CN106382325A - 基于剪切‑压缩复合模式下磁流变弹性体隔振器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于剪切‑压缩复合模式下磁流变弹性体隔振器，包括基座、隔振平台、夹紧机构、弹簧机构、线圈、两个第一磁流变弹性体、两个叠层压缩结构和两个滑块；基座为U型，开口端向上，其底面固定在工作台上，基座的两个凸起端面上分别设有叠层压缩结构，滑块为L形，两个滑块对称设置，两个滑块一端分别对应设置在两个叠层压缩结构的顶部，另一端相对设置，隔振平台一端位于相对设置的两个滑块之间，通过弹簧机构与基座固连，两个第一磁流变弹性体设置在隔振平台的两侧，通过夹紧机构使第一磁流变弹性体与隔振平台紧密接触；夹紧机构两端与滑块固连，两个滑块上分别缠绕线圈。本发明具有结构紧凑、安装方便、成本低等优点。

Description

基于剪切-压缩复合模式下磁流变弹性体隔振器
技术领域
本发明涉及隔振降噪设备，具体涉及一种基于剪切-压缩复合模式下磁流变弹性体隔振器。
背景技术
磁流变弹性体是磁流变材料的一个新的分支，它是由软铁磁性颗粒和聚合物基体组成，由于其响应快(ms量级)、可逆性好（撤去磁场后，又恢复初始状态），可以通过调节磁场大小来控制材料的力学、电学、磁学等性能连续变化，兼有磁流变材料和弹性体的优点，又克服了磁流变液易沉降、稳定性差等缺点，因而近年来磁流变弹性体的制备、机理和应用受到越来越多的重视，成为磁流变材料研究的一个热点。
隔振是通过控制振动的传递来减小目标减振对象振动的振动控制方法，即通过在振源与目标减振对象之间增加隔振器来减小目标减振对象的振动。从隔振方式来看，隔振***可以分为被动式隔振、半主动式隔振和主动式隔振。其中，半主动隔振器同时具有被动式隔振器和主动式隔振器的优点，又克服了被动式隔振器适应性弱和主动式隔振器耗能大的缺点。MRE具有优异的磁场可控性能，可以作为半主动隔振器的受控元件。
目前，所设计的磁流变弹性体隔振器大多利用磁流变弹性体剪切模量可控的特点，使之工作在剪切模式，而基于压缩模式、剪切-压缩混合模式的MRE隔振器相对较少。磁流变弹性体处于压缩工作状态可以承受更大的载荷，且移频范围更广，而磁流变弹性体的剪切模量相对变化范围更广（已达188%）。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于剪切-压缩复合模式下磁流变弹性体隔振器，克服了被动隔振技术低频抑制效果差、主动隔振能量消耗大及稳定性差、高频抑制效果不理想等问题。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于剪切-压缩复合模式下磁流变弹性体隔振器，包括基座、隔振平台、夹紧机构、弹簧机构、线圈、两个第一磁流变弹性体、两个叠层压缩结构和两个滑块；基座为U型，开口端向上，其底面固定在工作台上，基座的两个凸起端面上分别设有叠层压缩结构，滑块为L形，两个滑块对称设置，两个滑块一端分别对应与两个叠层压缩结构的顶部固连，另一端相对设置，隔振平台一端位于相对设置的两个滑块之间，通过弹簧机构与基座固连，两个第一磁流变弹性体设置在隔振平台的两侧，通过夹紧机构使第一磁流变弹性体与隔振平台紧密接触；夹紧机构两端与滑块固连，两个滑块上分别缠绕线圈。
所述基座的两个凸起端面上分别设有滑槽，所述滑槽方向与两个凸起连接端面的方向一致，叠层压缩结构底部设置在所述滑槽内，沿滑槽运动。
所述的隔振平台包括平板、支撑块和双头螺栓，支撑块设置在平板底部中心，通过双头螺栓将支撑块和平板固连，两个第一磁流变弹性体设置在支撑块两侧，通过夹紧机构使第一磁流变弹性体与支撑块紧密接触，支撑块底部通过弹簧机构与基座固连。
所述夹紧机构包括两块夹板、两个螺栓和两个调节螺母，所述两个夹板分别与两个滑块固连，支撑块位于两个夹板之间，第一磁流变弹性***于支撑块和夹板之间，夹板两端对称设有伸出滑块的支耳，支耳上设有耳孔，两个螺栓分别对应穿过两块夹板两侧的耳孔，通过调节螺母紧固，旋紧调节螺母提供预紧力，使第一磁流变弹性体与支撑块紧密接触。
所述弹簧机构包括弹簧和两个弹簧端盖，弹簧两端分别固定在弹簧端盖上，位于顶部的弹簧端盖与支撑块底部固连，位于底部的弹簧端盖与基座的凸起连接端面中心固连。
所述夹板和滑块采用导磁性良好的电工纯铁DT4A。
所述两个叠成压缩结构分别包括交替粘结的N层纯铁薄片和M层第二磁流变弹性体，N≥1，M=N+1。
所述纯铁薄片采用导磁性良好的电工纯铁DT4A。
所述基座采用导磁性良好的电工纯铁DT4A。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：（1）磁流变弹性体处于在剪切和压缩两种工作模式，更加充分发挥了弹性体的受控性能。
（2）本发明增加了被动隔振元件，即弹簧，增加了隔振的可靠性，高频抑制效果更加理想。
（3）磁路结构简单，磁能利用率高。
（4）各零件结构简单，方便加工，节约成本，零件之间多采用螺纹连接，可靠性高，容易装配。
附图说明
图1为本发明的基于剪切-压缩复合模式下磁流变弹性体隔振器的整体结构示意图。
图2为本发明的夹紧机构和隔振平台结构示意图，其中图（a）为主视图，图（b）为侧视图。
图3为本发明的隔振平台的结构示意图。
图4为本发明的叠层压缩结构示意图。
图中标号所代表的含义为：1-基座，2-叠成压缩结构，3-滑块，4-线圈，5-弹簧，6第一螺钉，7-夹紧机构，8-第一磁流变弹性体，9-隔振平台，10第一螺栓、11第一螺母、12-弹簧端盖，13-夹板，14-第二螺栓，15-第二螺钉，16调节螺母、17-支撑块，18-平板，19-第二螺母，20-双头螺栓，21-第二磁流变弹性体，22-纯铁薄片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明：
结合图1，本发明的一种基于剪切-压缩复合模式下磁流变弹性体隔振器，包括基座1、隔振平台9、夹紧机构7、弹簧机构、线圈4、两个第一磁流变弹性体8、两个叠层压缩结构2和两个滑块3。基座1为U型，开口端向上，其底面固定在工作台上，基座1的两个凸起端面上分别设有叠层压缩结构2，叠层压缩结构2底面紧贴基座1的滑槽底面，叠层压缩结构2侧壁滑槽侧壁之间留有1mm空隙，利于滑动。滑块3为L形，两个滑块3对称设置，两个滑块3一端分别对应设置在两个叠层压缩结构2的顶部，另一端相对设置，并且滑块3和叠层压缩结构2横截面完全相同，两者重合面通过胶水固连。隔振平台9一端位于相对设置的两个滑块3之间，通过弹簧机构与基座1固连，两个第一磁流变弹性体8设置在隔振平台9的两侧，通过夹紧机构7使第一磁流变弹性体8与隔振平台9紧密接触，夹紧机构7两端与滑块3通过第二螺钉15固连，两个滑块3上分别缠绕线圈4，线圈4的安全载流量为10A ，直径选择为1.2mm，匝数为650，通入线圈4的电流由可控直流源提供，其输出电压幅值、频率和相位均可调节，从而控制磁场强度。第一磁流变弹性体8用于承受剪切力，弹簧机构用于承受压缩力。
弹簧机构包括弹簧5和两个弹簧端盖12，弹簧5两端分别固定在弹簧端盖12上，位于顶部的弹簧端盖12与支撑块17底部通过第一螺钉6固连，位于底部的弹簧端盖12与基座1的凸起连接端面中心通过第一螺栓10固连，并用第一螺母11旋紧。弹簧机构增加了基于剪切-压缩复合模式下磁流变弹性体隔振器的可靠性，同时弹簧5起到限位作用，使滑块3和隔振平台9在一定范围内振动。
如图2所示，夹紧机构7包括两块夹板13、两个螺栓14和两个调节螺母16，两块夹板13分别具有4个沉头孔，两两相差90°环形分布，四个第二螺钉15通过四个沉头孔将夹板13与滑块3固连。支撑块17位于两个夹板13之间，第一磁流变弹性体8位于支撑块17和夹板13之间，夹板13两端对称设有伸出滑块3的支耳，支耳上设有耳孔，两个螺栓14分别对应穿过两块夹板13两侧的耳孔，通过调节螺母16紧固，旋紧调节螺母16提供预紧力，使第一磁流变弹性体8与支撑块17紧密接触。第一磁流变弹性体8的尺寸不大于夹板13的尺寸。
如图3所示，隔振平台9包括平板18、支撑块17和双头螺栓20，支撑块17设置在平板18底部中心，平板18中心开有Φ9通孔，通过双头螺栓20自支撑块17顶部伸入，将支撑块17和平板18固连，并用第二螺母19旋紧，隔振对象套在双头螺栓20顶部。
图4为本发明中叠成压缩结构2的示意图，叠成压缩结构2包括交替粘结的N层纯铁薄片21和M层第二磁流变弹性体22，M=N+1，（以N=2，M=3为例）纯铁薄片21为正方形，第二磁流变弹性体22为立方体，纯铁薄片21和第二磁流变弹性体22的重合面完全相同，用于承受压缩力。本发明所述的叠成压缩结构2借鉴了传统的叠层橡胶支座的分层结构设计，优点在于可以承受较大垂直方向的载荷，并且通过交替粘接纯铁材料可以提高磁通的强度。通电线圈4电流的改变伴随着磁场强度的改变，叠成压缩结构2和剪切磁流变弹性体8的模量和阻尼都发生改变，从而使隔振***的频率发生改变，即出现移频的现象，从而使***频率偏离共振频率区，到达隔振的效果。
所述基座1、纯铁薄片21、夹板13和滑块3均采用导磁性良好的电工纯铁DT4A，它们和第一磁流变弹性体8、第二磁流变弹性体22共同构成环形磁路。
工作过程：基座1固连在工作平台上，隔振平台9和隔振对象固连并随其振动，振动过程中第一磁流变弹性体8承受剪切力，弹簧5和叠成压缩结构2承受压缩力，弹簧5给线圈4提供一定大小的直流信号后，第一磁流变弹性体8和叠层压缩结构2的刚度和阻尼都发生改变，使***的固有频率发生改变，从而避开隔振平台上的激励信号频率共振区，起到隔振降噪的作用。
由上可知，本发明的基于剪切-压缩复合模式下磁流变弹性体隔振器结构简单，隔振可控性好，可广泛应用于发动机隔振，精密仪器隔振等隔振降噪场合。

Claims (9)

1.一种基于剪切-压缩复合模式下磁流变弹性体隔振器，其特征在于，包括基座（1）、隔振平台（9）、夹紧机构（7）、弹簧机构、线圈（4）、两个第一磁流变弹性体（8）、两个叠层压缩结构（2）和两个滑块（3）；基座（1）为U型，开口端向上，其底面固定在工作台上，基座（1）的两个凸起端面上分别设有叠层压缩结构（2），滑块（3）为L形，两个滑块（3）对称设置，两个滑块（3）一端分别对应与两个叠层压缩结构（2）的顶部固连，另一端相对设置，隔振平台（9）一端位于相对设置的两个滑块（3）之间，通过弹簧机构与基座（1）固连，两个第一磁流变弹性体（8）设置在隔振平台（9）的两侧，通过夹紧机构（7）使第一磁流变弹性体（8）与隔振平台（9）紧密接触；夹紧机构（7）两端与滑块（3）固连，两个滑块（3）上分别缠绕线圈（4）。
2.根据权利要求1所述的基于剪切-压缩复合模式下磁流变弹性体隔振器，其特征在于：所述基座（1）的两个凸起端面上分别设有滑槽，所述滑槽方向与两个凸起连接端面的方向一致，叠层压缩结构（2）底部设置在所述滑槽内，沿滑槽运动。
3.根据权利要求1所述的基于剪切-压缩复合模式下磁流变弹性体隔振器，其特征在于：所述的隔振平台（9）包括平板（18）、支撑块（17）和双头螺栓（20），支撑块（17）设置在平板（18）底部中心，通过双头螺栓（20）将支撑块（17）和平板（18）固连，两个第一磁流变弹性体（8）设置在支撑块（17）两侧，通过夹紧机构（7）使第一磁流变弹性体（8）与支撑块（17）紧密接触，支撑块（17）底部通过弹簧机构与基座（1）固连。
4.根据权利要求3所述的基于剪切-压缩复合模式下磁流变弹性体隔振器，其特征在于：所述夹紧机构（7）包括两块夹板（13）、两个螺栓（14）和两个调节螺母（16），所述两个夹板（13）分别与两个滑块（3）固连，支撑块（17）位于两个夹板（13）之间，第一磁流变弹性体（8）位于支撑块（17）和夹板（13）之间，夹板（13）两端对称设有伸出滑块（3）的支耳，支耳上设有耳孔，两个螺栓（14）分别对应穿过两块夹板（13）两侧的耳孔，通过调节螺母（16）紧固，旋紧调节螺母（16）提供预紧力，使第一磁流变弹性体（8）与支撑块（17）紧密接触。
5.根据权利要求3所述的基于剪切-压缩复合模式下磁流变弹性体隔振器，其特征在于：所述弹簧机构包括弹簧（5）和两个弹簧端盖（12），弹簧（5）两端分别固定在弹簧端盖（12）上，位于顶部的弹簧端盖（12）与支撑块（17）底部固连，位于底部的弹簧端盖（12）与基座（1）的凸起连接端面中心固连。
6.根据权利要求3所述的基于剪切-压缩复合模式下磁流变弹性体隔振器，其特征在于：所述夹板（13）和滑块（3）采用导磁性良好的电工纯铁DT4A。
7.根据权利要求1所述的基于剪切-压缩复合模式下磁流变弹性体隔振器，其特征在于：所述两个叠成压缩结构（2）分别包括交替粘结的N层纯铁薄片（21）和M层第二磁流变弹性体（22），N≥1，M=N+1。
8.根据权利要求7所述的基于剪切-压缩复合模式下磁流变弹性体隔振器，其特征在于：所述纯铁薄片（21）采用导磁性良好的电工纯铁DT4A。
9.根据权利要求1所述的基于剪切-压缩复合模式下磁流变弹性体隔振器，其特征在于：所述基座（1）采用导磁性良好的电工纯铁DT4A。
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