一种基于磁流变技术的减振器制造技术

本发明专利技术涉及应用于柔性机械臂、发动机系统减振等领域的减振装置，特别是涉及一种基于磁流变技术的减振装置。基于磁流变技术的减振器，包括：固定座、减振模块以及控制模块。固定座为振动控制对象；减振模块由磁路铁芯、磁流变弹性体、吸振质量块、线圈挡板、励磁线圈、上夹板、隔磁块、下夹板组成；控制模块由加速度传感器、数据采集系统、控制主机、直流电源组成。通过调节励磁线圈上的励磁电流，调节磁流变弹性体的刚度，从而满足实现振动控制对象减振的振动频率需要。本发明专利技术具有减振效果好、适用频带范围宽、消耗能量少、结构简单等优点。

A shock absorber based on Magnetorheological Technology

The invention relates to a vibration damping device applied to the flexible mechanical arm, the engine system, vibration reduction and the like, in particular to a damping device based on magnetorheological technology. The shock absorber based on Magnetorheological technology includes fixed seat, damping module and control module. Fixed seat for vibration control; damping module is composed of magnetic core, magnetorheological elastomer, the vibration isolation mass, coil baffle, excitation coil, splint, magnetic insulation block and a lower clamping plate; the control module consists of acceleration sensor, data acquisition system, control unit, DC power source. By adjusting the excitation current on the excitation coil, the stiffness of the magnetorheological elastomer is adjusted so that the vibration frequency of the vibration control object is met. The invention has the advantages of good vibration damping effect, wide frequency band range, low energy consumption and simple structure.

【技术实现步骤摘要】
一种基于磁流变技术的减振器
本专利技术涉及应用于柔性机械臂、发动机系统减振等领域的减振装置，特别是涉及一种基于磁流变技术的减振装置。
技术介绍
减振器对于柔性机械臂、发动机系统具有重要作用。柔性机械臂、发动机系统工作时，其振动会影响设备的可靠性和寿命，并且会在设备的工作环境中引起噪声和振动。因此，针对柔性机械臂、发动机系统的振动问题，设计一种柔性机械臂、发动机系统的振动控制装置有重要的意义。为了减小柔性机械臂、发动机系统振动的影响，通常在振动控制对象上附加一个减振器，适当选择减振器的结构形式、动力参数以及与目标系统的耦合关系，改变振动控制对象的振动状态，从而减小预期频段上的振动控制对象的强迫振动响应。按照其是否需要能量输入及抑制振动的形式，实现振动控制的方法，可以分为被动控制、主动控制和半主动控制。被动控制成本低，无自适应能力，只适用于窄带振动控制；主动控制属于力控制，需要直接提供控制力的能源，能量消耗较大，成本较高，结构较复杂；半主动控制属于参数控制，根据结构的振动响应或动载荷的信息实时改变结构的参数，从而达到减振的目的。磁流变弹性体(MRE)是一种新型智能材料，这种材料的弹性模量可以通过改变磁场强度进行调节。基于上述原理，将磁流变弹性体应用于减振器中，通过调节外加电流产生的磁场，控制磁流变弹性体所在振动系统的刚度变化，实现减振器的刚度可随外加磁场的改变而连续性改变。而且磁流变弹性体具有响应快、稳定性好、使用方便等优点。通过对现有文献检索发现，目前，已有人利用磁流变弹性体的材料特性来设计减振装置。例如，申请号200520076452.4的专利公开的磁流变弹性体移频式吸振器，对于柔性结构的振动控制具有较好的效果，但对大幅振动控制难以实施。此外申请号201310014657.9的专利公开的一种基于磁流变技术的柔性机械臂减振装置与方法，能够通过调节电磁线圈电压改变减振器的刚度参数，但这种方法中铁芯等作为减振系统的振子，对磁流变弹性体的强度有较高要求，限制了其吸振器的应用。本专利技术面向柔性机械臂、发动机系统的振动问题，提出一种基于磁流变技术的减振器。根据振动控制对象的主振动频率，通过调节磁流变弹性体的刚度，改变减振器的固有频率，从而实现在较宽频率范围内和较大的频率变化速度下始终达到最佳的减振效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于磁流变技术的减振器，该装置为半主动控制式减振器，主要是基于磁流变弹性体的剪切工作模式，可以根据振动控制对象的主振动频率，按照设定的控制方法，通过调节外加磁场强度改变磁流变弹性体的刚度，快速、准确的自动调节减振器的固有频率，从而实现在较宽频率范围内和较大的频率变化速度下始终达到良好的减振效果。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案予以实现。本专利技术基于磁流变技术的减振器，其特征在于，包括固定座(9)、减振模块、控制模块，其中：所述减振模块包括磁路铁芯(1)、磁流变弹性体(2)、吸振质量块(3)、线圈挡板(4)、励磁线圈(5)、上夹板(6)、隔磁块(7)、下夹板(8)；所述磁路铁芯(1)为回字型，回字型截面上端中间开有一个缺口，回字型截面下端有两个伸出板(10)；所述磁路铁芯(1)缺口间隙的两个内侧面上分别固连有一片状的磁流变弹性体(2)，所述吸振质量块(3)置于两个磁流变弹性体(2)中间，并固连成整体；所述磁路铁芯(1)的两侧长方体分别绕有一个励磁线圈(5)，并使用线圈挡板(4)限位；两个所述隔磁块(7)设置在磁路铁芯(1)的两个伸出板(10)与固定座(9)之间；所述磁路铁芯(1)通过上夹板(6)与下夹板(8)相互配合定位于固定座(9)上，并通过螺栓、螺母夹紧；所述控制模块包括加速度传感器(11)、数据采集系统(12)、控制主机(13)、直流电源(14)；两个所述加速度传感器(11)分别粘接在磁路铁芯(1)和吸振质量块(3)上，用于采集磁路铁芯(1)和吸振质量块(3)的振动信号；励磁线圈(5)与直流电源(14)输出端相接，用于对磁流变弹性体(2)提供可调节的稳定磁场，进而实现减振刚度的实时调节，消耗振动能量。所述的基于磁流变技术的减振器，其特征在于：固定座(9)为振动控制对象，属于柔性机械臂、发动机系统的一部分结构，用于安装减振模块，其结构由实际情况确定。所述的基于磁流变技术的减振器，其特征在于：所述吸振质量块(3)作为减振器的振子在外激励的作用下振动，所述磁路铁芯(1)和所述励磁线圈(5)作为定质量同固定座(9)一起随外激励振动。所述的基于磁流变技术的减振器，其特征在于：所述吸振质量块(3)为哑铃型结构，其下端重量大于上端重量，在重力作用下其具有一定的自导向作用。所述的基于磁流变技术的减振器，其特征在于：所述励磁线圈(5)由漆包铜导线绕制，作为电磁场中电流加载源头，可以调节磁流变弹性体(2)上的外加电磁场强度。所述的基于磁流变技术的减振器，其特征在于：所述隔磁板(7)材料选用铝合金2A12，属于非导磁材料，可以隔断磁路铁芯(1)的底部磁场。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)减振效果明显，能够针对振动控制对象的主振动频率，调节磁流变弹性体两端的磁场强度，改变减振装置的固有频率，实现振动控制对象与减振装置之间的振动能量迁移，使减振装置充分吸收目标振动系统的振动能量，消减振动控制对象的大幅振动；(2)减振频率带宽大，能够调节外加磁场强度改变磁流变弹性体刚度，实现减振装置在较宽的范围内满足振动控制对象的振动频率匹配的要求；(3)能量消耗少，只需提供减振装置正常工作的基本电压、电流，无需提供能量来抵消振动能量，可在柔性机械臂、发动机系统搭载能源的使用范围内；(4)结构简单，响应速度快，可以实现连续控制；(5)容易模块化，可以根据不同频段的减振要求组合使用减振装置。附图说明图1为本专利技术的基于磁流变技术的减振器示意图；图2为本专利技术中减振模块的正向视图；图3为本专利技术中磁路铁芯结构示意图；图4为本专利技术中磁路铁芯和固定座连接的结构分解图；图5为本专利技术中基于磁流变技术的减振器的工作原理示意图。以上的图中有：磁路铁芯(1)、磁流变弹性体(2)、吸振质量块(3)、线圈挡板(4)、励磁线圈(5)、上夹板(6)、隔磁块(7)、下夹板(8)、基座(9)、伸出板(10)、加速度传感器(11)、数据采集系统(12)、控制主机(13)、直流电源(14)。具体实施方式下面结合附图及具体实例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的实施不限于此。在本专利技术中，需要理解的，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等方位关系为基于附图所示的方位关系，仅为便于描述本专利技术的简化描述，而不是指示或暗示所指装置或原件必需具有的方位关系及构造，不能理解为对本专利技术保护范围的限制。如图1所示，一种基于磁流变技术的减振器，其特征在于，包括固定座9、减振模块、控制模块，其中固定座9为振动控制对象，属于柔性机械臂、发动机系统的一部分结构，。减振模块主要由磁路铁芯1、磁流变弹性体2、吸振质量块3、线圈挡板4、励磁线圈5、上夹板6、隔磁块7、下夹板8组成。磁路铁芯1可以采用多种适合的形状结构；本实施例中，优选的磁路铁芯1为回字型结构，回字型上端中间开有一个10mmm缺口，作为磁路铁芯1的两本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于磁流变技术的减振器，其特征在于，包括固定座(9)、减振模块、控制模块，其中：所述减振模块包括磁路铁芯(1)、磁流变弹性体(2)、吸振质量块(3)、线圈挡板(4)、励磁线圈(5)、上夹板(6)、隔磁块(7)、下夹板(8)；所述磁路铁芯(1)为回字型，回字型截面上端中间开有一个缺口，回字型截面下端有两个伸出板(10)；所述磁路铁芯(1)缺口间隙的两个内侧面上分别固连有一片状的磁流变弹性体(2)，所述吸振质量块(3)置于两个磁流变弹性体(2)中间，并固连成整体；所述磁路铁芯(1)的两侧长方体分别绕有一个励磁线圈(5)，并使用线圈挡板(4)限位；两个所述隔磁块(7)设置在磁路铁芯(1)的两个伸出板(10)与固定座(9)之间；所述磁路铁芯(1)通过上夹板(6)与下夹板(8)相互配合定位于固定座(9)上，并通过螺栓、螺母夹紧；所述控制模块包括加速度传感器(11)、数据采集系统(12)、控制主机(13)、直流电源(14)；两个所述加速度传感器(11)分别粘接在磁路铁芯(1)和吸振质量块(3)上，用于采集磁路铁芯(1)和吸振质量块(3)的振动信号；励磁线圈(5)与直流电源(14)输出端相接，用于对磁流变弹性体(2)提供可调节的稳定磁场，进而实现磁流变弹性体(2)刚度的实时调节。...

【技术特征摘要】
1.一种基于磁流变技术的减振器，其特征在于，包括固定座(9)、减振模块、控制模块，其中：所述减振模块包括磁路铁芯(1)、磁流变弹性体(2)、吸振质量块(3)、线圈挡板(4)、励磁线圈(5)、上夹板(6)、隔磁块(7)、下夹板(8)；所述磁路铁芯(1)为回字型，回字型截面上端中间开有一个缺口，回字型截面下端有两个伸出板(10)；所述磁路铁芯(1)缺口间隙的两个内侧面上分别固连有一片状的磁流变弹性体(2)，所述吸振质量块(3)置于两个磁流变弹性体(2)中间，并固连成整体；所述磁路铁芯(1)的两侧长方体分别绕有一个励磁线圈(5)，并使用线圈挡板(4)限位；两个所述隔磁块(7)设置在磁路铁芯(1)的两个伸出板(10)与固定座(9)之间；所述磁路铁芯(1)通过上夹板(6)与下夹板(8)相互配合定位于固定座(9)上，并通过螺栓、螺母夹紧；所述控制模块包括加速度传感器(11)、数据采集系统(12)、控制主机(13)、直流电源(14)；两个所述加速度传感器(11)分别粘接在磁路铁芯(1)和吸振质量块(3)上，用于采集磁路铁芯(1)和吸振质量块(3)的振动信号；励磁线圈(5)与直流电源(14)输出端相接，用于对磁流变弹性体(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：边宇枢，李传坤，高志慧，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11