基于在线监测的抗沉降磁流变阻尼器制造技术

本发明专利技术公开了基于在线监测的抗沉降磁流变阻尼器，主要包括抗沉降磁流变阻尼器、超声波换能器和处理电路。所述磁流变阻尼器具有工作缸。当磁流变阻尼器处于静置状态时，磁流变液发生沉降，所述处理电路通过线束不断获取超声波换能器的接收电压Ex，并计算得到t时刻因沉降导致的浓度变化ax，当达到设定阈值k时，向所述磁流变阻尼器发送电激励信号，驱动电机在磁流变阻尼器内组织流动循环，进行磁流变液分散。本发明专利技术针对竖向使用的磁流变阻尼器，基于超声波在悬浮液中的传播机理，提出一种基于在线监测的抗沉降磁流变阻尼器，可以实现磁流变阻尼器的磁流变液的自主调控和抗沉降。

Settlement Resistant Magnetorheological Damper Based on On-line Monitoring

The invention discloses an anti-settlement magnetorheological damper based on on on-line monitoring, which mainly comprises an anti-settlement magnetorheological damper, an ultrasonic transducer and a processing circuit. The MR damper has a working cylinder. When the magnetorheological damper is in a static state, the magnetorheological fluid subsides. The processing circuit continuously obtains the receiving voltage Ex of the ultrasonic transducer through the wire harness, and calculates the concentration change ax caused by the subsidence at t time. When the set threshold K is reached, an electric excitation signal is sent to the magnetorheological damper to drive the motor to organize the flow cycle in the magnetorheological damper. Magnetorheological fluids were dispersed. According to the vertical magnetorheological damper and the propagation mechanism of ultrasonic wave in suspension, an anti-settlement magnetorheological damper based on on on-line monitoring is proposed, which can realize the self-regulation and anti-settlement of magnetorheological fluid of the magnetorheological damper.

【技术实现步骤摘要】
基于在线监测的抗沉降磁流变阻尼器
本专利技术涉及磁流变阻尼器领域，具体是基于在线监测的抗沉降磁流变阻尼器。
技术介绍
磁流变液(MagnetorheologicalFluid,简称MR流体)属可控流体，可以通过外加磁场控制器表观粘度，从而制作成各种具有可控阻尼特性的器件，如阻尼器、离合器、制动器等。磁流变液是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体。这种悬浮体在零磁场条件下呈现出低粘度的牛顿流体特性；而在强磁场作用下，则呈现出高粘度、低流动性的Bingham体特性。铁磁性颗粒作为磁流变液中的分散相，粒径为1-20μm，属于粗分散体系，布朗运动弱而重力场强，由于分散相与分散介质的密度失配，磁流变液的沉降问题无法避免，在添加剂的作用下，实用化的磁流变液具有一定的抗沉降稳定性，但仍然无法适应可能的长期静置条件。为了克服磁流变液的沉降问题，人们使用各种添加剂和分散相表面改性等方法试图改善这一问题。最广泛使用的添加剂为触变剂，其原理在于，触变剂形成微弱的三维结构来辅助支撑磁性颗粒。触变剂在低剪切率下的黏度较大，此时有利于沉降稳定性。而在高剪切率下，这些微弱的空间结构轻易被破坏，黏度下降，有利于维持较好的磁流变效应。触变剂的加入改善了磁流变液的沉降问题，使发生肉眼可见的沉降静置时间延长至1个月或以上，但无法完全解决。对磁性颗粒表面进行修饰或包覆，形成核壳结构，可以减小颗粒整体密度，增大颗粒表面积，从而提高颗粒在载体液中的悬浮稳定性；受包覆层隔离，减小了颗粒之间的吸附作用，可以提高磁流变液的可再分散能力。这种方法可以一定程度上改善磁流变液的沉降问题。为了表征磁流变液的沉降性能，人们开发了多种磁流变液沉降状态的检测装置，主要有电感/电容法等，它们将磁流变液盛放于竖直放置的玻璃试管内，利用介电常数与磁流变液沉降状态(铁磁颗粒体积分数)之间的关系进行测量。这种方法可以较好的确定从磁流变液液面到底部的沉降状态，但不能应用于磁流变阻尼器等器件内部。随着磁流变阻尼器技术的发展，人们对磁流变液在阻尼器内部的沉降状态提出了在线监测的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术中存在的问题。为实现本专利技术目的而采用的技术方案是这样的，基于在线监测的抗沉降磁流变阻尼器，主要包括磁流变阻尼器、超声波换能器和处理电路。所述磁流变阻尼器包括工作缸和实现磁流变液分散的电机。工作缸内装有磁流变液。所述超声波换能器贴置在工作缸底部的侧壁。超声波换能器为超声波发射换能器和超声波接收换能器或收发一体的超声波换能器。超声波发射换能器和超声波接收换能器关于工作缸的中心轴对称。超声波发射换能器和超声波接收换能器之间的距离记为L。L>0收发一体的超声波换能器以工作缸正对的缸筒面为反射面，以超声波换能器在反射面的投影为反射点。收发一体的超声波换能器和反射点的连续过工作缸的中心轴线。所述超声波换能器的线束连接处理电路。所述处理电路通过线束接收超声波换能器的接收电压Ex，得到t时刻超声波传播通道的磁流变液分散相体积浓度at，以下简称磁流变液分散相体积浓度为浓度。浓度at满足下式：at＝a0+ax。(1)式中，a0为初始状态浓度。ax为因沉降引起的浓度变化。初始状态浓度a0满足下式：a0＝(lnE0-lnEr)/L。(2)式中，E0为磁流变液初始状态时超声波换能器的接收电压。当磁流变液处于初始状态时的接收电压E0存储在所述处理电路中。Er为磁流变液初始状态时超声波换能器的发射电压。因沉降引起的浓度变化ax如下所示：ax＝(lnE0-lnEx)/L。(3)式中，若超声波换能器为收发一体超声波换能器，则L为工作缸缸筒直径的两倍。若超声波换能器为超声波发射换能器和超声波接收换能器，则L为超声波发射换能器和超声波接收换能器之间的距离。所述处理电路根据式(3)求取沉降浓度变化ax，判断是否需要对磁流变液进行分散。当判断浓度变化ax大于某一阈值k时，则通过处理电路对外输出电激励信号，若否，则不产生电激励信号。磁流变阻尼器基于处理电路输出的电激励信号，驱动电机对磁流变液进行分散。本专利技术的技术效果是毋庸置疑的。本专利技术针对竖向使用的磁流变阻尼器，基于超声波在悬浮液中的传播机理，提出一种基于在线监测的抗沉降磁流变阻尼器，可以实现磁流变阻尼器的磁流变液的自主调控和抗沉降。附图说明图1为基于在线监测的抗沉降磁流变阻尼器结构示意图；图2为磁流变阻尼器结构示意图I；图3为触发电路图；图4为LM1812的工作原理图；图5为变压器其匝数比设置原理图；图6为磁流变阻尼器结构示意图II；图7为磁流变阻尼器底盖的结构示意图；图8为转子的结构示意图；图9为定子的结构示意图；图10为顶盖的结构示意图；图11为工作缸的结构示意图；图12为处理电路流程图；图中：液筒12、底盖13、圆环I131、圆盘I132、圆孔I1321、沉头孔1322、定位柱14、通孔II141、转子15、伸出轴151、鼠笼152、螺旋筋肋153、定子16、外筒161、内筒162、通槽II1621、磁极163、绕组164、绕组引线165、顶盖17、台阶圆环171、圆盘II172、圆孔II1721、辐条173、工作缸11、通槽I111、通孔I112、活塞组件18、活塞杆19、磁流变阻尼器1、超声波换能器2、处理电路3和超声波换能器线束21。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但不应该理解为本专利技术上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本专利技术上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本专利技术的保护范围内。实施例1：参见图1和图2，基于在线监测的抗沉降磁流变阻尼器，主要包括磁流变阻尼器1、超声波换能器2和处理电路3。所述磁流变阻尼器1包括工作缸11和实现磁流变液分散的电机。工作缸11内装有磁流变液。磁流变阻尼器1在接收到处理电路3的电激励信号后，驱动电机对磁流变液进行分散。所述超声波换能器2贴置在工作缸11底部的侧壁。所述超声波换能器2的线束21延伸出磁流变阻尼器1，并连接处理电路3。磁流变液沉降在缸筒底部，使分散相具有最高体积分数，超声波换能器位于缸筒底部，紧贴缸筒圆周面进行布置，使声发射方向通过缸筒轴线，当超声波发射器发出特定频率的超声波后，由其对面的超声波接收器接收。超声波换能器2为超声波发射换能器和超声波接收换能器或收发一体的超声波换能器。优选的，超声波发射换能器和超声波接收换能器关于工作缸的中心轴对称。超声波发射换能器和超声波接收换能器之间的距离记为L。L>0优选的，收发一体的超声波换能器以工作缸正对的缸筒面为反射面，以超声波换能器在反射面的投影为反射点。收发一体的超声波换能器和反射点的连续过工作缸的中心轴线。当超声波换能器接收到反射回来的超声波信号时，携带了超声波在沉降状态的磁流变液中传播后的衰减信息，通过线束21传输给处理电路进行处理后进行输出。当磁流变阻尼器处于静置状态时，磁流变液发生沉降，所述处理电路3通过线束21接收超声波换能器2的接收电压Ex，得到t时刻超声波传播通道的磁流变液分散相体积浓度at。t时刻磁流变液浓度at满足下式：at＝a0+ax。(1)式中，a0为磁流变液处于初始状态，即尚未发生沉降的状态时的浓度。若超声波换能器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于在线监测的抗沉降磁流变阻尼器，其特征在于，主要包括磁流变阻尼器(1)、超声波换能器(2)和所述处理电路(3)。所述磁流变阻尼器(1)具有工作缸(11)；工作缸(11)内装有磁流变液；所述超声波换能器(2)贴置在工作缸(11)底部的侧壁；所述超声波换能器(2)的线束(21)连接处理电路(3)；所述处理电路(3)通过线束(21)接收超声波换能器(2)的接收电压Ex，得到t时刻超声波传播通道的磁流变液分散相体积浓度at；浓度at满足下式：at＝a0+ax；   (1)式中，a0为初始状态浓度；ax为因沉降引起的浓度变化；初始状态浓度a0满足下式：a0＝(lnE0‑lnEr)/L；   (2)式中，E0为磁流变液初始状态时超声波换能器(2)的接收电压；当磁流变液处于初始状态时的接收电压E0存储在所述处理电路(3)中；Er为磁流变液初始状态时超声波换能器(2)的发射电压；因沉降引起的浓度变化ax如下所示：ax＝(lnE0‑lnEx)/L；   (3)式中，若超声波换能器(2)为收发一体超声波换能器，则L为工作缸(11)缸筒直径的两倍；若超声波换能器(2)为超声波发射换能器和超声波接收换能器，则L为超声波发射换能器和超声波接收换能器之间的距离；所述处理电路(3)根据式(3)求取的沉降浓度变化ax，判断是否对需要对磁流变液进行分散，若需要，则产生电激励信号，并传递至磁流变阻尼器(1)。...

【技术特征摘要】
1.基于在线监测的抗沉降磁流变阻尼器，其特征在于，主要包括磁流变阻尼器(1)、超声波换能器(2)和所述处理电路(3)。所述磁流变阻尼器(1)具有工作缸(11)；工作缸(11)内装有磁流变液；所述超声波换能器(2)贴置在工作缸(11)底部的侧壁；所述超声波换能器(2)的线束(21)连接处理电路(3)；所述处理电路(3)通过线束(21)接收超声波换能器(2)的接收电压Ex，得到t时刻超声波传播通道的磁流变液分散相体积浓度at；浓度at满足下式：at＝a0+ax；(1)式中，a0为初始状态浓度；ax为因沉降引起的浓度变化；初始状态浓度a0满足下式：a0＝(lnE0-lnEr)/L；(2)式中，E0为磁流变液初始状态时超声波换能器(2)的接收电压；当磁流变液处于初始状态时的接收电压E0存储在所述处理电路(3)中；Er为磁流变液初始状态时超声波换能器(2)的发射电压；因沉降引起的浓度变化ax如下所示：ax＝(lnE0-lnEx)/L；(3)式中，若超声波换能器(2)为收发一体超声波换能器，则L为工作缸(11)缸筒直径的两倍；若超声波换能器(2)为超声波发射换能器和超声波接收换能器，则L为超声波发射换能器和超声波...

【专利技术属性】
技术研发人员：张红辉，陶泽军，廖昌荣，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50