并联常通孔式磁流变阻尼器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种并联常通孔式磁流变阻尼器。磁流变阻尼器包括缸体，缸体内滑动设有活塞，活塞一端设有活塞杆，活塞杆从缸体一端开口伸出，活塞包括铁芯，铁芯侧壁上凹设有至少一环形线槽，各环形线槽缠绕有励磁线圈，励磁线圈外部套设有隔磁保护环，隔磁保护环两侧、铁芯侧壁上套设有导磁保护环，隔磁保护环和导磁保护环与缸体的内壁间存在缝隙而形成环形阻尼通道，沿轴向方向，铁芯上开设有至少一常通孔。本实用新型专利技术磁流变阻尼器在结构振动的半主动控制中，只需依据开关控制策略，在零电流与最大电流值之间切换即可实现阻尼力的控制，避免了复杂逆向力学模型的建立及求解，控制过程简单、实用。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种并联常通孔式磁流变阻尼器。磁流变阻尼器包括缸体，缸体内滑动设有活塞，活塞一端设有活塞杆，活塞杆从缸体一端开口伸出，活塞包括铁芯，铁芯侧壁上凹设有至少一环形线槽，各环形线槽缠绕有励磁线圈，励磁线圈外部套设有隔磁保护环，隔磁保护环两侧、铁芯侧壁上套设有导磁保护环，隔磁保护环和导磁保护环与缸体的内壁间存在缝隙而形成环形阻尼通道，沿轴向方向，铁芯上开设有至少一常通孔。本技术磁流变阻尼器在结构振动的半主动控制中，只需依据开关控制策略，在零电流与最大电流值之间切换即可实现阻尼力的控制，避免了复杂逆向力学模型的建立及求解，控制过程简单、实用。【专利说明】并联常通孔式磁流变阻尼器
本技术涉及一种具有并联的常通孔的磁流变阻尼器，属于结构磁流变振动半 主动控制
。
技术介绍
磁流变液是一种对磁场敏感的智能材料，随着外部磁场的加载或撤出，磁流变液 在非牛顿流体与牛顿流体之间转化，这种转换是可逆的、连续的。磁流变液的剪切屈服强度 大、响应快，以其为基础的磁流变阻尼器是理想的变阻尼器件，广泛应用于车辆工程、武器 系统、土木工程、航天航空等领域的结构振动半主动控制。 目前已有的磁流变阻尼器的特点是，感应通道和非感应通道是串联关系，一旦感 应通道中有磁场通过时，磁流变液发生流变效应，由流动性较好的牛顿流体转变为具有较 强剪切屈服强度的非牛顿流体，整个感应通道被发生流变效应的磁流变液完全堵塞，只有 当活塞两端的压强差足够大，磁流变液屈服后才可以流动。 从实际使用中可以看出，已有的磁流变阻尼器的结构会给其自身带来如下问题与 缺陷： 1)逆向力学模型复杂。为了实现对磁流变阻尼器阻尼力的控制，通过获取磁流变 阻尼器的各种动力学参数，如位移、速度、加速度等，在这些动力学参数的基础上，建立控制 电压/电流与阻尼力之间的关系，即建立逆向力学模型（也称为控制模型）。而面对已构建 好的逆向力学模型，通过对所设计的磁流变阻尼器在一定频率的激励下进行多次实验，基 于逆向力学模型对磁流变阻尼器的输入（如电压、电流）与输出（如阻尼力-位移图、阻尼 力-速度图）进行拟合，便可得到该磁流变阻尼器的各种动力学参数。 目前，为了更精确地描述磁流变阻尼器存在的非线性滞回等特性，各种逆向力学 模型不断提出并改进，但所建立的逆向力学模型都非常复杂，各项参数可达十几个，极其不 便于数值处理，且需要更多的传感器来获得状态参数，因此难以在实际中得到有效的应用， 况且磁流变阻尼器的输出特性还受激振频率、工作温度、使用时长等诸多因素的影响，而已 有的逆向力学模型尚未考虑这些因素，且没有在线升级能力，因此通过已有的逆向力学模 型对磁流变阻尼器进行精确控制是难以实现的。 2)控制过程复杂。磁流变阻尼器在应用中的控制过程可用图1来表示。如图1， 获取被控对象的状态输出，经一定的控制策略计算出期望的阻尼力，然后通过磁流变阻尼 器的逆向力学模型计算出所需要加载的电流/电压，达到控制磁流变阻尼器输出的阻尼力 的目的。虽然控制策略的设计过程可能较为复杂，但其执行时的计算往往是非常简单的，仅 仅是将某些状态输出乘以相应系数或通过简单的逻辑判断即可得到期望的阻尼力。然而， 由于逆向力学模型由强非线性方程构成，参数过多，因而会带来三方面的问题：一是计算量 大，依据状态输出和期望的阻尼力，求得电流/电压非常困难和耗时，会导致复杂的程序设 计和控制滞后，使得逆向力学模型求解成为整个控制回路的瓶颈；二是逆向力学模型的求 解需要额外增加传感器，一些控制策略本身所需要的传感器可能较少，但为了满足逆向力 学模型的参数输入而需要增加传感器，带来了成本增加及系统可靠性方面的问题；三是将 简单的控制策略的执行过程变得复杂化，一些开关控制策略只需在最大阻尼力系数与最小 阻尼力系数之间进行切换即可，但若采用磁流变阻尼器作为阻尼调节机构，当依据控制策 略切换至最大阻尼力系数时，则需要根据结构的振动状态来计算期望的阻尼力，然后经复 杂的逆向力学模型计算电流/电压，以实施对阻尼力的控制，执行过程十分复杂。 3)引起"颤振"。已有的磁流变阻尼器在活塞速度较低时，若将电流/电压加载到 最大值，则瞬间的阻尼力增大会使等效阻尼力系数趋于无穷大。这就意味着采用开关控制 策略时，若不按照图1所示过程实施控制，则当需要切换至最大阻尼力系数时直接加载最 大电流/电压，虽然可以避开复杂的逆向力学模型求解过程，但磁流变阻尼器的结构瞬间 "硬化"会带来较大的冲击，从而引起"颤振"。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有的磁流变阻尼器存在的逆向力学模型和控制过程 复杂，难以应用于工程实际的问题，提出一种并联常通孔式磁流变阻尼器，具有并联的常通 孔的该磁流变阻尼器在通入的电流为零时，磁流变液从常通孔和环形阻尼通道流过，实现 了最小阻尼力，对应着零场阻尼力系数，在通入的电流加载至最大值时，环形阻尼通道被发 生流变效应的磁流变液堵塞而充当限压阀的作用，在磁流变液屈服前，磁流变液仅从常通 孔流过，实现了最大阻尼力，对应着有场阻尼力系数，因此，该磁流变阻尼器只需依据开关 控制策略，在零电流与最大电流值两者之间切换，即可避免建立复杂的逆向力学模型及对 模型的求解，极大简化了控制过程。 为了实现上述目的，本技术采用了以下技术方案： 一种并联常通孔式磁流变阻尼器，其特征在于：它包括缸体，该缸体内滑动设有活 塞，该活塞的一端固接有活塞杆，该活塞杆从该缸体一端开口中伸出，其中：该活塞包括铁 芯，该铁芯的侧壁上凹设有至少一圈环形线槽，各该环形线槽内缠绕有励磁线圈，该励磁线 圈的外部套设有隔磁保护环，在该隔磁保护环的两侧、该铁芯的侧壁上套设有导磁保护环， 该隔磁保护环和该导磁保护环与该缸体的内壁之间存在缝隙，该缝隙形成环形阻尼通道， 沿轴向方向，该铁芯上开设有至少一个常通孔。 在实际制作中，所述铁芯、所述导磁保护环、所述缸体为碳钢或电工纯铁材料制 成，所述隔磁保护环为铜或铝合金材料制成。 本技术的优点是： 本技术磁流变阻尼器因并联设计有常通孔，因而在通入的电流为零时，磁流 变液从常通孔和环形阻尼通道中流过，从而实现了最小阻尼力，对应着零场阻尼力系数c 1+， 在通入的电流加载至最大值（额定最大电流值）时，在环形阻尼通道（感应通道）中的磁流 变液屈服前，磁流变液仅从常通孔中流过，实现了最大阻尼力，对应着有场阻尼力系数Cp 与此同时不会因环形阻尼通道的完全堵死而带来瞬间冲击，避免引起"颤振"。 而若本技术磁流变阻尼器的活塞两端的压差过大，则环形阻尼通道（缝隙） 中的磁流变液会屈服流动泄压，起到了过载保护的作用。 在本技术中，导磁保护环的设计增大了环形阻尼通道中形成的感应磁场的长 度，提高了磁流变阻尼器的可控性，隔磁保护环避免了磁力线通过自身直接形成回路，使磁 力线穿过环形阻尼通道，而导磁保护环与隔磁保护环的共同设计使得励磁线圈避免受到高 压磁流变液的冲刷，进一步提高了磁流变阻尼器的可靠性。 本技术磁流变阻尼器尤其适用于与开关控制策略相结合，用于结构振动的半 主动控制时，零场阻尼力系数（最小阻尼力）本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种并联常通孔式磁流变阻尼器，其特征在于：它包括缸体，该缸体内滑动设有活塞，该活塞的一端固接有活塞杆，该活塞杆从该缸体一端开口中伸出，其中：该活塞包括铁芯，该铁芯的侧壁上凹设有至少一圈环形线槽，各该环形线槽内缠绕有励磁线圈，该励磁线圈的外部套设有隔磁保护环，在该隔磁保护环的两侧、该铁芯的侧壁上套设有导磁保护环，该隔磁保护环和该导磁保护环与该缸体的内壁之间存在缝隙，该缝隙形成环形阻尼通道，沿轴向方向，该铁芯上开设有至少一个常通孔。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭志召，张进秋，刘义乐，毕占东，刘峻岩，贾进峰，黄一斌，张咏清，张建，岳杰，张磊，黄大山，
申请(专利权)人：中国人民解放军装甲兵工程学院，
类型：新型
国别省市：北京;11