專利名稱：雙出桿泡沫金屬磁流變液阻尼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種阻尼器，尤其是一種磁流變液阻尼器。
背景技術(shù)：
磁流變液主要由載液、磁性顆粒及添加劑三部分組成，沒有外加磁場(chǎng)作用時(shí)，該磁性液體表現(xiàn)為低粘度的牛頓流體特性，一旦加入外加磁場(chǎng)，將呈現(xiàn)為高粘度的半固體狀態(tài)。磁流變液阻尼器(MR damper)是一種以磁流變液為工作液的阻尼可調(diào)器件，磁流變液阻尼器的力學(xué)特性可以由外加磁場(chǎng)連續(xù)控制。由于磁流變液阻尼器具有可調(diào)范圍寬、響應(yīng)速度快、功耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在土木工程及振動(dòng)控制領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。然而，近年來，在實(shí)際工程應(yīng)用中，磁流變液阻尼器技術(shù)還存在一些不足之處，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面1.磁流變液阻尼器價(jià)格昂貴；2、密封困難；3、使用壽命短。傳統(tǒng)的磁流變液阻尼器工作缸內(nèi)部需要完全充滿磁流變液，用量大，成本高；而且容易產(chǎn)生泄漏問題，從而需要設(shè)計(jì)很好的密封結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步加大了其成本。同時(shí)，由于活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)而使得磁流變液中的大量磁性固體顆粒進(jìn)入到活塞桿與密封結(jié)構(gòu)之間的間隙，從而進(jìn)一步對(duì)阻尼器的密封結(jié)構(gòu)造成了破壞，影響了磁流變液阻尼器的壽命和性能。多孔材料是20世紀(jì)發(fā)展起來的嶄新材料體系，它是一種由相互貫通或封閉的孔洞構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的材料，孔洞的邊界或表明由支柱或平板構(gòu)成，具有相對(duì)密度低、比強(qiáng)度高、比表面積高、重量輕、滲透性好等優(yōu)點(diǎn)，主要包括多孔金屬材料，如泡沫金屬、燒結(jié)金屬等，和多孔非金屬材料，如海綿、泡沫塑料、多孔玻璃等。正因?yàn)槎嗫撞牧嫌腥绱硕嗟膬?yōu)點(diǎn)，為解決以上所述磁流變阻尼器技術(shù)的不足，有學(xué)者嘗試將多孔材料應(yīng)用于磁流變阻尼器，例如文獻(xiàn)[Carlson J. D, M. R. Jolly. MRfluid, foam and elastomer devices, 2000, Mechatronics]中提到了一種多孔海綿磁流變液阻尼器。這種設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是將充滿磁流變液的多孔海綿纏繞在裝有電磁極的導(dǎo)磁鋼軸上，在軸的一端形成活塞，可以在導(dǎo)磁缸筒內(nèi)部沿軸向自由運(yùn)動(dòng)，由活塞和導(dǎo)磁鋼筒提供磁力線通道。在毛細(xì)管力的作用下，磁流變液存儲(chǔ)在多孔海綿的孔隙中，避免了泄露，不需要密封，而且減少了磁流變液的用量。但由于多孔海綿的硬度比較低，在多孔海綿磁流變液阻尼器工作的過程中會(huì)嚴(yán)重磨損多孔海綿，影響了使用壽命；而且多孔海綿容易變形，從而所產(chǎn)生的阻尼力也很難控制，因此，將多孔海綿應(yīng)用于磁流變阻尼器的技術(shù)還有待進(jìn)一步提聞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決傳統(tǒng)的磁流變液阻尼器成本高、密封難以及使用壽命短的技術(shù)問題，同時(shí)克服多孔海綿磁流變液阻尼器中采用多孔海綿時(shí)所帶來的缺陷，而提供一種雙出桿泡沫金屬磁流變液阻尼器，該阻尼器不僅成本低，而且經(jīng)濟(jì)實(shí)用。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種雙出桿泡沫金屬磁流變液阻尼器，包 括前端蓋、后端蓋、活塞、工作缸，其特點(diǎn)是工作缸內(nèi)壁貼有充滿磁流變液的泡沫金屬，工作缸兩端分別固定連接前端蓋和后端蓋，工作缸內(nèi)配合連接有活塞，活塞兩端的活塞桿分別從前端蓋和后端蓋伸出，活塞兩軸肩之間繞有勵(lì)磁線圈，勵(lì)磁線圈通過穿過活塞一端中間部分中心孔的通電導(dǎo)線與外加控制電源連接，用于勵(lì)磁線圈的通電。工作缸壁上開且一個(gè)用于補(bǔ)充磁流變液小孔，小孔內(nèi)設(shè)有一個(gè)防止磁流變液泄露的密封件。前、后端蓋由低導(dǎo)磁材料制成，活塞為圓柱形，內(nèi)開有中心孔，工作缸為圓筒形，活塞和工作缸均由高導(dǎo)磁性材料鋼制作。本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)由于本發(fā)明中采用泡沫金屬存儲(chǔ)磁流變液，與傳統(tǒng)磁流變液阻尼器相比，不需要密封結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且所需磁流變液量大量減少，極大程度上降低了成本，而且也減少了傳統(tǒng)阻尼器在密封間隙處的磨損，延長(zhǎng)了使用壽命；同時(shí)，與多孔海綿相比，泡沫金屬具備強(qiáng)度大、耐磨損、磁導(dǎo)率可調(diào)等極大優(yōu)勢(shì)，也可以產(chǎn)生明顯的磁流變效應(yīng)，因此也具有很好的應(yīng)用前景。


圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖詳述如下
參見圖1，本發(fā)明的雙出桿泡沫金屬磁流變阻尼器，主要包括前端蓋I、后端蓋7、泡沫金屬4、活塞6，工作缸3，勵(lì)磁線圈5，通電導(dǎo)線9，控制電源10等。工作缸3內(nèi)壁貼有充滿磁流變液的泡沫金屬4，工作缸3兩端分別固定連接前端蓋I和后端蓋7，工作缸3內(nèi)配合連接有活塞6，活塞6兩端的活塞桿分別從前端蓋I和后端蓋7伸出，活塞6兩軸肩之間繞有勵(lì)磁線圈5，勵(lì)磁線圈5通過穿過活塞6 —端中間部分中心孔8的通電導(dǎo)線9與外加控制電源10連接，用于勵(lì)磁線圈5的通電。前、后端蓋1，7采用低導(dǎo)磁材料，活塞6為階梯式的圓柱形，工作缸3為圓筒形，活塞6和工作缸3均由高導(dǎo)磁性材料制作，如20號(hào)鋼等；圓筒形工作缸3內(nèi)壁貼有充滿磁流變液的泡沫金屬4，活塞6的兩端分別從端蓋I和端蓋7伸出；工作缸3壁上開一小孔2用于補(bǔ)充磁流變液，并用密封件對(duì)小孔2進(jìn)行密封防止磁流變液泄露；工作缸3與前、后端蓋1，7之間由四個(gè)普通螺栓固定，活塞6—端加工有中心孔8，位于中心孔內(nèi)的通電導(dǎo)線9 一端連接勵(lì)磁線圈5，一端連接外加控制電源10，勵(lì)磁線圈5為銅線圈，采用直徑為Imm的銅導(dǎo)線繞制而成。本發(fā)明的工作原理如下首先將泡沫金屬4抽出真空，然后其貼在工作缸3內(nèi)壁，，使磁流變液充滿泡沫金屬4的孔隙。通電之后，活塞兩軸肩之間繞有勵(lì)磁線圈5的部分，兩軸肩，縫隙層，充滿磁流變液的泡沫金屬層，工作缸壁形成了一個(gè)高磁導(dǎo)通路，磁場(chǎng)大都通過了縫隙層(除端蓋和空氣泄漏)從而達(dá)到了磁流變效應(yīng)的條件。外加磁場(chǎng)作用下，磁流變液從泡沫金屬4的孔隙吸出來后，填充在泡沫金屬4與活塞的間隙，隨著活塞6的往復(fù)運(yùn)動(dòng)剪切而使磁流變阻尼器將產(chǎn)生阻尼力，產(chǎn)生磁流變效應(yīng)，而且，所產(chǎn)生的剪切阻尼力的大小會(huì)隨著通電導(dǎo)線9中電流的變化而變化；一旦去掉磁場(chǎng)，磁流變液又將流回泡沫金屬4孔隙內(nèi)部，而不從阻尼器中流出；當(dāng)然，在這一退磁過程中，可能會(huì)出現(xiàn)少量磁流變液并未流回泡沫金屬的孔隙中而導(dǎo)致剪切間隙內(nèi)存在剩磁效應(yīng)，但由于該剩磁而產(chǎn)生的剪切阻尼很小，可以忽略不 計(jì)。
權(quán)利要求
1.一種雙出桿泡沫金屬磁流變液阻尼器，包括前端蓋(I)、后端蓋(7)、活塞(6)、工作缸(3)，其特征在于所述工作缸(3)內(nèi)壁貼有充滿磁流變液的泡沫金屬(4)，工作缸(3)兩端分別固定連接前端蓋(I)和后端蓋(7 )，工作缸(3 )內(nèi)配合連接有活塞(6 )，活塞(6 )兩端的活塞桿分別從前端蓋(I)和后端蓋(7)伸出，活塞(6)兩軸肩之間繞有勵(lì)磁線圈(5)，勵(lì)磁線圈(5)通過穿過活塞(6)—端中間部分中心孔(8)的通電導(dǎo)線(9)與外加控制電源(10)連接，用于勵(lì)磁線圈(5)的通電。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙出桿泡沫金屬磁流變液阻尼器，其特征在于所述工作缸(3)壁上開且一個(gè)用于補(bǔ)充磁流變液小孔(2)，小孔(2)內(nèi)設(shè)有一個(gè)防止磁流變液泄露的密封件。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙出桿泡沫金屬磁流變液阻尼器，其特征在于所述前、后端蓋(1，7)由低導(dǎo)磁材料制成，活塞(6)為圓柱形，內(nèi)開有中心孔(8)， 工作缸(3)為圓筒形，活塞(6)和工作缸(3)均由高導(dǎo)磁性材料鋼制作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙出桿泡沫金屬磁流變液阻尼器，工作缸內(nèi)壁貼充滿磁流變液的泡沫金屬，工作缸兩端分別固定前、后端蓋，工作缸內(nèi)配合連接有活塞，活塞兩端的活塞桿分別從前端蓋和后端蓋伸出，活塞兩軸肩之間繞有勵(lì)磁線圈，勵(lì)磁線圈通過穿過活塞一端中間部分中心孔的通電導(dǎo)線與外加控制電源連接，用于勵(lì)磁線圈的通電。本發(fā)明采用泡沫金屬存儲(chǔ)磁流變液，與傳統(tǒng)磁流變液阻尼器相比，不需要密封結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且所需磁流變液量大量減少，極大程度上降低了成本，而且也減少了傳統(tǒng)阻尼器在密封間隙處的磨損，延長(zhǎng)了使用壽命；同時(shí)，與多孔海綿相比，泡沫金屬具備強(qiáng)度大、耐磨損、磁導(dǎo)率可調(diào)等極大優(yōu)勢(shì)，也可以產(chǎn)生明顯的磁流變效應(yīng)，因此具有很好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)F16F9/32GK102644691SQ20121015667
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月21日
發(fā)明者劉旭輝, 姚行艷, 廖華棟, 李芳 申請(qǐng)人:上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院