CN103075459B - 一种双出杆环形磁钢活塞磁流变阻尼器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双出杆环形磁钢活塞磁流变阻尼器，包括增益环形活塞（20）、增益活塞杆（9）、弹簧（21）和内层圆筒（25）；外层工作缸（5）和内层圆筒（25）组成双层圆筒结构，环形活塞（15）和增益环形活塞（20）均安装在外层工作缸（5）与内层圆筒（25）之间，增益活塞杆（9）一端安装在U型支架（7）上，另一端安装在内层圆筒（25）上，右端盖（24）与弹簧（21）相连，弹簧（21）左端与增益环形活塞（20）右端相连；本发明不仅具有工作行程大、工作过程耗能少的优点，而且还能较好的起到安全保护作用，延长部件的工作寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁流变液阻尼器，具体是一种双出杆环形磁钢活塞磁流变阻尼器。
背景技术
磁流变液是一种新型磁功能材料，它在无外加磁场时，表现为流动良好的牛顿流体，但在外加磁场作用下，流体的流变特性发生巨大变化，呈现类似固体的力学性质，且粘度变化是连续可逆的，即一旦去掉磁场后，又变成可以流动的液体。磁流变液效应连续、可逆、迅速和易于控制的特点使得磁流变液机械装置在航空、航天、汽车工业、液压传动、生物技术、医疗等领域具有十分广泛的应用前景。
磁流变阻尼器作为一种智能减震器件，其阻尼力大小可以通过控制电源进行远程无极调节，但是调节过程是消耗电能的，普通的磁流变阻尼器在控制电源输出电流为零时，磁流变液的粘度达到最低并且产生的阻尼力较小，所以，一旦控制电源出现故障，普通磁流变阻尼器的阻尼力因输出较小而难以保证***的正常工作；磁流变阻尼器输出阻尼力大小还与工作缸与活塞之间的有效工作面积有关，因现有的单出杆式阻尼器行程小，双出杆式阻尼器活塞多为圆柱体形，工作缸为圆筒形，活塞与工作缸的有效面积较小，产生的阻尼力较小，应用范围受到很大的限制。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种双出杆环形磁钢活塞磁流变阻尼器，不仅能够增加双倍的有效工作面积从而产生更大的阻尼力，达到降低能耗的作用，而且能够增大阻尼器的行程；当控制电源发生故障时，还可进一步保证装置的安全性，以保证***的正常工作。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种双出杆环形磁钢活塞磁流变阻尼器，包括外层工作缸、U型支架、环形活塞和活塞杆，在外层工作缸中充满磁流变液，外层工作缸的两端通过左端盖和右端盖密封，在左端盖上设有中心孔，在中心孔内安装有轴承和密封装置，活塞杆一端穿过中心孔置于外层工作缸外部，另一端与U型支架底部中心连接，U型支架一端与环形活塞左端连接，在环形活塞内部绕有内环绕第二励磁线圈、外环绕第一励磁线圈和充退磁线圈且第一励磁线圈处于充退磁线圈之外，环形活塞外径小于外层工作缸圆筒内径从而留有第一磁流变液间隙，内径大于内层圆筒外径从而留有第二磁流变液间隙；还包括增益环形活塞、增益活塞杆、弹簧和内层圆筒；外层工作缸和内层圆筒组成双层圆筒结构，环形活塞和增益环形活塞均安装在外层工作缸与内层圆筒之间，增益活塞杆一端安装在U型支架上，另一端安装在内层圆筒上，右端盖与弹簧相连，弹簧左端与增益环形活塞右端相连，增益环形活塞内部绕有内环第三励磁线圈、外环第四励磁线圈，充退磁线圈、第四励磁线圈、第三励磁线圈、第二励磁线圈和第一励磁线圈由第一线通道、第二线通道、第三线通道引出至控制电源；增益环形活塞外径小于外层工作缸圆筒内径从而留有第三磁流变液间隙，增益环形活塞的内径大于内层圆筒外径从而留有第四磁流变液间隙;环形活塞由磁钢构成，增益环形活塞由高导磁金属材料构成。
进一步，右端盖左侧连接的弹簧圆周均布，数量不少于四个。
与现有装置相比，本发明采用双出杆结构，不存在容积补偿的问题，有效地解决了装置工作行程小的问题；当磁钢活塞上面的充退磁线圈以及励磁线圈出现故障时，右端活塞励磁线圈通入与磁钢活塞充磁线圈反向的电流，在磁流变液间隙产生磁场，从而产生必要的阻尼力，配合压缩弹簧所提供的阻尼力，能够较好的起到保护装置的作用；磁钢活塞与外层工作缸及内层圆筒之间留有磁流变液流动间隙，可增加双倍的有效工作面积从而使装置提供更大的阻尼力，且能够利用充磁线圈使装置在工作前就达到预定的工作磁场强度附近，通过控制电源进行输出阻尼力调节所需的电能就会大大的降低而节能；即使发生故障，保护装置所提供的阻尼力完全能够维持***的正常工作。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中的A-A向剖视图；
图3是图1中的B-B向剖视图；
图4是图1中的C-C向剖视图；
图5是图1中的D-D向剖视图。
图中：1、活塞杆，2、轴承，3、密封装置，4、左端盖，5、外层工作缸，6、磁流变液，7、U型支架，8、第三线通道，9、增益活塞杆，10、第二线通道，11、第一励磁线圈，12、充退磁线圈，13、第二励磁线圈，14、第一磁流变液空隙，15、环形活塞，16、第二磁流变液空隙，17、第一线通道，18、第三励磁线圈，19、第三磁流变液空隙，20、增益环形活塞，21、弹簧，22、第四励磁线圈，23、第四磁流变液空隙，24、右端盖，25、内层圆筒，26、电源。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1至图5所示，本双出杆环形磁钢活塞磁流变阻尼器，包括外层工作缸5、U型支架7、环形活塞15和活塞杆1，在外层工作缸5中充满磁流变液6，外层工作缸5的两端通过左端盖4和右端盖24密封，在左端盖4上设有中心孔，在中心孔内安装有轴承2和密封装置3，活塞杆1一端穿过中心孔置于外层工作缸5外部，另一端与U型支架7底部中心连接，U型支架7一端与环形活塞15左端连接，在环形活塞15内部绕有内环绕第二励磁线圈13、外环绕第一励磁线圈11和充退磁线圈12且第一励磁线圈11处于充退磁线圈12之外，环形活塞15外径小于外层工作缸5圆筒内径从而留有第一磁流变液间隙14，内径大于内层圆筒25外径从而留有第二磁流变液间隙16；还包括增益环形活塞20、增益活塞杆9、弹簧21和内层圆筒25；外层工作缸5和内层圆筒25组成双层圆筒结构，环形活塞15和增益环形活塞20均安装在外层工作缸5与内层圆筒25之间，增益活塞杆9一端安装在U型支架7上，另一端安装在内层圆筒25上，采用活塞杆1和增益活塞杆9，即双出杆结构，不存在容积补偿的问题，有效地解决了装置工作行程小的问题；右端盖24与弹簧21相连，弹簧21左端与增益环形活塞20右端相连，增益环形活塞20内部绕有内环第三励磁线圈18、外环第四励磁线圈22，充退磁线圈12、第四励磁线圈22、第三励磁线圈18、第二励磁线圈13和第一励磁线圈11由第一线通道17、第二线通道10、第三线通道8引出至控制电源26；增益环形活塞20外径小于外层工作缸5圆筒内径从而留有第三磁流变液间隙19，增益环形活塞20的内径大于内层圆筒25外径从而留有第四磁流变液间隙23，此处增加了第三磁流变液间隙19和第四磁流变液间隙23，增加了双倍的有效工作面积从而使装置提供更大的阻尼力。
进一步，环形活塞15由磁钢构成，增益环形活塞20由高导磁金属材料构成，磁钢材料具有一定的充退磁特性，工作时能够起到节约能源的作用；高导磁材料能够有效的减少磁场损失。
进一步，右端盖24左侧连接的弹簧21圆周均布，数量不少于四个，在满足实际工况条件下，尽量减少弹簧21个数的安装。
双出杆环形磁钢活塞磁流变阻尼器工作过程：首先利用控制电源26通过环形活塞15中部的充退磁线圈12对环形活塞15进行充磁或退磁，使环形活塞15达到预定的工作磁场强度，这将使环形活塞15与外层工作缸5之间的第一磁流变液空隙14和第三磁流变液空隙19内产生一定的磁场，使第一磁流变液空隙14和第三磁流变液空隙19内的磁流变液粘度变高，当活塞杆1带动U形支架7以及环形活塞15在外层工作缸5内运动时，将会受到预定的工作阻尼力。
当控制电源26向环形活塞15的第一励磁线圈11和第二励磁线圈13输出正向电流时，其产生的磁场与环形活塞15磁场方向一致，这将使环形活塞15与外层工作缸5之间的间隙内的磁场强度更高，间隙内磁流变液6粘度更高，当活塞杆1带动U形支架7以及环形活塞15在外层工作缸5内运动时，将会产生更大的阻尼力。
当控制电源26向环形活塞15的第一励磁线圈11和第二励磁线圈13输出反向电流时，其产生的磁场与环形活塞15磁场方向相反，这将使第一磁流变液间隙14和第三磁流变液间隙19内的磁场强度降低，此时磁流变液6粘度下降，当活塞杆1带动U形支架7以及环形活塞15在外层工作缸5内运动时，这将会产生较小的阻尼力，当反向电流产生的磁场与环形活塞15的磁场大小相等方向相反时，这将使第一磁流变液间隙14和第三磁流变液间隙19内磁场强度接近零磁场，此时磁流变液6粘度达到最小，当活塞杆1带动U形支架7以及环形活塞15在外层工作缸5内运动时，将会受到最小的阻尼力。
当环形活塞15上的充退磁线圈12以及第二励磁线圈13出现故障时，增益环形活塞20、第一励磁线圈11和第四励磁线圈22通入与环形活塞15充磁线圈反向的电流，在第二磁流变液间隙19和第四磁流变液间隙23产生一定的磁场强度，使第二磁流变液间隙16和第四磁流变液间隙23内的磁流变液6粘度变高，当活塞杆1带动U形支架7以及环形活塞15在外层工作缸5内运动，进而推动增益环形活塞20运动，此时由于增益环形活塞20间隙内的磁流变液6粘度较高，必将产生必要的阻尼力，此时再配合压缩弹簧21所提供的阻尼力，将能够提供装置安全工作所需的阻尼力。
Claims (2)
1. 一种双出杆环形磁钢活塞磁流变阻尼器，包括外层工作缸（5）、U型支架（7）、环形活塞（15）和活塞杆（1），在外层工作缸（5）中充满磁流变液（6），外层工作缸（5）的两端通过左端盖（4）和右端盖（24）密封，在左端盖（4）上设有中心孔，在中心孔内安装有轴承（2）和密封装置（3），活塞杆（1）一端穿过中心孔置于外层工作缸（5）外部，另一端与U型支架（7）底部中心连接，U型支架（7）一端与环形活塞（15）左端连接，在环形活塞（15）内部绕有内环绕第二励磁线圈（13）、外环绕第一励磁线圈（11）和充退磁线圈（12）且第一励磁线圈（11）处于充退磁线圈（12）之外，环形活塞（15）外径小于外层工作缸（5）圆筒内径从而留有第一磁流变液间隙（14），内径大于内层圆筒（25）外径从而留有第二磁流变液间隙（16）；其特征在于，还包括增益环形活塞（20）、增益活塞杆（9）、弹簧（21）和内层圆筒（25）；外层工作缸（5）和内层圆筒（25）组成双层圆筒结构，环形活塞（15）和增益环形活塞（20）均安装在外层工作缸（5）与内层圆筒（25）之间，增益活塞杆（9）一端安装在U型支架（7）上，另一端安装在内层圆筒（25）上，右端盖（24）与弹簧（21）相连，弹簧（21）左端与增益环形活塞（20）右端相连，增益环形活塞（20）内部绕有内环第三励磁线圈（18）、外环第四励磁线圈（22），充退磁线圈（12）、第四励磁线圈（22）、第三励磁线圈（18）、第二励磁线圈（13）和第一励磁线圈（11）由第一线通道（17）、第二线通道（10）、第三线通道（8）引出至控制电源（26）；增益环形活塞（20）外径小于外层工作缸（5）圆筒内径从而留有第三磁流变液间隙（19），增益环形活塞（20）的内径大于内层圆筒（25）外径从而留有第四磁流变液间隙（23）；所述的环形活塞（15）由磁钢构成，增益环形活塞（20）由高导磁金属材料构成。
2. 根据权利要求1所述的一种双出杆环形磁钢活塞磁流变阻尼器，其特征在于，所述的右端盖（24）左侧连接的弹簧（21）圆周均布，数量不少于四个。
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