可实现垂直水平多方向振动控制的磁流变弹性体隔振器制造技术

本实用新型专利技术提供一种可实现垂直水平多方向振动控制的磁流变弹性体隔振器，第一铁芯上缠绕有第一电磁线圈；第一导磁滑块与第一铁芯之间设置有第一垂直方向磁流变弹性体，第一导磁滑块与第一外壳之间设置有第一水平方向磁流变弹性体；第一水平方向磁流变弹性体材料为硬磁性颗粒磁流变弹性体材料；第一垂直方向磁流变弹性体由多层第一圆片和多层第二圆片组成，第一圆片和第二圆片呈交替设置并叠加在一起；第一圆片为硬磁性颗粒磁流变弹性体材料，第二圆片为钢。本实用新型专利技术通过磁流变弹性体和钢的层合结构提高隔振器在垂直方向上的承载能力，通过剪切和挤压的复合模式结合硬磁性颗粒磁流变弹性体的磁致效应，提升隔振器在垂直和水平方向的隔振能力。

【技术实现步骤摘要】
可实现垂直水平多方向振动控制的磁流变弹性体隔振器
本技术属于结构振动控制领域，具体涉及一种能在垂直方向承载、并实现垂直水平多方向振动控制的磁流变弹性体隔振器。
技术介绍
在船舶工业、航空工业、土木工程、汽车工业等领域，振动控制技术被广泛用于抑制振动，隔振是通过降低振动的传递来控制目标振动的振动控制方法。被动振动控制技术操作简单和易于实现，但其适应能力差无法满足更高的减振要求。考虑到现实中的时变振源或宽振动频带，主动振动控制技术可以显著提高减振效果，但是高耗能、高成本，因此不适用于船舶的减振降噪。在过去的几十年中，半主动振动控制已经吸引了很多关注，无需额外消耗大量能量仅通过改变自身刚度或阻尼来调节内部动力并降低振动响应，兼具被动控制的可靠性和主动控制的高效性，因此在工程应用中具有很大潜力。基于不同智能材料的元件具有不同的振动控制方案，自从1948磁流变现象被发现，磁流变材料因其动力学特性已经被证明非常适合应用于存在随机激励和冲击载荷的振动控制，包括船用设备和车辆装置的减振。目前，因为动态屈服应力可以连续、快速、可逆地受外加磁场控制，磁流变液的应用已经在多个领域得到商业化和工业化，比如汽车阻尼，车辆悬架和防震装置。与磁流变液相比，磁流变弹性体的应用仍处于探索阶段，相关的产业化才刚刚起步。磁流变弹性体是磁流变材料的一个分支，磁流变弹性体由可磁化颗粒和抗磁性聚合物基体组成，其磁致效应表现为通过对外部磁场的调整可以实现对磁流变弹性体的刚度进行连续、快速、可逆的控制。弹性体相态克服了磁流变液屈服应力较低、易受杂质影响、对电压要求高、液体泄漏和颗粒沉降等缺点[1]。传统的磁流变弹性体的可磁化颗粒为软磁材料，因为最初的研制采用了软磁性颗粒，制备工艺成熟，目前大多数磁流变弹性体均属于传统的磁流变弹性体。其隔振原理是在低频域内通过接通外磁场提高隔振器固有频率，因此在低频振动的工作环境里磁流变弹性体隔振器消耗电能。永磁材料颗粒组成的硬磁性颗粒磁流变弹性体(颗粒材料为钕铁硼，基质材料为硅橡胶)是一个新的分支，在磁场作用下硬磁性颗粒磁流变弹性体在成型过程中被磁化，因此，材料本身具有磁性和磁场方向。区别于传统的磁流变弹性体，零磁场时储能模量最低材料最软，增加外部磁场只能实现储能模量的增加，材料硬化；硬磁性颗粒磁流变弹性体独有的磁致效应表现为，当外部电磁场方向与磁流变弹性体本身的磁化方向一致时，因为储能模量的增加材料会变硬，当外部电磁场方向与磁流变弹性体本身的磁化方向相反时，因为储能模量的降低材料会变软。因此，控制外部磁场不仅可以实现刚度的增加，也可以实现刚度的降低，能够为磁流变弹性体隔振器提供更加节约能源的工作方案，因此是半主动振动控制系统的理想选用材料[2]。目前为止，现有的大多磁流变弹性体隔振器使磁流变弹性体在剪切模式下工作，通过控制剪切模量实现隔振效果。然而，磁流变弹性体在压缩模式下能承受更大载荷，磁致模量更大，同时，考虑到磁流变弹性体与钢的层合结构具备优良的承载能力，采用剪切-压缩复合模式可以有效提高隔振器的承载能力、工作效率和稳定性。参考文献[1]J.D.Carlson,M.R.Jolly,MRfluid,foamandelastomerdevices,Mechatronics,10(4),555-569,(2000).[2]Q.Wen,Y.Wang,X.Gong,Themagneticfielddependentdynamicpropertiesofmagnetorheologicalelastomersbasedonhardmagneticparticals,SmartMaterialsandStructures,26,075012,(2017).
技术实现思路
本技术的目的是提供一种可实现垂直水平多方向振动控制的磁流变弹性体隔振器，以克服现有的磁流变弹性体隔振器，只能在剪切或者挤压单一模式下工作，只能通过控制剪切模量或者弹性模量实现隔振效果的缺点。本技术所采用的技术方案为：可实现垂直水平多方向振动控制的磁流变弹性体隔振器，包括第一外壳、第一导磁滑块和第一铁芯；第一导磁滑块和第一铁芯设置在第一外壳内部；第一铁芯上缠绕有第一电磁线圈；第一导磁滑块设置在第一铁芯的上方，第一导磁滑块的下表面与第一铁芯的上表面之间设置有第一垂直方向磁流变弹性体；第一导磁滑块的侧面与第一外壳内壁之间设置有第一水平方向磁流变弹性体；第一水平方向磁流变弹性体为一环形体，第一水平方向磁流变弹性体的材料为硬磁性颗粒磁流变弹性体材料；第一垂直方向磁流变弹性体由多层第一圆片和多层第二圆片组成，第一圆片和第二圆片呈交替设置并叠加在一起；第一圆片的材料为硬磁性颗粒磁流变弹性体材料，第二圆片的材料为钢。其中，第一导磁滑块的材料为钢。其中，硬磁性颗粒磁流变弹性体材料中的颗粒材料为钕铁硼，基质材料为硅橡胶。再者，第一外壳下部的内壁上设置有第一环形凸台，第一环形凸台与第一外壳底面之间形成环形凹槽；第一铁芯下部设置有第二环形凸台和第三环形凸台，第三环形凸台位于第二环形凸台的上方，第二环形凸台和第三环形凸台形成阶梯状；第二环形凸台嵌在环形凹槽内，第一环形凸台嵌在第二环形凸台和第三环形凸台之间。进一步的，第一铁芯上部套有第一环形限位体，第一电磁线圈设置在第一环形限位体和第三环形凸台之间。上述第一铁芯、第一环形限位体和第一电磁线圈都设置在第一外壳内部。本技术的有益效果是：通过第一垂直方向磁流变弹性体的磁流变弹性体和钢的层合结构能有效提高隔振器在垂直方向上的承载能力，通过剪切和挤压的复合模式结合硬磁性颗粒磁流变弹性体独特的磁致效应，显著提升隔振器在垂直和水平各方向的全方位隔振能力。附图说明图1是本技术磁流变弹性体隔振器的外观图；图2是图1的A向视图；图3是图2的B-B剖视图；图4是本技术磁流变弹性体隔振器切开1/4的结构示意图；图5是传统磁流变弹性体隔振器的结构示意图；图6是硬磁性颗粒磁流变弹性体(颗粒材料为钕铁硼，基质材料为硅橡胶)的储能模量与应变幅值、频率之间的关系图；图7是当外部电磁场方向与硬磁性颗粒磁流变弹性体本身的磁化方向一致时，硬磁性颗粒磁流变弹性体(颗粒材料为钕铁硼，基质材料为硅橡胶)的储能模量与磁场强度、应变幅值之间的关系图；图8是当外部电磁场方向与硬磁性颗粒磁流变弹性体本身的磁化方向相反时，硬磁性颗粒磁流变弹性体(颗粒材料为钕铁硼，基质材料为硅橡胶)的储能模量与磁场强度之间的关系图；图9为在振动试验中，无隔振器组、传统磁流变隔振器组和本技术磁流变隔振器组三组中，质量块与基础之间的相对位移与时间的关系图；图10为在振动试验中，无隔振器组、传统磁流变隔振器组和本技术磁流变隔振器组三组中，质量块的绝对加速度与时间的关系图。图中，1.第一外壳，2.第一导磁滑块，3.第一铁芯，4.第一电磁线圈，5.第一垂直方向磁流变弹性体，5-1.第一圆片，5-2.第二圆片，6.第一水平方向磁流变弹性体，7.第一环形凸台，8.第二环形凸台，9.第三环形凸台，10.第一环形限位体，11.第二外壳，12.第二导磁滑块，13.第二铁芯，14.第二电磁线圈，15.第二垂直方向磁流变弹性体，16.第二水平方向磁流变弹性体，17.第四环形凸台，18本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.可实现垂直水平多方向振动控制的磁流变弹性体隔振器，其特征在于：包括第一外壳(1)、第一导磁滑块(2)和第一铁芯(3)；所述第一导磁滑块(2)和第一铁芯(3)设置在第一外壳(1)内部；所述第一铁芯(3)上缠绕有第一电磁线圈(4)；所述第一导磁滑块(2)设置在第一铁芯(3)的上方，第一导磁滑块(2)的下表面与第一铁芯(3)的上表面之间设置有第一垂直方向磁流变弹性体(5)；第一导磁滑块(2)的侧面与第一外壳(1)内壁之间设置有第一水平方向磁流变弹性体(6)；所述第一水平方向磁流变弹性体(6)为一环形体，第一水平方向磁流变弹性体(6)的材料为硬磁性颗粒磁流变弹性体材料；所述第一垂直方向磁流变弹性体(5)由多层第一圆片(5‑1)和多层第二圆片(5‑2)组成，第一圆片(5‑1)和第二圆片(5‑2)呈交替设置并叠加在一起；所述第一圆片(5‑1)的材料为硬磁性颗粒磁流变弹性体材料，第二圆片(5‑2)的材料为钢。

【技术特征摘要】
1.可实现垂直水平多方向振动控制的磁流变弹性体隔振器，其特征在于：包括第一外壳(1)、第一导磁滑块(2)和第一铁芯(3)；所述第一导磁滑块(2)和第一铁芯(3)设置在第一外壳(1)内部；所述第一铁芯(3)上缠绕有第一电磁线圈(4)；所述第一导磁滑块(2)设置在第一铁芯(3)的上方，第一导磁滑块(2)的下表面与第一铁芯(3)的上表面之间设置有第一垂直方向磁流变弹性体(5)；第一导磁滑块(2)的侧面与第一外壳(1)内壁之间设置有第一水平方向磁流变弹性体(6)；所述第一水平方向磁流变弹性体(6)为一环形体，第一水平方向磁流变弹性体(6)的材料为硬磁性颗粒磁流变弹性体材料；所述第一垂直方向磁流变弹性体(5)由多层第一圆片(5-1)和多层第二圆片(5-2)组成，第一圆片(5-1)和第二圆片(5-2)呈交替设置并叠加在一起；所述第一圆片(5-1)的材料为硬磁性颗粒磁流变弹性体材料，第二圆片(5-2)的材料为钢。2.根据权利要求1所述的磁流变弹性体隔振器，其特征在于：所述第一导磁滑块(2)的材料为...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱光荭，李自刚，李明，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61