CN103939519B - 一种双极平面板式磁流变减振器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双极平面板式磁流变减振器，包括一外框和一内框，内框内有一腔体，腔体中部固定有芯铁块，芯铁块两侧分别设有线圈绕组；腔体内部放置有滑板，滑板与腔体内表面均存在间隙，间隙容纳有磁流变流体；外框四周内侧固定有导柱，导柱另一端穿过内框进入腔体内部与滑板动态联结，滑板在导柱推动下，在腔体内做相对滑动，滑板带动磁流变流体做剪切运动和压差流动，磁流变流体对滑板的反作用力为磁流变减振器的阻尼力；本发明采用平面板式滑板代替磁流变减振器的工作活塞，采用双极线圈结构，平面板式活塞可以在双极线圈同时作用下工作，这样可以为磁流变液提供较大范围的磁场强度变化区域。
Description
技术领域
本发明涉及汽车减震设备技术领域，具体的说，本发明涉及一种双极平面板式磁流变减振器。
背景技术
在磁流变减振器的设计中，可以引用高极轿车中的液压悬架中的基本思想，液压油通过阻尼孔产生阻尼，而弹簧的弹力是用于中心位置的回复。当然磁流变减振器的设计思想也不例外，以弹簧的弹力作为回复力，通过磁场强度的改变来控制阻尼力的变化，进行振动***的半主动控制。
本发明主要用于振动压路机振动钢轮的剪切负载的减振工况。磁流变减振器处于工作状态时，在钢轮平衡状态下，位移为零，速度为零，弹簧的弹性力刚好等于车架的重力，阻尼力为零。当振动钢轮由平衡位置向上振动时，钢轮速度从最大变化到最小，激振力与速度反向，由小变大，钢轮是以较大的惯性向减振器作冲击。通过磁场强度的调节，使阻尼力变大，弹簧弹力随着变形的增大而逐渐变大，弹簧和阻尼吸收来自钢轮对车架的冲击能量，而车架因其极大的质量，较大的惯性，所以在弹簧和阻尼吸收冲击时，自身振动极小。相反，当钢轮由平衡位置向下振动时，阻尼调节为最小，以弹簧的伸展来补充伸出的空隙，弹簧的弹力与阻尼力平衡车架的重量，使车架的位移最小。钢轮从最高位置向平衡位置从最低位置向平衡位置的振动也是同样的道理。总的来说，减振器是车架与钢轮之间的柔性联结处。
在振动压路机中，一方面要引入振动，使振动轮产生激振力，通过振动更好的压实路基，并且最大程度的利用振动的能量；另一方面要采取减振，通过减振器减小振动轮对车架和座椅振动能量的传递。也就是说，我们要减小对振动轮的束缚，减小对其阻尼力，提高振动效率，同时增强上车与振动轮间的减振效果，使其较小的传递振动。
通常，减振是通过抑制振源强度、隔振、消振等方法，减小振动体向减振体振动能量的传递。具体减振原理如下：
A、抑制振源强度。例如，对高速转子进行完善的动平衡，减小其不平衡质量产生的激振力。或者，把路面铺得尽可能平坦，减轻它对运动车轮的激励。还有减小高层建筑的迎风面积.减轻它承受的风载。所有这些都是抑制振源强度的技术措施。
B、隔振。在振源和减振体之间插进柔软的衬垫，依靠它的变形减轻振源对减振体的激励，通常称为隔振。用于隔振的装置叫做隔振器。例如，汽车车轮外缘的充气轮胎，铅锤底座下的木块基础，仪器包装箱内的泡沫塑料填充物等，都是常见的隔振器。
C、消振。在减振体上附加特殊装置，依靠它和减振体相互作用，吸收振动***的动能。从而降低减振体的振动强度，这就是消振。用于消振的装置叫做消振器。例如，粘贴在发动机舱壁上的高阻尼率粘弹性材料，安装在高挠性建筑物顶部的活动质量都是消振器。
随着技术的进步和人们对减振效果要求的提高，减振理念已从消极隔振转向主动减振。而所有的减振方式都是从两点(K,刚度；C,阻尼)切入。磁流变阻尼器有着优良的品质，其特性如下：
1）阻尼力大；2）阻尼可调节，且调节范围宽；3）温度适应性强，环境适应性好；4）响应速度快；5）能耗低；6）高效；7）使用寿命长；8）维护方便等特点，既可作为常规的被动耗能器又是理想的半主动控制驱动器。
鉴于磁流变技术独特的流变特性和磁流变阻尼器优良品质，所以将磁流变技术引入振动压路机的减振方面，以代替目前橡胶减振器阻尼不可调的缺点。
磁流变减振器：目前，磁流变减振器的主要构成如图1，活塞杆在缸体内作往复直线运动，活塞杆与缸体之间有较小的间隙，磁流变液体在缝隙间作挤压、剪切运动，如果对线圈通电，活赛上线圈绕极部分磁场强度发生改变，磁流变液粘度亦随之发生改，输出阻尼力变大，这是磁流变减振器的主要工作原理。
目前常见的结构形式有单出杆和双杆两种，即：活塞杆是从缸体的一端伸出（单出杆），还是从两端都伸出（双出杆）
现有技术的减震器包括以下：
（1）橡胶减振器：通常，振动压路机使用的橡胶减振器的材料有两种，一是天然橡胶，另—种是丁腈橡胶。天然橡胶制成的减振器具有良好的机械性能，加工方便，具有良好的弹性、稳定性及耐日照性。因此，一些振动压路机的减振器使用天然橡胶制造。但是，天然橡胶阻尼小，通过共振区时不很安全。在通过共振区时，振动压路机的上车振幅很大。另外，天然橡胶的耐油性能差，当振动压路机的减振器接触油污后，橡胶发生变形，失去弹性，严重者减振器将报废。鉴于这种情况，目前使用天然橡胶制造的减振器已很少。丁腈橡胶具有良好的耐油性和较大的阻尼等优点，是良好的制造减振器的材料。目前，振动压路机的减振器已广泛地采用丁腈橡胶制造，但丁腈橡胶的价格比较高。现在市面在用的就是橡胶减振器，技术方案橡胶减振器的缺点如下：1)耐高温、低温性能差；2)耐日照性能差；3)耐油性能差；4)使用寿命低，长期使用后弹性降低，减振性能变差；5)阻尼不可调；6)减振效率低；7)不可再生，不环保等等。
（2）针对所列技术问题，本专利申请人在前期提出一种磁流变-橡胶复合的剪切式磁流变减振器，并获得发明专利授权发明专利授权（发明专利号：200810070631.5，授权公告号：CN101235864），其结构特点如图2a、图2b所示。
以一维磁流变阻尼器为出发点进行剪切式磁流变减振器的设计，图2为减振器的工程图。减振器主要由前后侧板、活塞杆、缸体、橡胶以及附属零件组成，其中活塞杆与一个侧板固定，缸体通过橡胶与另一块侧板固定，橡胶一方面用来产生阻尼，另一方面起剪切复位的作用；减振器的两侧板分别与待减振装置的两个部分连接。当减振器工作时，两侧板沿缸体轴线方向平行移动，使活塞杆和缸体之间产生相对运动，通过改变活塞杆上激励线圈的工作电流，来改变磁场回路的磁场强度，实现减振器阻尼力大小的可调。
现有技术方案（2）由于是磁流变-橡胶组合，所以也在一定程度上存在除“5）阻尼不可调”之外的上述其它缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用平面板式活塞在磁流变流体中做剪切运动的双极磁流变减震器。
本发明提供的技术方案是：一种双极平面板式磁流变减振器，包括一外框和一内框，内框内有一腔体，腔体中部固定有芯铁块，芯铁块两侧分别设有线圈绕组；
其中，
腔体内部放置有滑板，滑板与腔体内表面均存在间隙，间隙容纳有磁流变流体；
外框四周内侧固定有导柱，导柱另一端穿过内框进入腔体内部与滑板动态联结，滑板在导柱推动下，在腔体内做相对滑动，滑板带动磁流变流体做剪切运动和压差流动，磁流变流体对滑板的反作用力为磁流变减振器的阻尼力；
导柱上设置有用于提供外框相对于内框移动后的回复力碟型弹簧，碟型弹簧设置在外框和内框之间。
所述外框每周边的内侧均布有两个导柱。
所述外框顶部固定有覆盖板。
所述内框底部固定有支撑芯铁块和线圈绕组的底板。
本发明具有如下优点：
本发明采用平面板式滑板代替磁流变减振器的工作活塞，采用双极线圈结构，平面板式活塞可以在双极线圈同时作用下工作，这样可以为磁流变液提供较大范围的磁场强度变化区域。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中：
图1是现有技术活塞杆式磁流变减震器的结构示意图；
图2a、图2b是现有技术磁流变-橡胶组合减震器结构示意图；
图3是本发明的主视图；
图4是图3中的B-B向剖视图；
图5是图3中的A-A向剖视图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
结合图3、图4、图5对本发明详细说明如下：
本发明的一种双极平面板式磁流变减振器，包括一外框1和一内框2，内框1内有一腔体3，腔体3中部固定有芯铁块4，芯铁块4两侧分别设有线圈绕组5；外框1顶部固定有覆盖板6，内框2底部固定有支撑芯铁块4和线圈绕组5的底板7，腔体3内部放置有滑板8，滑板8与腔体3内表面均存在间隙，间隙容纳有磁流变流体9；
外框1每周边的内侧均布有两个导柱10，导柱10另一端穿过内框2进入腔体3内部与滑板8动态联结，八个导柱分为纵、横两个方向，每个方向四个，当外框1相对于内框2运动时，其作用力和位移都可在纵、横两个方向分解成相互垂直的两个分力、分位移，每个导柱10皆沿其轴线滑动，推动滑板8运动，滑板8在导柱10推动下，在腔体3内做相对滑动，滑板8带动磁流变流体9做剪切运动和压差流动，磁流变流体9对滑板8的反作用力为磁流变减振器的阻尼力；导柱10上设置有用于提供外框1相对于内框2移动后的回复力碟型弹簧11，碟型弹簧11设置在外框1和内框2之间。
本发明双极平面板式磁流变减振器的各部件的相对运动比较复杂。当外框1相对于内框2作任意方向的运动时，位移和力都可分解成纵横两方向的分运动，外框1在推动导柱10运动时，外框1相对于导柱10同时做垂直于轴向的滑动。同理，内框2腔体3内滑板8也是导柱10推动其运动，同时滑板8相对于导柱10作滑动。
本发明磁流变减振器的工作活塞采用平面板式，平面板式活塞可以在双极线圈同时作用下工作，这样可以为磁流变液提供较大范围的磁场强度变化区域，并且采用碟型弹簧储能。
以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (4)
1.一种双极平面板式磁流变减振器，其特征在于，包括一外框和一内框，内框内有一腔体，腔体中部固定有芯铁块，芯铁块两侧分别设有线圈绕组；
其中，
腔体内部放置有滑板，滑板与腔体内表面均存在间隙，间隙容纳有磁流变流体；
外框四周内侧固定有导柱，导柱另一端穿过内框进入腔体内部与滑板动态联结，滑板在导柱推动下，在腔体内做相对滑动，滑板带动磁流变流体做剪切运动和压差流动，磁流变流体对滑板的反作用力为磁流变减振器的阻尼力；
导柱上设置有用于提供外框相对于内框移动后的回复力碟型弹簧，碟型弹簧设置在外框和内框之间。
2.根据权利要求1所述的一种双极平面板式磁流变减振器，其特征在于，所述外框每周边的内侧均布有两个导柱。
3.根据权利要求1所述的一种双极平面板式磁流变减振器，其特征在于，所述外框顶部固定有覆盖板。
4.根据权利要求1所述的一种双极平面板式磁流变减振器，其特征在于，所述内框底部固定有支撑芯铁块和线圈绕组的底板。
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