專利名稱：基于電流變彈性體的主被動(dòng)一體減振器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)振動(dòng)隔離與控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于電流變彈性體的主 被動(dòng)一體減振器。
背景技術(shù)：
目前常用的減振技術(shù)主要有被動(dòng)隔振和主動(dòng)減振。被動(dòng)隔振是在振源與受控對(duì)象 之間串加一個(gè)彈性元件、阻尼元件甚至慣性元件以及它們組合構(gòu)成的子系統(tǒng)來(lái)隔離振動(dòng)的 直接傳遞，從而減弱或隔絕振動(dòng)能量的傳遞，實(shí)現(xiàn)減振降噪的目的。被動(dòng)隔振器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、經(jīng)濟(jì)性好、可靠性高，不需要消耗附加能量，具有普遍的適用性。但這種 方法的結(jié)構(gòu)參數(shù)一經(jīng)設(shè)定，就不能改變。在某一環(huán)境條件下工作最優(yōu)的參數(shù)，在其他環(huán)境下 不能保證最優(yōu)，缺乏控制上的靈活性。而且由于穩(wěn)定性的限制，被動(dòng)隔振也無(wú)法對(duì)低頻振動(dòng) 進(jìn)行衰減。為了克服上述缺點(diǎn)，人們提出了主動(dòng)減振的概念。主動(dòng)減振是在被動(dòng)隔振的基礎(chǔ)上，并聯(lián)或串聯(lián)能產(chǎn)生滿足一定要求的作動(dòng)器，或 者用作動(dòng)器代替被動(dòng)隔振裝置的部分或全部元件，通過(guò)適當(dāng)控制作動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)，達(dá)到減振 的目的。主動(dòng)減振按形式可分為完全主動(dòng)控制和主被動(dòng)一體控制。但是由于完全主動(dòng)振動(dòng) 控制的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、需消耗大量的能源，因而限制了它在工程實(shí)際中的應(yīng)用。電流變流體(Electrorheological Fluids)作為一種流變特性可控的智能材料， 在電場(chǎng)的作用下，其物理特性可發(fā)生連續(xù)、迅速和可逆的變化。含有電流變流體的智能結(jié)構(gòu) 由于能在外加電場(chǎng)的作用下快速可逆地改變結(jié)構(gòu)的阻尼或剛度，且具有響應(yīng)速度快、工作 能耗低和控制方式簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)的振動(dòng)主被動(dòng)一體控制中獲得了廣泛關(guān)注。近年來(lái)， 已有人利用電流變流體的特性來(lái)設(shè)計(jì)減振器，如中國(guó)專利200610127952. 5利用電流變流 體的表觀粘度可受外加電場(chǎng)強(qiáng)度控制的特點(diǎn)來(lái)調(diào)節(jié)減振器的阻尼，以實(shí)現(xiàn)車輛懸架系統(tǒng)的 半主動(dòng)控制。但所使用的電流變流體一般是由固體顆粒分散于載液中制成的懸浮液材料。 這類材料在使用過(guò)程中存在易沉降、穩(wěn)定性差和密封困難等缺點(diǎn)，有一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于電流變彈性體的主被動(dòng) 一體減振器，使其可用于結(jié)構(gòu)振動(dòng)的主被動(dòng)一體控制，并能控制簡(jiǎn)便，性能穩(wěn)定。本發(fā)明是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的的該基于電流變彈性體的主被動(dòng) 一體減振器，包括殼體，殼體的底座封閉，殼體的上端設(shè)有端蓋；殼體的內(nèi)部設(shè)有活塞，活塞 的上端固連有一根連接桿，連接桿從端蓋的通孔中伸出并與被控對(duì)象固連；在外殼內(nèi)設(shè)有 套筒，外殼與套筒之間通過(guò)過(guò)盈配合固定，套筒與活塞之間設(shè)有電流變彈性體，電流變彈性 體固連于套筒與活塞之間；電源導(dǎo)線從端蓋的小孔中引出，并將活塞和套筒連接到外部高 壓控制電源上，被控對(duì)象上安裝有傳感器，傳感器也連接到外部高壓控制電源上；所述殼 體、端蓋和連接桿均為絕緣材料制作，套筒和活塞為導(dǎo)電性能良好的導(dǎo)電材料制作。所述電流變彈性體是一種新型的電流變材料，是一種剛度和阻尼受外加電場(chǎng)控制的智能固體材料，其主要組成成分包括作為基體材料的橡膠類阻尼材料和分散其中的高介 電常數(shù)電導(dǎo)顆粒。本發(fā)明采用的電流變彈性體是由高分子聚合物(如橡膠或樹(shù)脂等)和可極化的電導(dǎo)顆粒在外加電場(chǎng)作用下固化而成。在施加外電場(chǎng)作用時(shí)，彈性體內(nèi)部的電導(dǎo)顆粒沿電場(chǎng) 方向極化后，會(huì)產(chǎn)生相互作用力，使材料的彈性、剪切儲(chǔ)能模量與損耗因子等發(fā)生變化，宏 觀表現(xiàn)即為阻尼和剛度可控。電流變彈性體在克服了現(xiàn)有電流變液的易沉降、穩(wěn)定性差等 缺點(diǎn)的同時(shí)，保留了電流變材料剛度、阻尼可控的特性，兼有電流變液和彈性體的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)由于采用了電流變彈性體作為阻尼材料，具有阻尼和剛度連續(xù)可調(diào)性，可實(shí)現(xiàn) 結(jié)構(gòu)振動(dòng)的主被動(dòng)一體控制功能。(2)減振器利用電流變彈性體中顆粒不能游移，彈性體不會(huì)流動(dòng)的特點(diǎn)，提高了減 振器的穩(wěn)定性，長(zhǎng)期使用也不會(huì)降低減振效果。(3)電流變彈性體減振器無(wú)需密封裝置，結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單。(4)電流變彈性體減振器的控制方法簡(jiǎn)單，控制能耗很小。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的工作原理結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。參見(jiàn)圖1，是本發(fā)明的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，從圖1中可見(jiàn)，該減振器包括殼體3，殼體 3的底座封閉，其上端設(shè)有端蓋2 ；殼體3的內(nèi)部設(shè)有活塞5，活塞5的上端通過(guò)螺紋連接有連 接桿1，連接桿1從端蓋2的通孔中伸出。在外殼3內(nèi)設(shè)有套筒4，外殼3與套筒4之間通過(guò)過(guò) 盈配合固定，套筒4與活塞5之間設(shè)有電流變彈性體6，電流變彈性體6通過(guò)粘膠固定在套筒4 與活塞5之間；電源導(dǎo)線7連接活塞5和套筒4并從端蓋2的小孔中弓丨出。殼體3、端蓋2和連 接桿1均為絕緣材料制作，套筒4和活塞5為導(dǎo)電性能良好的銅質(zhì)材料制作。外殼3、電流變彈 性體6、套筒4和活塞5均為圓柱形，通過(guò)活塞5的運(yùn)動(dòng)使電流變彈性體6承受剪切載荷作用。 電源導(dǎo)線7通電后，在套筒4與活塞5之間產(chǎn)生電場(chǎng)，電場(chǎng)作用于電流變彈性體6上。電流變 彈性體6屬于一種新型的電流變材料，是一種剛度和阻尼可受外加電場(chǎng)控制的智能固體材料， 其主要組成成分包括作為基體材料的橡膠類阻尼材料和分散其中的高介電常數(shù)電導(dǎo)顆粒。參見(jiàn)圖2，連接桿1從端蓋2的通孔中伸出后與被控對(duì)象10連接。從圖中還可見(jiàn)， 電源導(dǎo)線7連接到外部高壓控制電源8上，被控對(duì)象10上安裝有傳感器9，傳感器9也連接 到外部高壓控制電源8上。因此，被控對(duì)象10的振動(dòng)載荷通過(guò)連接桿1和銅質(zhì)活塞5作用 在電流變彈性體6上，電流變彈性體6受剪切載荷作用，外部高壓控制電源8通過(guò)電源導(dǎo)線 7控制施加于套筒4與活塞5之間的電壓大小，使電流變彈性體6的剛度和阻尼發(fā)生變化， 這樣就可控制電流變彈性體6的功耗，從而達(dá)到所需的主被動(dòng)一體減振的效果。另外，從圖2中還可看到，在殼體3的底座外凸臺(tái)上設(shè)有用于安裝螺釘?shù)耐祝?過(guò)該通孔可以用螺釘將整個(gè)減振器安裝在所需的位置上。
權(quán)利要求
一種基于電流變彈性體的主被動(dòng)一體減振器，其特征在于它包括殼體(3)，殼體(3)的底座封閉，殼體(3)的上端設(shè)有端蓋(2)；殼體(3)的內(nèi)部設(shè)有活塞(5)，活塞(5)的上端固連有一根連接桿(1)，連接桿(1)從端蓋(2)的通孔中伸出并與被控對(duì)象(10)固連；在外殼(3)內(nèi)設(shè)有套筒(4)，外殼(3)與套筒(4)之間通過(guò)過(guò)盈配合固定，套筒(4)與活塞(5)之間設(shè)有電流變彈性體(6)，電流變彈性體(6)固連于套筒(4)與活塞(5)之間；電源導(dǎo)線(7)從端蓋(2)的小孔中引出，并將活塞(5)和套筒(4)連接到外部高壓控制電源(8)上，被控對(duì)象(10)上安裝有傳感器(9)，傳感器(9)也連接到外部高壓控制電源(8)上；所述殼體(3)、端蓋(2)和連接桿(1)均為絕緣材料制作，套筒(4)和活塞(5)為導(dǎo)電性能良好的導(dǎo)電材料制作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電流變彈性體的主被動(dòng)一體減振器，其特征在于所述 電流變彈性體(6)是一種剛度和阻尼受外加電場(chǎng)控制的智能固體材料，其主要組成成分包 括作為基體材料的橡膠類阻尼材料和分散其中的高介電常數(shù)電導(dǎo)顆粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于電流變彈性體的主被動(dòng)一體減振器，其特征在于 所述的外殼(3)、電流變彈性體(6)、套筒(4)和活塞(5)均為圓柱形；殼體(3)的底座外凸 臺(tái)上設(shè)有用于安裝螺釘?shù)耐住?br> 全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于電流變彈性體的主被動(dòng)一體減振器。本發(fā)明的主被動(dòng)一體減振器，包括殼體，殼體的底座封閉，殼體的上端設(shè)有端蓋；殼體的內(nèi)部設(shè)有活塞，活塞的上端固連有一根連接桿，連接桿從端蓋的通孔中伸出并與被控對(duì)象固連；在外殼內(nèi)設(shè)有套筒，外殼與套筒之間通過(guò)過(guò)盈配合固定，套筒與活塞之間設(shè)有電流變彈性體，電流變彈性體固連于套筒與活塞之間；電源導(dǎo)線從端蓋的小孔中引出，并將活塞和套筒連接到外部高壓控制電源上，被控對(duì)象上安裝有傳感器，傳感器也連接到外部高壓控制電源上；所述殼體、端蓋和連接桿均為絕緣材料制作，套筒和活塞為導(dǎo)電性能良好的導(dǎo)電材料制作。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，控制能耗很小。
文檔編號(hào)F16F9/06GK101813153SQ20101010969
公開(kāi)日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2010年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月9日
發(fā)明者劉迎春, 孟光, 魏克湘, 黃河清 申請(qǐng)人:湖南工程學(xué)院