置的安裝，并且如果減振結構參數設計不合理將會造成振動轉移，甚至加劇振動。
[0004]管夾是管路系統中的不可或缺的重要元件，用于將管路固定在基體結構上。因此，管夾是振動在管路與基體結構之間傳遞的媒介。由于管路振動主要作用在管夾上，容易造成管夾松動或斷裂，并且由于管路與管夾的相互作用，使得管路疲勞和磨損故障主要集中在管夾附近。為了減小管路振動和降低管路振動對管夾的沖擊，通常在管夾上增加橡膠或塑料泡沫材質的彈性阻尼墊，或者在管夾的固定螺栓上裝配減振彈簧，以上兩種減振方法均屬于被動控制，減振效果并不理想。
[0005]磁流變阻尼器是一種優良的半主動控制裝置，具有控制力大，阻尼和剛度可調范圍寬，溫度適應性強，響應速度快，能耗低等優點。將磁流變技術與管夾相結合，并通過智能控制策略加以控制，可以實現在更寬的振動頻率范圍內對管路的振動進行控制。
【發明內容】
[0006]為了克服管路系統中因管路振動造成的管路疲勞磨損、緊固件松動、閥門及儀表等附屬設備的損壞等問題，本發明主要解決的技術問題是提供一種流變減振管夾，該減振管夾能夠根據管路的振動加速度信息調整阻尼力大小，吸收管路振動能量，降低管路振動，減少管路振動引發的噪聲，控制振動在管路系統中傳播，抑制管路與管路中流體介質的流固耦和作用。
[0007]本發明采用的技術方案:
[0008]—種磁流變減振管夾，該磁流變減振管夾包括上蓋(I)、上蓋板(2)、擋圈(3)銷軸(4)、T型接頭(5)、內管夾(6)、滑塊(7)、磁流變減振器(8)以及嵌入式控制器;所述內管夾
(6)分為上下兩部分，內管夾(6)通過內管夾螺釘(12)固定在管路上，內管夾(6)兩側分別設有兩條滑軌(f)，兩條滑軌(f)之間的夾角為90度，滑塊(7)與內管夾(6)的滑軌(f)相配合;T型接頭(5)—端采用滑塊螺釘(13)與滑塊(7)固定，另一端通過軸銷(4)與Y型接頭(16)連接;Y型接頭(16)同時設有內螺紋和外螺紋，Y型接頭(16)通過內螺紋固定在活塞桿頂端，鎖緊螺母(17)通過外螺紋固定在Y型接頭(16)的外側，彈簧擋片(18)安裝在鎖緊螺母(17)前端用于固定彈簧(19)，彈簧(19)安裝在彈簧擋板(18)與缸筒蓋(20)前端的凹槽之間；缸筒蓋(20)設有固定孔，通過缸筒螺釘(11)與密封墊(28) —起固定在缸筒(23)的上端，導向環
(29)和動密封(30)安裝在缸筒上蓋中間相對應的凹槽內，活塞(21)安裝在缸筒(23)內，活塞桿沿缸筒蓋(20)中間圓孔穿過導向環(29)和動密封(30)與Y型接頭(16)配合固定，勵磁線圈(22)纏繞在活塞(21)的線槽內，導線通過活塞桿中間的導線圓孔(a)引出并與嵌入式控制器連接，導線圓孔(a)采用絕緣密封膠進行灌注密封，導向盤(24)通過螺釘(27)固定在活塞(21)底端；隔膜(25)作為密封元件安裝在缸筒(23)與缸筒底座(26)之間，缸筒底座
(26)通過缸筒螺釘(11)固定在缸筒(23)底端，四個磁流變減振器(8)分別對稱安放在外殼
[9]內部，外殼(9)的上下兩端分別是上蓋板(2)和底板(10)，固定螺栓(15)穿過上蓋板(2)、外殼(9)后與帶有螺紋孔的底板(10)連接，底板(10)通過焊接或螺紋裝配的方式固定在基座上，上蓋(I)為中空結構，上蓋(I)與上蓋板(2)、外殼(9)共同圍成的空間用于安裝嵌入式控制器，上蓋(I)采用上蓋螺釘(14)與上蓋板(2)進行固定。
[0009]內管夾(6)固定在管路上，滑軌(f)、滑塊(7)、T型接頭(5)、銷軸(4)、Y型接頭(16)組成的滑塊滑軌結構和轉軸機構，滑塊滑軌結構和轉軸機構將內管夾(6)隨管路在徑向平面內振動轉換成活塞(21)在缸筒(23)內的往復振動。
[0010]缸筒上蓋(20)、缸筒(23)、隔膜(25)與活塞(21)構成的活塞腔(d)內填滿磁流變液。
[0011]磁流變減振器的活塞(21)和缸筒(23)由高導磁率的軟磁材料加工形成，缸筒上蓋
(20)由隔磁材料，勵磁線圈(22)采用銅漆包線繞制。
[0012]隔膜(25)為彈性橡膠材料，缸筒座(26)設有圓形凹槽，隔膜(25)與缸筒底座(26)配合形成氣室(e)，氣室(e)的作用是補償活塞(21)在缸筒(23)內往復運動時，活塞桿進出缸筒引起的活塞腔(d)的體積變化。
[0013]導向盤(24)外徑大于活塞(21)的外徑，安裝在活塞(21)底部，保證活塞(21)隨管路振動時，活塞(21)與缸筒(23)之間的阻尼間隙寬度保持不變。
[0014]導向盤(24)四周設有導流孔(b)，導向盤(24)的中間為凸臺結構，導向盤(24)與活塞(21)裝配時，導向盤(24)與活塞(21)底面之間保持一定間隙，當活塞(21)在缸筒內進行往復運動時，活塞腔(d)內的磁流變液能夠通過導流孔(b)、導向盤(24)與活塞底端間隙和阻尼間隙(C)流到活塞(21)的另一端。
[0015]嵌入式控制器通過加速度傳感器測量管路的振動加速度信息，經過減振控制算法輸出控制信號，調整勵磁線圈(22)電流的大小，進而調整阻尼間隙(C)內的磁場強度，從而改變磁流變減振器所產生的阻尼力大小，最大程度的消耗管路振動能量，實現對管路進行減振和降噪。
[0016]所述底板(10)為不銹鋼材質。
[0017]與現有技術相比，本發明具有如下有益效果。
[0018]本發明在管夾內設計磁流變阻尼減振結構，利用磁流變阻尼器的阻尼可調的特性，通過改變阻尼器磁場強度調節磁流變阻尼器的阻尼和剛度對管路的振動進行控制，最大限度的消耗管路振動能量，減弱振動在管路或連接裝置中的傳播，減少因振動而產生的噪聲、管路疲勞和機械磨損等，抑制管路中流固耦合作用，削弱管路中流體的壓力脈動，克服了傳統被動減振器體積大、阻尼和剛度固定等缺點，同時基于磁流變的半主動控制系統具有能耗低、出力大、響應速度快、結構簡單、阻尼力連續可調、易于控制的特點，克服了主動控制裝置費用高、能耗大和裝置復雜的缺點，并且在系統失去電源供應的狀態下，仍然能夠保持一定的阻尼力，作為被動減振器繼續工作，不會發生減振失效故障，具有較高安全性和可靠性;磁流變減振管夾具有結構簡單、拆裝方便等優點，可替換液壓傳動系統或流體輸送系統中常規管夾，不需要重新布置管路系統。
【附圖說明】
[0019]圖1是本專利的結構示意圖；
[0020]圖2是磁流變減振器的縱剖面示意圖；
[0021 ]圖3是內管夾立體結構示意圖；
[0022]圖4是磁流變減振管夾整體縱剖面示意圖；
[0023]圖5是磁流變減振管夾的立體示意圖。
[0024]圖中:1、上蓋;2、上蓋板;3、擋圈；4、軸銷;5、T型接頭;6、內管夾;7、滑塊;8、磁流變減振器;9、外殼;10、底板;11、缸筒螺釘;12、內管夾螺釘;13、滑塊螺釘;14、上蓋螺釘;15、固定螺栓;16、Υ型接頭；17、鎖緊螺母;18、彈簧擋片；19、彈簧;20、缸筒蓋;21、活塞;22、勵磁線圈；23、缸筒；24、導向盤;25、隔膜;26、缸筒座；27、導向盤螺釘;28、密封墊；29、導向環;30、動密封;a、導線圓孔;b、導流孔;C、阻尼通道;d、活塞腔;e、氣室;f、導軌。
【具體實施方式】
[0025]下面結合實施例和附圖對本發明進行進一步詳細說明:
[0026]圖1是磁流變減振管夾結構示意圖，磁流變減振管夾主要由內管夾6、滑塊7、磁流變減振單元、外殼9、上蓋板2、底板10和安放在上蓋I內部的嵌入式控制器及加速度傳感器等部件組成。
[0027]圖2是磁流變減振器的縱剖面示意圖，磁流變減振器主要包括鎖緊螺母17、彈簧19、活塞21、缸筒蓋20、勵磁線圈22、缸筒23、導向盤24、隔膜25、缸筒座26等部件。由于彈簧19在加工制造過程復雜，無法保證所有彈簧剛度完全相同，用于固定彈簧19的相關零件在加工和裝配過程中會出現偏差，安裝現場環境復雜，基座和固定架無法保證水平或豎直，因此設計了鎖緊螺母17用于調節彈簧19的松緊度，以保證各磁流變減振器工作在有效工作范圍內，磁流變減振管夾安裝固定后，調節鎖緊螺母17，將對應磁流變減振器的活塞桿調整到合適的工作位置，調整結束后利用鎖緊螺母的自鎖功能固定鎖緊螺母17。
[0028]圖3是內管夾立體結構示意圖，在安裝磁流變減振管夾時，首先將內管夾6固定在管路上，然后將裝配有T型接頭5的滑塊7裝配到內管夾6兩側的滑軌f上，通過調整滑塊7位置使T型接頭5和Y型接頭16的連接孔相對應，將銷軸4穿過T型接頭5和Y型接頭16的連接孔，利用擋圈3鎖定銷軸4。
[0029]圖4是磁流變減振管夾整體縱剖面示意圖，內管夾6兩側設有螺釘孔，通過內管夾螺釘12將內管夾6固定在管路上，滑塊7與內管夾兩側滑軌f配合安裝。T型接頭一端通過滑塊螺釘13與滑塊7固定，另一端通過銷軸4與磁流變減振器8的Y型接頭16連接。磁流變減振器8安裝在外殼9內部，固定螺釘15穿過上蓋板2、外殼9裝配在帶有螺紋孔的底板10上，底板10通過焊接或螺紋裝配方式固定在管路附近基座或支架上。
【主權項】
1.一種磁流變減振管夾，其特征在于:該磁流變減振管夾包括上蓋(I)、上蓋板(2)、擋圈(3)銷軸(4)、T型接頭(5)、內管夾(6)、滑塊(7)、磁流變減振器(8)以及嵌入式控制器;所述內管夾(6)分為上下兩部分，內管夾(6)通過內管夾螺釘(12)固定在管路上，內管夾(6)兩側分別設有兩條滑軌(f)，兩條滑軌(f)之間的夾角為90度，滑塊(7)與內管夾(6)的滑軌(f)相配合;T型接頭(5)—端采用滑塊螺釘(13)與滑塊(7)固定，另一端通過軸銷(4)與Y型接頭(16)連接;Y型接頭(16)同時設有內螺紋和外螺紋，Y型接頭(16)通過內螺紋固定在活塞桿頂端，鎖緊螺母(17)通過外螺紋固定在Y型接頭(16)的外側，彈簧擋片(18)安裝在鎖緊螺母(17)前端用于固定彈簧(19)，彈簧(19)安裝在彈簧擋板(18)與缸筒蓋(20)前端的凹槽之間；缸筒上蓋(20)設有固定孔，通過缸筒螺釘(11)與密封墊(28) —起固定在缸筒(23)的上端，導向環(29)和動密封(30)安裝在缸筒上蓋中間相對應的凹槽內，活塞(21)安裝在缸筒(23)內，活塞桿沿缸筒蓋(20)中間圓孔穿過導向環(29)和動密封(30)與Y型接頭(16)配合固定，勵磁線圈(22)纏繞在活塞(21)的線槽內，導線通過活塞桿中間的導線圓孔(a)引出并與嵌入式控制器連接，導線圓孔(a)采用絕緣密封膠進行灌注密封，導向盤(24)通過螺釘(27)固定在活塞(21)底端;隔膜(25)作為密封元件安裝在缸筒(23)與缸筒底座(26)之間，缸筒底座(26)通過缸筒螺釘(11)固定在缸筒(23)底端，四個磁流變減振器(8)分別對稱安放在外殼(9)內部，外殼(9)的上下兩端分別是上蓋板(2)和底板(10)，固定螺栓(15)穿過上蓋板(2)、外殼(9)后與帶有螺紋孔的底板(10)連接，底板(10)通過焊接或螺紋裝配的方式固定在基座上，上蓋(I)為中空結構，上蓋(I)與上蓋板(2)、外殼(9)共同圍成的空間用于安裝嵌入式控制器，上蓋(I)采用上蓋螺釘(14)與上蓋板(2)進行固定。2.根據權利要求1所述的一種磁流變減振管夾，其特征在于:內管夾(6)固定在管路上，滑軌(f)、滑塊(7)、T型接頭(5)、銷軸(4)、Y型接頭(16)組成的滑塊滑軌結構和轉軸機構，滑塊滑軌結構和轉軸機構將內管夾(6)隨管路在徑向平面內振動轉換成活塞(21)在缸筒(23)內的往復振動。3.根據權利要求1所述的一種磁流變減振管夾，其特征在于:缸筒上蓋(20)、缸筒(23)、隔膜(25)與活塞(21)構成的活塞腔(d)內填滿磁流變液。4.根據權利要求1所述的一種磁流變減振管夾，其特征在于:磁流變減振器的活塞(21)和缸筒(23)由高導磁率的軟磁材料加工形成，缸筒蓋(20)由隔磁材料，勵磁線圈(22)采用銅漆包線繞制。5.根據權利要求1所述的一種磁流變減振管夾，其特征在于:隔膜(25)為彈性橡膠材料，缸筒座(26)設有圓形凹槽，隔膜(25)與缸筒底座(26)配合形成氣室(e)，氣室(e)的作用是補償活塞(21)在缸筒(23)內往復運動時，活塞桿進出缸筒引起的活塞腔(d)的體積變化。6.根據權利要求1所述的一種磁流變減振管夾，其特征在于:導向盤(24)外徑大于活塞(21)的外徑，安裝在活塞(21)底部，保證活塞(21)隨管路振動時，活塞(21)與缸筒(23)之間的阻尼間隙寬度保持不變。7.根據權利要求1所述的一種磁流變減振管夾，其特征在于:導向盤(24)四周設有導流孔(b)，導向盤(24)的中間為凸臺結構，導向盤(24)與活塞(21)裝配時，導向盤(24)與活塞(21)底面之間保持一定間隙，當活塞(21)在缸筒內進行往復運動時，活塞腔(d)內的磁流變液能夠通過導流孔(b)、導向盤(24)與活塞底端間隙和阻尼間隙(c)流到活塞(21)的另一端。8.根據權利要求1所述的一種磁流變減振管夾，其特征在于:嵌入式控制器通過加速度傳感器測量管路的振動加速度信息，經過減振控制算法輸出控制信號，調整勵磁線圈(22)電流的大小，進而調整阻尼間隙(c)內的磁場強度，從而改變磁流變減振器所產生的阻尼力大小，最大程度的消耗管路振動能量，實現對管路進行減振和降噪。9.根據權利要求1所述的一種磁流變減振管夾，其特征在于:所述底板(10)為不銹鋼材質。
【文檔編號】F16L3/10GK105952975SQ201610540161
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年7月10日
【發明人】聶松林, 辛德奎
【申請人】北京工業大學