一種基于多級周向流動模式的雙桿磁流變阻尼器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于多級周向流動模式的雙桿磁流變阻尼器。該阻尼器具有一個上下封裝的內(nèi)缸筒，缸筒內(nèi)裝有帶一定數(shù)量和孔徑活塞孔的活塞及雙連桿，內(nèi)缸筒兩端的流通孔和導磁內(nèi)蓋的流通孔對齊相通，內(nèi)缸筒外壁安裝有多級周向通道，每一級周向通道的兩端面均布置有與周向通道截面積相等的環(huán)形鐵芯或者高磁導率的導磁塊，外缸筒的外壁作為繞線的位置，外缸筒端部本身是磁力線的主要路徑，阻尼器外套和線圈之間設(shè)置有導磁缸，磁力線由鐵芯，周向通道及磁流變液，經(jīng)過導磁內(nèi)蓋、外缸筒端部、導磁缸形成閉合回路，該結(jié)構(gòu)和原理提供最大阻尼力非常大，可調(diào)節(jié)范圍較寬，可在房屋、橋梁、大型機床、重型機械、火車等的減振系統(tǒng)內(nèi)廣泛匹配。
【專利說明】—種基于多級周向流動模式的雙桿磁流變阻尼器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于減振裝置的配置【技術(shù)領(lǐng)域】，是一種適用于垂向、橫向減振且需求的較大阻尼力的減振系統(tǒng)的磁流變阻尼器，能廣泛用于房屋、橋梁、大型機床、重型機械、火車等的減振系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]磁流變液在磁場的影響下展現(xiàn)出了較好的可控性，利用磁流變液作為工作介質(zhì)的阻尼器運用廣泛，房屋、橋梁、大型機床、重型機械、火車等領(lǐng)域已經(jīng)利用磁流變阻尼器來有效衰減振動，對這些設(shè)施進行保護。該領(lǐng)域采用的磁流變阻尼器提供的阻尼力較大而可調(diào)節(jié)范圍廣，而傳統(tǒng)的磁流變阻尼器主要基于缸內(nèi)環(huán)形縫隙，活塞孔隙流動模式，磁場對阻尼通道的影響范圍小，所能提供的阻尼力受到限制。許多研究人員在傳統(tǒng)磁流變阻尼器的基礎(chǔ)上進行改進工作，擴大磁場對阻尼通道的影響范圍而來滿足該領(lǐng)域的減振需求，這些改進工作一般仍然基于缸內(nèi)進行，如采取多級線圈、隔磁環(huán)，導磁環(huán)，永久磁鐵等措施，但是這些措施往往受到結(jié)構(gòu)布置的限制。近些年，研究者正積極采用磁流變液旁通的結(jié)構(gòu)和全通道有效的原理，如在旁通缸內(nèi)采用多級徑向流動的方法、缸外多級周向流動模式等，全部的阻尼通道有效，阻尼力可調(diào)范圍廣，磁場利用率高。因此，突破傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的限制，擴大磁場影響的范圍必將極大提高阻尼力范圍，能更好的適用于房屋、橋梁、大型機床、重型機械、火車等的減振系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的是提供一種基于缸外多級周向流動模式的雙桿磁流變阻尼器，根據(jù)需要選擇性采用缸內(nèi)活塞孔隙流動模式，設(shè)置較多數(shù)目的多級周向通道而使得磁流變液流經(jīng)整個周向通道時產(chǎn)生的壓降很大，提供的阻尼力大；為該種結(jié)構(gòu)和原理設(shè)計一種能保證整個周向通道受控于磁場，每一級周向通道磁場分布均勻，各級周向通道的磁場分布一致的磁路結(jié)構(gòu)，確保較小磁感應強度下，磁流變液流經(jīng)周向通道就能獲得較大的阻尼效應。
[0004]實現(xiàn)本實用新型的目的所采取的技術(shù)方案是:該阻尼器包括上端蓋、下端蓋、阻尼器外套、內(nèi)缸筒、設(shè)置在內(nèi)缸筒內(nèi)且?guī)в辛魍椎幕钊半p連桿(可根據(jù)需要取消流通孔)、外缸筒、外缸筒端部、安裝于外缸筒外壁的矩形截面周向通道、周向通道之間的環(huán)形鐵芯、環(huán)繞在外缸筒外壁的線圈、設(shè)置在線圈和外套之間的導磁缸、導磁內(nèi)蓋、上導向蓋、下導向蓋等，所描述的內(nèi)缸筒上、下端部均有流通孔與相應導磁內(nèi)蓋上流通孔相通，并由此實現(xiàn)工作腔(壓縮腔、復原腔)和周向通道的液體流通。液體由活塞的一端工作腔進入一級周向通道，由不斷的分流和匯流模式途徑所有周向通道而流向活塞另一端的工作腔，同時部分液體也由同一端的工作腔流向另一端的工作腔(采取活塞孔隙流動模式時存在)，這種雙工作模式在外振動激勵足夠大而能驅(qū)動大量液體經(jīng)由多級周向通道流動時，提供大的阻尼力，大幅度的衰減振動，活塞運動速度相對較大。外振動激勵較小的情況下，液體主要經(jīng)活塞流通孔流動而產(chǎn)生小阻尼效應，活塞具有一定的較小運動速度。每兩個周向通道之間設(shè)置與通道相同截面積的環(huán)形鐵芯，線圈通電時鐵芯產(chǎn)生的磁力線均勻地經(jīng)過周向通道的磁流變液，由導磁內(nèi)蓋、外缸筒端部，導磁缸形成閉合回路，所有的周向通道完全受控于磁場且影響分布均勻，流體流經(jīng)外通道產(chǎn)生很大的壓力降，提供較大的阻尼力。
[0005]所述多級周向通道由多個矩形截面的周向通道組成，通道端面各有一個流通孔且相隔180°，每兩個通道之間通過鐵芯內(nèi)置孔和通道端面流通孔進行液體交換。采用較多數(shù)目的周向通道能滿足更大的阻尼力需求。
[0006]所述活塞內(nèi)孔的數(shù)量和孔徑要保證其合適流量特性，過大的流量將抑制外通道液體的流動，削弱大沖擊速度下的減振能力。
[0007]所述外套，上端蓋、下端蓋，上導向蓋、下導向蓋盡量使用隔磁材料或者采取隔磁措施，盡量避免漏磁，提高磁場利用率；外缸筒、內(nèi)缸筒必須使用隔磁材料或者采取隔磁措施，避免大量磁力線經(jīng)由此處形成回路，所有周向通道內(nèi)、外側(cè)壁必須使用隔磁材料，避免大部分磁力線經(jīng)由內(nèi)、外側(cè)壁形成回路；所有周向通道上、下壁必須使用優(yōu)良的導磁且退磁容易的材料，鐵芯使用容易磁化且容易的材料。
[0008]所述周向通道的高度和級數(shù)是確定繞線圈數(shù)和電流的關(guān)鍵因素，合理的高度能進一步降低磁流變液產(chǎn)生一定屈服應力所需求的電流，降低能源消耗和線圈發(fā)熱量。
[0009]本發(fā)明具有以下優(yōu)點和積極效果。
[0010]1、按照上述方案制成的磁流變阻尼器的外周向通道全部處于磁場的控制中且影響均勻，流體流經(jīng)外通道時產(chǎn)生的阻尼效應較大，能大幅度的衰減振動；當外振動激勵較小時，流體不能大量經(jīng)由外通道流動，液體主要經(jīng)活塞流通孔流動而產(chǎn)生較小的阻尼效應，呈現(xiàn)軟阻尼效應，衰減較小激勵下的振動。這種結(jié)構(gòu)和原理能根據(jù)外激勵的程度自動選擇需求的阻尼特性。
[0011]2、該阻尼器周向通道數(shù)目多，提供的阻尼力范圍很大，能適用于需求很大阻尼力減振場合，單位阻尼力需求的電流很小，磁場利用率高。
[0012]3、本適用新型用于提供磁場的線圈布置在外缸筒外壁上，導線布置較為方便，利于線圈散熱，可避免在活塞桿上加工長孔的工藝。
[0013]4、該阻尼器為雙桿結(jié)構(gòu)，壓縮和復原行程的阻尼特性基本一致而沒有嚴格的區(qū)另O，可倒置安裝，布置靈活；該阻尼器周向通道和鐵芯數(shù)目多，但結(jié)構(gòu)簡單、布置緊湊，零部件結(jié)構(gòu)和形狀容易實現(xiàn)，可加裝耐磨內(nèi)缸套和周向通道外缸套可以實現(xiàn)阻尼器本體的免維護特性，延長壽命，維護方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明三維整體結(jié)構(gòu)半剖示意圖。
[0015]圖2是多級周向通道布置三維及流體流動示意圖。
[0016]圖3是磁路結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0017]參看圖1:本發(fā)明涉及的磁流變阻尼器由上端蓋1、上導向蓋2、外缸筒3、外缸筒端部3a、導磁內(nèi)蓋4、周向通道5(設(shè)計示例中共6級周向通道)、外套6、下導向蓋7、下端蓋8、內(nèi)缸筒9、導磁缸10、線圈11、活塞及雙連桿12、鐵芯13 (設(shè)計實例中共7個鐵芯)等組成。
[0018]其中:外缸筒3的外壁作為線圈11繞制的位置，外缸筒端部3a本身也是磁路的主要路徑；多級周向通道5和鐵芯13均套裝與內(nèi)缸筒9外壁，其內(nèi)、外側(cè)由內(nèi)缸筒9外壁和外缸筒3的內(nèi)壁共同定位，垂向由導磁內(nèi)蓋4、上導向蓋2、下導向蓋7定位；內(nèi)缸筒9中安裝活塞及雙連桿12，活塞上設(shè)置一定數(shù)量和適當孔徑的活塞流通孔14，上導向蓋2和下導向蓋7分別設(shè)置有上密封及導向2a和下密封及導向7a，上密封及導向2a和下密封及導向7a由內(nèi)缸筒9頂端和底端伸入內(nèi)缸筒9部分長度，便于配合具體的密封措施而避免泄露；導磁內(nèi)蓋4上的徑向流通孔4a與內(nèi)缸筒9的流通孔9a對齊相通，垂向流通孔4b與相應的鐵芯內(nèi)置孔13a對齊。
[0019]參看圖1和圖2:周向通道5 (和圖1相同)上下端面各有一個流通孔5a，來自一個端面流通孔的液體經(jīng)過分流模式沿兩個半圓周進入另一端面的流通孔5a，繼而經(jīng)過匯流模式進入下一級通道，重復上述過程，這樣經(jīng)過不斷的分流和匯流模式，液體從活塞一端的工作腔經(jīng)由外通道進入另一端的工作腔。每個端面的流通孔5a均與與鐵芯內(nèi)置孔13a垂直對齊。圖中箭頭表示活塞向上運動過程中，復原腔15中的液體經(jīng)由上端的導磁內(nèi)蓋4上的徑向流通孔4a和垂向流通孔4b、鐵芯內(nèi)置孔13a、周向通道5、下端的導磁內(nèi)蓋4上的徑向流通孔4a和垂向流通孔4b，進入壓縮腔16，活塞向下運動時，流向正好相反。該流動模式在不同的活塞速度下或者不同的外振動激勵下提供不同的阻尼特性，該阻尼器在外振動激勵較小而不能驅(qū)動大量流體經(jīng)多級周向通道5流動時，液體主要通過活塞流通孔14流動，活塞運動速度較小，阻尼力較小而適應于較小外振動激勵；當外振動激勵較大而能驅(qū)動大量流體從多級周向通道流動時，流體經(jīng)由內(nèi)外通道的雙模式工作，活塞速度大，由外通道流動提供的阻尼力較大，呈現(xiàn)較硬的阻尼特性。這種結(jié)構(gòu)具有根據(jù)外激勵的程度自適應選擇工作模式和阻尼特性的能力，輔之相應的電流控制策略，該阻尼器適用范圍非常廣泛，為一款通用的阻尼器。
[0020]參看圖1和圖3:所有鐵芯13(實際設(shè)計中，可以在中間位置設(shè)置一個或者多個鐵芯)，和相應的周向通道5的截面積相等且相互對齊，當線圈通電時，鐵芯被磁化，磁力線垂直穿過周向通道5中的磁流變液，每一級周向通道5沿著圓周方向的磁場分布均勻，所有周向通道磁場分布一致。磁力線(箭頭示意)經(jīng)由鐵芯13和周向通道5，到達上端的導磁內(nèi)蓋4和上端的外缸筒端部3a，穿過導磁缸10，經(jīng)過下端的外缸筒端部3a和下端的導磁內(nèi)蓋4，回到鐵芯13，形成閉合回路。為了提高磁場利用率，降低能源消耗，提高阻尼力范圍，在材料上和磁路結(jié)構(gòu)中主要措施有:內(nèi)缸筒9、外缸筒3和周向通道5的內(nèi)、外側(cè)壁必選采用隔磁材料，避免大量磁力線經(jīng)由這些部位形成閉合回路，上端蓋1、上導向蓋2、下導向蓋7、下端蓋8盡量使用隔磁材料，避免少量漏磁，周向通道5的上、下壁采用導磁性能好且退磁容易的材料，鐵芯采用容易磁化且退磁容易的材料，這樣盡可能保證絕大部分磁通都經(jīng)過周向通道5通道磁流變液。
【權(quán)利要求】
1.基于多級周向流動模式的雙桿磁流變阻尼器，包括定位上、下端蓋、阻尼器外套、內(nèi)缸筒、設(shè)置在內(nèi)缸筒內(nèi)且?guī)в辛魍椎幕钊半p連桿、外缸筒、外缸筒端部、安裝于外缸筒外壁的矩形截面周向通道、周向通道之間的環(huán)形鐵芯、環(huán)繞在外缸筒外壁的線圈、設(shè)置在線圈和外套之間導磁缸、導磁內(nèi)蓋、上、下端蓋，所描述的內(nèi)缸筒上、下端部均有流通孔與相應導磁內(nèi)蓋上流通孔相通，并由此實現(xiàn)壓縮腔、復原腔和周向通道的液體流通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多級周向流動模式的雙桿磁流變阻尼器，其特征在于:多級周向通道由多個矩形截面的圓周通道組成，每一級周向通道的上、下端面各設(shè)置有一個貫通壁厚的流通孔且相隔180°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多級周向流動模式的雙桿磁流變阻尼器，其特征在于:每一級周向通道的上、下端面均設(shè)置有與通道截面積相等且垂向?qū)R的環(huán)形鐵芯，周向通道內(nèi)、外側(cè)壁采用隔磁材料而其上、下壁采用導磁材料，外缸筒采用隔磁材料，內(nèi)缸筒采用隔磁材料。
【文檔編號】F16F9/53GK204083047SQ201420532506
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】袁顯舉 申請人:袁顯舉