基于磁流变技术的并联式隔振缓冲器制造技术

本发明专利技术是一种基于磁流变技术的并联式隔振缓冲器，它由磁流变弹性体缓冲器和磁流变液缓冲器并联构成。所述磁流变弹性体缓冲器由连杆和磁流变弹性体剪切环构成，磁流变弹性体剪切环由磁流变弹性体、线圈绕组以及励磁铁心组成；线圈绕组和励磁铁心左右各一组，励磁铁心由两个半圆形铁心构成，磁流变弹性体分别加持于每组的两个半圆形铁心之间，构成磁流变弹性体剪切环，两组磁流变弹性体剪切环通过连杆有机结合；磁流变液缓冲器位于两组磁流变弹性体剪切环之间并且固定于上下连杆之间，与两组磁流变弹性体剪切环在结构上并联。本装置能够控制结构的刚度和阻尼，降低外界对系统的冲击和振动，具有可控性优良、动态范围宽、响应速度快、功耗低等优势，环境适应性能强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磁流变材料有效结合作为工作介质的变刚度、变阻尼的缓冲器。
技术介绍
传统的隔振缓冲器主要是由弹性元件或阻尼元件组成，其实质是借助金属弹簧、橡胶 等弹性、阻尼元件缓和、消耗振动。由于缓冲器振动特性是固定不变的，致使其只能在设 计条件下进行缓冲隔振，不能根据激励条件的变化实时调节，达到最优的缓冲隔振效果， 极大限制了缓冲器在实时冲击振动条件下的工程应用。以橡胶为弹性体的缓冲器虽然阻尼大，但是承载能力弱，对环境要求苛刻；以各种金属弹簧作为缓冲器，其最大优点就是可 以根据人们的要求设计制作成各种刚度的弹簧，承受载荷的能力强，但是这种缓冲器普遍 存在着体积大、压缩量也大而且几乎无阻尼的弱点，而且，虽然可以根据要求制作成各种 刚度的弹簧，但是一旦制成，其要满足的要求也即固定，条件变化时就明显不再适用。近 年来，已有人利用磁流变液制作减振器，如中国专利99810493.0,其能在一定程度上提 高缓冲器的综合性能，但执行器件结构较大，仅能调节系统阻尼，频响范围比较窄。又如 中国专利200520070319. 8提出了 一种利用磁流变弹性体的缓冲器，能在一定程度上改变系 统的刚度，但系统的阻尼不可调节。磁流变液和磁流变弹性体作为两种智能材料，各有特 点，磁流变液通常工作于屈服后的状态，改变阻尼，磁流变弹性体只能工作于屈服前的状 态，调节刚度，因此如考虑两者的耦合效应，在一些要求执行器结构紧凑，频响范围宽领 域如精密仪表振动控制等则有着广泛的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种隔振缓冲效果优良、结构简单、稳定性能和缓冲性能均能大 幅度改善的刚度和阻尼可调的基于磁流变技术的并联隔振缓冲器。 本专利技术的目的是采用下述方案来实现的一种基于磁流变技术的并联式隔振缓冲器，它由磁流变弹性体缓冲器和磁流变液缓冲器并联构成。磁流变弹性体缓冲器由连杆和磁流变弹性体剪切环组成。其中，磁流变弹性体剪切环 由磁流变弹性体、线圏绕组以及励磁铁心组成。励磁铁心分两组，由两个半圆形铁心构成 一组，磁流变弹性体为长方体，分别夹持于每组励磁铁心的两个半圆形铁心之间，构成两 组磁流变弹性体剪切环，左右各一组，线圈绕组缠绕在每组的励磁铁心外，与外部的电源发生器连接；两组磁流变弹性体剪切环通过上下连杆有机结合，上下连杆分别固定于每组 励磁铁心的内外两侧。磁流变液缓冲器位于两组磁流变弹性体剪切环之间并且固定于上下 连杆之间，与两组磁流变弹性体剪切环在结构上并联，其励磁线圈也与外部的电源发生器 连接。并联式隔振缓冲器通过上连杆与被隔振对象连接固定，通过下连杆安装在 一些需要隔减振的地方，比如一些精密仪器的基座上。所述的磁流变液缓冲器可采用现有的多种结构形成来实现，但较好的结构形式是由上 下极板、胶囊、励磁线圈以及磁流变液组成的挤压式。其中上下极板分别与上下连杆连接， 胶囊位于上下极板之间，内装磁流变液，励磁线圈位于凹型励磁铁心(13)两侧。所述磁流变弹性体和励磁铁心均为软磁性材料，连杆由非铁磁性材料制成。当下连杆接收到激励振动时，使得外剪切环对磁流变弹性体进行上下剪切，通过改变 线圏绕组的电流有效地控制穿过磁流变弹性体的磁场强度，进而控制磁流变弹性体的刚度， 达到隔振缓冲的目的；与此同时，在磁流变液缓冲器的部分，同样通过改变电流来达到改 变其阻尼的目的，最终结合磁流变弹性体缓冲器共同进行减振缓冲。本专利技术的优点如下1、 通过改变励磁线圏中的电流可以控制穿过磁流变弹性体的磁场，从而可以根据振 动源的振幅和频率来调节并联式隔振缓冲器的刚度和阻尼，从而达到实现半主动 控制的目的。2、 通过改变励磁线圈中的电流可以控制穿过磁流变液缓冲器的磁场，可以对振动能 量进行迅速耗散，减小甚至消除振动，从而达到通过半主动控制隔振缓冲的效果。3、 通过磁流变弹性体磁流变弹性体剪切环与磁流变液缓冲器并联的连接方式，可以 克服磁流变液和弹性体相互的缺陷，充分发挥磁流变液优良的可控性、很宽的动 态范围、较高的响应速度、很低功耗以及磁流变弹性体抗沉降、理想的稳定性等 优势，达到互补、共同隔振的作用，达到理想的缓冲效果。 4、与磁流变弹性体相接的全是金属，从而提高了弹性体与内外剪切环固接的能力。 总之，这种装置能够实时调节结构的刚度和阻尼，充分发挥磁流变液与磁流变弹性体 各自的特点，在较宽的频带下，衰减来自底部的冲击和振动。附图说明图l是本专利技术并联式隔振缓冲器的结构示意图；图中l磁流变弹性体、2线團绕组、3连杆、4磁流变液缓冲器、5胶囊、6励磁线圈、 7极板、8励磁铁心、9磁流变液、10传感器、11控制电路、12电源发生器、13凹型励 磁铁心。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步阐述如图1所示，本专利技术所涉及的其中隔振缓冲器由磁流变弹性体缓冲器和磁流变液缓冲 器并联构成。磁流变弹性体缓冲器由两组磁流变弹性体剪切环和上下连杆3组成。磁流变 弹性体剪切环由磁流变弹性体1、线圈绕组2和励磁铁心8形成的内外剪切环组成，磁流 变弹性体l位于励磁铁心8形成的内外剪切环之间，同时与内外剪切环固接，励磁铁心8 形成的内外剪切环与磁流变弹性体l共同形成圆柱体并且中空的空腔部分亦为圆柱体；上 下连杆31和32通过内剪切环和外剪切环上的螺孔和螺丝分别固定于两组磁流变弹性体剪 切环的内剪切环和外剪切环上。线圈绕组2绕于每组磁流变弹性体剪切环空腔内，内外剪 切环由软磁性材料制成，连杆3由非铁磁性材料制成。励磁铁心8形成的内外磁流变弹性体剪切环之间的磁流变弹性体1为长方体形状，与 内外剪切环固接。磁流变弹性体l是磁流变材料的一个新的分支，它由髙分子聚合物(如 橡胶、聚酯材料等)和铁磁性颗粒组成，混合由铁磁性颗粒的聚合物在外加磁场作用下固 化，利用磁流变效应(即铁磁性颗粒在磁场方向形成链状或柱状聚集结构)，使颗粒在基体中形成有序结构。固化后这种有序结构就根植在基体中，它的力学、磁学性能可以由外加 磁场来控制。(剪切工作模式的原理，变刚度的作用，效果40%)磁流变液缓冲器4位于两组磁流变弹性体剪切环之间并且固定于上下连杆31和32之 间，与两组磁流变弹性体剪切环在结构上并联，以抵消磁流变液和弹性体相互的缺陷，充 分发挥磁流变液优良的可控性、很宽的动态范围、较高的响应速度、很低功耗以及磁流变 弹性体抗沉降、理想的稳定性等优势，达到互补、共同隔振的作用。磁流变液缓冲器由上 下极板7、胶囊5、励磁线圈6以及磁流变液9组成。上下极板7分别与上下连杆31和32 连接，胶囊5位于上下极板7之间，内装磁流变液，励磁线圏6位于凹型励磁铁心13两侧。本隔振缓冲器在使用时，通过上连杆31可以将本隔振缓冲器与被隔振对象及其连接件 固定在一起，通过下连杆32可将整个隔振缓冲器安装在所需的位置(如精密仪器基座、机 床底座等)。如图1所示，本隔振缓冲器是作为执行部分与控制部分共同组成一个缓冲器系统。隔 振缓冲器作为整个隔振系统的执行部分，通过控制部分对其隔振状态进行控制。控制部分 由传感器IO、控制电路11和电源发生器12构成，传感器11安装于被减振的控制对象处 并与控制电路ll相接，控制电路11再与电源发生器12相接，电源发生器12再分别通过 电源线与隔振缓冲器的线圈绕组2、励磁线圈6相接。本隔振缓冲器的具体工作方式如下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于磁流变技术的并联式隔振缓冲器，其特征在于：它由磁流变弹性体缓冲器和磁流变液缓冲器（４）并联构成；所述磁流变弹性体缓冲器由连杆（３）和磁流变弹性体剪切环组成；其中，磁流变弹性体剪切环由磁流变弹性体（１）、线圈绕组（２）以及励磁 铁心（８）组成；励磁铁心（８）由两个半圆形铁心构成一组，形成内外剪切环，磁流变弹性体（１）为长方体，分别夹持于每组励磁铁心（８）的两个半圆形铁心之间，构成磁流变弹性体剪切环，左右各一组，线圈绕组（２）缠绕在励磁铁心（８）外，与外部的电源发生器连接；两组磁流变弹性体剪切环通过上下连杆（３）有机结合，上下连杆（３）分别固定于每组励磁铁心的内外两侧；所述磁流变液缓冲器（４）位于两组磁流变弹性体剪切环之间并且固定于上下连杆（３）之间，与两组磁流变弹性体剪切环在结构上并联，其励 磁线圈也与外部的电源发生器连接；所述并联式隔振缓冲器通过上连杆（３１）与被隔振对象连接固定，通过下连杆（３２）安装在需要隔减振的地方。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：余淼，董小闵，张红辉，廖昌荣，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]