CN109505917B - 基于磁控刚度与阻尼的隔振装置 - Google Patents

基于磁控刚度与阻尼的隔振装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于磁控刚度与阻尼的隔振装置，包括基座，在基座上设置有刚度控制机构和阻尼控制机构；刚度控制机构包括设置在基座上方的导磁架、磁控弹性体和端头连接板，导磁架的纵截面为“U”型，且上端均向内弯折，在导磁架的上端和端头连接板的两端之间分别连接有磁控弹性体，在导磁架两个竖直段上分别缠绕有励磁线圈；阻尼控制机构包括工作缸和曲囊，在工作缸内设置有活动浮塞，该活动浮塞的活塞杆与端头连接板固定连接，在工作缸和曲囊之间设置有阻尼通道，在曲囊和活动浮塞形成的密闭空间内填充有磁控流体，在曲囊外设置有气缸筒。能够同时调整磁控弹性体的刚度和磁控流体的阻尼，实现最优的隔振效果，且具有传统隔振装置的效果。

Description

基于磁控刚度与阻尼的隔振装置
技术领域
本发明属于隔振装置领域，具体涉及一种基于磁控刚度与阻尼的隔振装置。
背景技术
隔振装置是连接设备和基础的弹性元件，用以减少和消除由设备传递到基础的振动力和由基础传递到设备的振动。
现有的隔振装置从传统的被动隔振装置逐渐发展为主动或半主动隔振装置，主动或半主动隔振装置通常利用磁场变化来调节磁流变弹性体的刚度，或利用磁场变化来调节磁流变液的阻尼，以提高隔振效果，但还未出现可同时调节刚度和阻尼的隔振装置，不能实现最优的隔振效果，且当现有的主动或半主动隔振装置在出现故障，磁控功能失效的情况下，隔振装置则几乎完全不能达到隔振效果，导致功能失效。
发明内容
针对上述技术问题，本发明旨在提供一种能够同时调节刚度和阻尼且隔振效果极好的基于磁控刚度与阻尼的隔振装置。
为此，本发明所采用的技术方案为：一种基于磁控刚度与阻尼的隔振装置，包括基座，在所述基座上设置有刚度控制机构和阻尼控制机构；
所述刚度控制机构包括设置在基座上方的导磁架、磁控弹性体和用于安装被隔振物的端头连接板，所述导磁架的纵截面为“U”型，且上端均向内弯折，在所述导磁架的上端和端头连接板的两端之间分别连接有所述磁控弹性体，在所述导磁架两个竖直段上分别缠绕有励磁线圈，所述端头连接板、磁控弹性体、导磁架和励磁线圈共同组成闭合磁路；
所述阻尼控制机构包括工作缸和固定在基座下方且能伸缩变形的曲囊，所述工作缸设置在导磁架内并位于端头连接板的下方，所述工作缸和曲囊均为密闭的空心结构，在所述工作缸内设置有活动浮塞，所述工作缸和活动浮塞均由非导磁金属材料制成，该活动浮塞的活塞杆向上延伸并穿过工作缸的顶盖后与端头连接板固定连接，在工作缸和曲囊之间设置有连通工作缸和曲囊的阻尼通道，在曲囊和活动浮塞形成的密闭空间内填充有磁控流体，所述磁控流体通过阻尼通道在工作缸和曲囊之间流通，在所述曲囊外设置有气缸筒，在所述气缸筒上设置有气门芯，所述气门芯用于向气缸筒充入高压气体，使变形的曲囊回位。
作为优选，所述磁控弹性体与导磁架、端头连接板之间均通过粘接固定。采用粘接的方式固定连接，结构简单可靠，同时使磁控弹性体与导磁架、端头连接板之间紧密贴合，不影响导磁效果。
作为优选，所述磁控弹性体与导磁架、端头连接板之间均为斜面配合。采用以上结构，增大磁控弹性体与导磁架、端头连接板之间的接触面积，使结构更为稳定可靠，同时提高了导磁效果。
作为优选，所述曲囊和气缸筒的纵截面均为“U”形，且两者的上端均向外弯折形成安装翻边，所述曲囊和气缸筒均通过安装翻边固定在基座上。采用以上结构，便于曲囊和气缸筒固定安装在基座上。
作为优选，在所述气缸筒安装翻边的上端面设置有两圈分别用于安装第一O型圈和第二O型圈半圆形凹槽，所述第一O型圈和第二O型圈均用于增强气缸筒和基座之间的气密性。采用以上结构，当向气缸筒内充入高压气体时，防止高压气体从气缸筒和基座之间的连接处溢出。
作为优选，所述活动浮塞的左右两端部厚度增加以增大与工作缸内壁的贴合面积，并在贴合面之间设置有密封圈和导向环。采用以上结构，增大了活动浮塞与工作缸之间的接触面积，提高两者之间的气密性，防止磁控流体流出，密封圈用于加强密封性，导向环用于对活动浮塞进行导向，使活动浮塞只能上下移动，并能随时吸收振动性能发生的径向变化。
作为优选，所述端头连接板包括端头和连接板，所述端头由高导磁金属材料制成，所述端头水平设置且左右两端分别与对应的磁控弹性体相连，所述连接板呈“T”形且由非导磁金属材料制成，所述连接板的竖直段的下端部与端头固定连接，在所述连接板的水平段上开设有用于连接被隔振物的通孔。采用以上结构，便于连接板与被隔振物连接，当被隔振物振动时，连接板和端头传递振动并推动活动浮塞。
本发明的有益效果是：能够根据实际使用情况同时调整磁控弹性体的刚度和磁控流体的阻尼，实现最优的隔振效果；在磁控功能失效的情况下，通过磁控弹性体的形变和磁控流体的流动阻力，仍然具有良好的隔振效果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种基于磁控刚度与阻尼的隔振装置，由设置在基座1上的刚度控制机构和阻尼控制机构组成，刚度控制机构包括导磁架2、磁控弹性体3、端头连接板4和励磁线圈5，阻尼控制***包括工作缸6、曲囊7、活动浮塞8、阻尼通道9、磁控流体10、气缸筒11、气门芯12、第一O型圈13和第二O型圈14。
如图1所示，基座1水平设置，在基座1的左右两端分别开设有用于安装隔振装置的安装通孔，导磁架2设置在基座1上方，本实施例中，导磁架2包括水平导磁板(201)和两个设置在导磁板(201)上方的竖直导磁板(202)，共同组成纵截面为“U”型的导磁架2，基座1上方中部向下凹陷形成导磁架安装槽，水平导磁板(201)正好嵌入安装在基座1的导磁架安装槽内，安装结构稳定可靠，能够有效防止水平导磁板(201)移位，在两个竖直导磁板(202)上分别缠绕有励磁线圈5，两个竖直导磁板(202)的上端部均向内弯折。端头连接板4包括端头401和连接板402，端头401水平设置，连接板402的纵截面为“T”形，连接板402的竖直段的下端部与端头401的上端部固定连接，在连接板402的水平段上开设有用于连接被隔振物的通孔402a。两个竖直导磁板(202)的上端部与端头401的左右两端分别连接有磁控弹性体3，磁控弹性体3与导磁架2、端头连接板4之间均通过高强度粘接剂粘接固定，且均为斜面配合。水平导磁板(201)、竖直导磁板(202)和端头401均由高导磁金属材料制成，连接板402由轻质非导磁金属材料制成，端头401、磁控弹性体3、导磁架2和励磁线圈5共同组成闭合磁路，通过向励磁线圈5通入激励电流，即可改变磁控弹性体3的刚度，从而提高隔振效果。
如图1所示，阻尼控制机构包括工作缸6和固定在基座1下方且能伸缩变形的曲囊7，曲囊7优选为橡胶材质，工作缸6设置在导磁架2内并位于端头连接板4的下方，工作缸6和曲囊7均为密闭的空心结构，本实施例中，工作缸6由横截面为圆形且上端开口的缸体(601)和设置在缸体(601)上端并用于密封缸体(601)的密封端盖(602)组成，在缸体(601)的外侧壁上设置有周向均匀分布的“L”形的安装支耳，安装支耳的水平段与缸体(601)的外侧壁固定连接，安装支耳的竖直段向上延伸并越过缸体(601)的上端部，共同形成用于安装密封端盖(602)的安装空间，密封端盖(602)正好嵌入该安装空间内并通过***安装支耳的紧固件固定，此种安装方式不仅结构更为稳定，而且极大地提高了密封端盖(602)与缸体(601)之间的密封性。在工作缸6内设置有活动浮塞8，活动浮塞8的左右两端部厚度增加以增大与工作缸6内壁的贴合面积，并在贴合面之间设置有密封圈和导向环，工作缸6和活动浮塞8均由非导磁金属材料制成，该活动浮塞8的活塞杆向上延伸并穿过密封端盖(602)后与端头连接板4的下端面固定连接。在工作缸6和曲囊7之间设置有连通工作缸6和曲囊7的阻尼通道9，阻尼通道9从上到下依次穿过工作缸6、水平导磁板(201)、基座1和曲囊7，在曲囊7和活动浮塞8形成的密闭空间内填充有磁控流体10，磁控流体10通过阻尼通道9在工作缸6和曲囊7之间流通。在曲囊7外设置有气缸筒11，在气缸筒11上设置有气门芯12，气门芯12用于向气缸筒11充入高压气体，使变形的曲囊7回位。曲囊7和气缸筒11的纵截面均为“U”形，且两者的上端均向外弯折形成安装翻边，曲囊7和气缸筒11均通过安装翻边固定在基座1上，在气缸筒11安装翻边的上端面设置有两圈分别用于安装第一O型圈13和第二O型圈14半圆形凹槽，第一O型圈13和第二O型圈14均用于增强气缸筒11和基座1之间的气密性。
本发明在具体应用时，当隔振装置受到外界的振动激励，磁控弹性体3会通过端头连接板4受力作剪切运动，发生弹性形变，同时端头连接板4向下推动活动浮塞8，使工作缸6内的磁控流体10通过阻尼通道9流入曲囊7，磁控弹性体3的形变和磁控流体10的流动阻力将吸收一部分的振动能量，使隔振装置能够起到传统隔振装置的隔振效果；当向励磁线圈5通过电流，磁场发生变化，即能够调节磁控弹性体3的刚度和磁控流体10的阻尼，通过半主动控制的方式，实现最优的隔振效果。本发明的基于磁控刚度与阻尼的隔振装置使用方便，适用范围广，能够有效提升隔振效果。

Claims (7)

1.一种基于磁控刚度与阻尼的隔振装置，包括基座(1)，其特征在于：在所述基座(1)上设置有刚度控制机构和阻尼控制机构；
所述刚度控制机构包括设置在基座(1)上方的导磁架(2)、磁控弹性体(3)和用于安装被隔振物的端头连接板(4)，所述导磁架(2)的纵截面为“U”型，且上端均向内弯折，在所述导磁架(2)的上端和端头连接板(4)的两端之间分别连接有所述磁控弹性体(3)，在所述导磁架(2)两个竖直段上分别缠绕有励磁线圈(5)，所述端头连接板(4)、磁控弹性体(3)、导磁架(2)和励磁线圈(5)共同组成闭合磁路；
所述阻尼控制机构包括工作缸(6)和固定在基座(1)下方且能伸缩变形的曲囊(7)，所述工作缸(6)设置在导磁架(2)内并位于端头连接板(4)的下方，所述工作缸(6)和曲囊(7)均为密闭的空心结构，在所述工作缸(6)内设置有活动浮塞(8)，活动浮塞(8)的左右两端部厚度增加以增大与工作缸(6)内壁的贴合面积，所述工作缸(6)和活动浮塞(8)均由非导磁金属材料制成，该活动浮塞(8)的活塞杆向上延伸并穿过工作缸(6)的顶盖后与端头连接板(4)固定连接，在工作缸(6)和曲囊(7)之间设置有连通工作缸(6)和曲囊(7)的阻尼通道(9)，在曲囊(7)和活动浮塞(8)形成的密闭空间内填充有磁控流体(10)，所述磁控流体(10)通过阻尼通道(9)在工作缸(6)和曲囊(7)之间流通，在所述曲囊(7)外设置有气缸筒(11)，在所述气缸筒(11)上设置有气门芯(12)，所述气门芯(12)用于向气缸筒(11)充入高压气体，使变形的曲囊(7)回位。
2.根据权利要求1所述的基于磁控刚度与阻尼的隔振装置，其特征在于：所述磁控弹性体(3)与导磁架(2)、端头连接板(4)之间均通过粘接固定。
3.根据权利要求1或2所述的基于磁控刚度与阻尼的隔振装置，其特征在于：所述磁控弹性体(3)与导磁架(2)、端头连接板(4)之间均为斜面配合。
4.根据权利要求1所述的基于磁控刚度与阻尼的隔振装置，其特征在于：所述曲囊(7)和气缸筒(11)的纵截面均为“U”形，且两者的上端均向外弯折形成安装翻边，所述曲囊(7)和气缸筒(11)均通过安装翻边固定在基座(1)上。
5.根据权利要求4所述的基于磁控刚度与阻尼的隔振装置，其特征在于：在所述气缸筒(11)安装翻边的上端面设置有两圈分别用于安装第一O型圈(13)和第二O型圈(14)的半圆形凹槽，所述第一O型圈(13)和第二O型圈(14)均用于增强气缸筒(11)和基座(1)之间的气密性。
6.根据权利要求1所述的基于磁控刚度与阻尼的隔振装置，其特征在于：所述活动浮塞(8)的左右两端部厚度增加以增大与工作缸(6)内壁的贴合面积，并在贴合面之间设置有密封圈和导向环。
7.根据权利要求1所述的基于磁控刚度与阻尼的隔振装置，其特征在于：所述端头连接板(4)包括端头(401)和连接板(402)，所述端头(401)由高导磁金属材料制成，所述端头(401)水平设置且左右两端分别与对应的磁控弹性体(3)相连，所述连接板(402)呈“T”形且由非导磁金属材料制成，所述连接板(402)的竖直段的下端部与端头(401)固定连接，在所述连接板(402)的水平段上开设有用于连接被隔振物的通孔(402a)。
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