CN108506405B - 一种双缸体双出杆流动式磁流变阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种双缸体双出杆流动式磁流变阻尼器，包括活塞缸体和电磁铁缸体；活塞缸体和电磁铁缸体的内部空间均由磁流变液填充；活塞缸体内设置有活塞，活塞上连接的活塞杆密封穿出活塞缸体设置，活塞缸体内活塞两侧的腔体分别经导管与电磁铁缸体连通；电磁铁缸体内设置有电磁铁；由电磁铁产生的导磁区用于控制磁流变液产生磁流变效应。可以避免安装特别的维护装置，在使用期间与普通机械元件相比具有很强的可靠性。其所需要的能源很低，即使地震中能源中断，仍可作为被动耗能装置而继续发挥控制作用；能够在几毫秒的时间内，通过控制电场和磁场的变化，使阻尼器中的流变体实现自由流动、粘滞流动和半固态的交替变化。

Description

一种双缸体双出杆流动式磁流变阻尼器
技术领域
本发明涉及结构振动控制领域，具体为一种双缸体双出杆流动式磁流变阻尼器。
背景技术
随着现代社会和经济的迅猛发展，人们对建筑物提出了比以往更严格的抗震安全性及使用性要求，如：为确保震后抢险救灾工作的顺利进行，医院、通讯中心、消防设施以及重要的交通桥梁等不仅要求在地震中结构不发生严重破坏，还要求不能丧失其正常使用功能；现代高精度的工业厂房、计算中心等建筑物为保证室内昂贵的设备和仪器不发生损坏，要求建筑物在地震下的结构响应不能过大等。基于此，结构振动控制的研究和应用日益受到人们的重视。
磁流变阻尼器是以磁流变效应为原理而开发出的一类典型半主动变阻尼振动控制装置。磁流变阻尼器在应用时，可以阻尼器支撑的形式安装在结构上，从而使结构的刚度和阻尼增大；在相邻结构或主附结构之间设置磁流变阻尼器可使震动能量在结构间重新分配；同时，磁流变阻尼器也可与隔震***混合使用从而形成半主动隔震***，达到减小地震反应的目的。
但目前国内学者在新型磁流变阻尼器的研制方面仍存在很多问题，目前国内结构振动控制领域所使用的磁流变阻尼器多为外国购买的产品，自行研制的产品很少，且国内现有的磁流变阻尼器多数存在结构设计不合理、磁感应强度及分布未能达到使用要求等问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种双缸体双出杆流动式磁流变阻尼器，构造简单、响应速度快、耐久性能好、阻尼力大且连续可调。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种双缸体双出杆流动式磁流变阻尼器，包括活塞缸体和电磁铁缸体；活塞缸体和电磁铁缸体的内部空间均由磁流变液填充；
所述的活塞缸体内设置有活塞，活塞上连接的活塞杆密封穿出活塞缸体设置，活塞缸体内活塞两侧的腔体分别经导管与电磁铁缸体连通；
所述的电磁铁缸体内设置有电磁铁；由电磁铁产生的导磁区用于控制磁流变液产生磁流变效应。
优选的，由电磁铁产生的导磁区磁力线的方向与磁流变液的流动方向垂直。
优选的，所述的电磁铁包括开有多个线圈槽的铁芯，每个线圈槽上缠绕线的圈数相等，相邻的两个线圈槽之间缠绕线圈的方向相反。
进一步，所述的电磁铁包括开有四个线圈槽的铁芯，在每个线圈槽上缠绕至少400圈漆包线，漆包线线径为0.2mm至0.9mm。
优选的，在电磁铁和电磁缸体体的内壁之间设置有环形缝隙作为阻尼通道。
优选的，在电磁铁和电磁缸体体的内壁之间设置有不超过1mm的环形缝隙作为阻尼通道。
优选的，导管经螺栓分别密封连接在活塞缸体和电磁铁缸体上。
优选的，活塞杆经密封胶体密封转动穿过活塞刚体设置，用于为电磁体供电的电磁铁引出线穿过电磁缸体引出设置。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明一种双缸体双出杆流动式磁流变阻尼器，利用磁流变效应，开发出的一类典型的半主动变阻尼控制装置，通过采用活塞双出杆模式，在使用时无需增设补偿器来收纳磁流变液体，也无需安装伺服阀，因此可以避免安装特别的维护装置，在使用期间与普通机械元件相比具有很强的可靠性。其所需要的能源很低，即使地震中能源中断，仍可作为被动耗能装置而继续发挥控制作用；能够在几毫秒的时间内，通过控制电场和磁场的变化，使阻尼器中的流变体实现自由流动、粘滞流动和半固态的交替变化。
附图说明
图1为本发明实例中所述阻尼器的结构示意图。
图中：1、电磁铁引出线，2、电磁铁缸体，3、线圈，4、电磁铁，5、环形缝隙，6、螺栓，7、导管，8、活塞杆，9、密封胶体，10、活塞缸体，11、活塞，12、磁流变液。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明一种双缸体双出杆流动式磁流变阻尼器，如图1所示，由两个缸体组成，两个缸体分别为活塞缸体10和电磁铁缸体2，其中活塞缸体10中安装有活塞11和活塞杆8，活塞杆8经密封胶体9密封转动穿过活塞刚体10设置，活塞缸体10的内部空间由磁流变液12填充；电磁铁缸体2中安装有缠绕着线圈3的电磁铁4，电磁铁引出线1穿过电磁缸体2引出，在电磁铁4和电磁缸体2的内壁之间预留有1mm环形缝隙作为阻尼通道。两个缸体之间用导管7相连接，优选的导管7经螺栓6分别密封连接在活塞缸体10和电磁铁缸体2上。电磁铁4是开有四个线圈槽的铁芯，在每个线圈槽上缠绕线径为0.9mm的漆包线约400圈，相邻的两个线圈槽之间缠绕线圈的方向相反，保证了导磁区磁力线的方向与磁流变液的流动方向处于垂直的状态，从而可以获得最好的磁流变效应。本发明在提高阻尼器工作可靠性的前提下，使得磁流变阻尼器具有较大的工作阻尼力，同时又具有一定的调节范围，能够充分的满足建筑结构振动控制的要求。
在安装磁流变阻尼器到相应的位置后，当其工作时，活塞杆8由于受到外部激励的作用，它将使活塞11作拉伸或压缩的往复运动。由于活塞11的运动将推动活塞缸体10中的磁流变液12通过导管7流入电磁铁缸体2，在电磁铁缸体2中，电磁铁缸体2和电磁铁4之间留有间隙为1mm的环形缝隙5，磁流变液只能从环形缝隙5中流回活塞缸体10。
当不给电磁铁4通电时，环形缝隙5间的磁流变液可以认为是牛顿流体的流动，根据流体力学的知识，当牛顿流体通过窄缝时，将在流体中产生压力梯度，从而使活塞11的两端形成压力差，这个压力差就是磁流变阻尼器产生的被动阻尼力。
当给电磁铁4通电时，在电磁铁4的导磁区范围将产生垂直于磁流变液12流动方向的磁场，磁流变液流过具有磁场的环形缝隙5时，磁流变液将12产生磁流变效应，即在环形流动缝隙5的中部形成阻塞流动区，使流体中的压力梯度增加，从而使活塞11两端的压力差增大，阻尼器输出的阻尼力增加，这部分由于施加磁场而产生的阻尼力称之为主动阻尼力，我们可以通过给电磁铁4施加强弱不同的电流来控制磁场的强弱变化，从而控制主动阻尼力的大小，这也就是磁流变阻尼器具有可调性的原因。

Claims (3)

1.一种双缸体双出杆流动式磁流变阻尼器，其特征在于，由活塞缸体(10)和电磁铁缸体(2)组成；活塞缸体(10)和电磁铁缸体(2)的内部空间均由磁流变液(12)填充；
所述的活塞缸体(10)内设置有活塞(11)，活塞(11)上连接的活塞杆(8)密封穿出活塞缸体(10)设置，活塞缸体(10)内活塞(11)两侧的腔体分别经导管(7)与电磁铁缸体(2)连通；
所述的电磁铁缸体(2)内设置有电磁铁(4)；由电磁铁(4)产生的导磁区用于控制磁流变液(12)产生磁流变效应；
由电磁铁(4)产生的导磁区磁力线的方向与磁流变液(12)的流动方向垂直；
所述的电磁铁(4)包括开有多个线圈槽的铁芯，每个线圈槽上缠绕线的圈数相等，相邻的两个线圈槽之间缠绕线圈的方向相反；
在电磁铁(4)和电磁铁缸体(2)的内壁之间设置有不超过1mm的环形缝隙作为阻尼通道；
活塞杆(8)经密封胶体(9)密封转动穿过活塞缸体(10)设置，用于为电磁铁(4)供电的电磁铁引出线(1)穿过电磁铁缸体(2)引出设置；
当电磁铁(4)不通电时，环形缝隙(5)间的磁流变液形成牛顿流体，当牛顿流体通过窄缝时，将在流体中产生压力梯度，从而使活塞(11)的两端形成被动阻尼力；
当电磁铁(4)通电时，电磁铁(4)的导磁区产生垂直于磁流变液(12)流动方向的磁场，磁流变液(12)流过具有磁场的环形缝隙(5)时，磁流变液(12)产生磁流变效应，形成主动阻尼力。
2.根据权利要求1所述的一种双缸体双出杆流动式磁流变阻尼器，其特征在于，所述的电磁铁(4)包括开有四个线圈槽的铁芯，在每个线圈槽上缠绕至少400圈漆包线，漆包线线径为0.2mm至0.9mm。
3.根据权利要求1所述的一种双缸体双出杆流动式磁流变阻尼器，其特征在于，导管(7)经螺栓(6)分别密封连接在活塞缸体(10)和电磁铁缸体(2)上。
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