船用磁流变弹性体智能阻尼器制造技术

本发明专利技术提供的是一种船用磁流变弹性体智能阻尼器。由壳体、磁流变弹性体、 电磁线圈组和内部铁芯四部分组成，所述的壳体、磁流变弹性体、内部铁芯均为圆 柱体且具有共圆心，磁流变弹性体连接于壳体与内部铁芯之间，电磁线圈组固定于 内部铁芯上。本发明专利技术阻尼器的频率适用范围为数赫兹到数十赫兹，适用于船舶主机 激振的频带变化范围，对船舶典型设备(如机电设备、各类泵等)的激振具有明显 的减振效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种减振降噪装置，具体地说是一种基于磁流变弹性体的船 舶减振降噪设备。(二)
技术介绍
船舶上常使用的减振设备主要是弹性减振元件，如弹簧、橡胶垫等，这些减 振元件通过橡胶或弹簧在运动过程中的能量耗散来抑制结构振动。该类减振设备 具有结构简单、易于实现、经济、可靠等优点，但由于其结构参数是在某一特定 环境最优化设定的，而该参数一经设定就无法改变，缺乏控制上的灵活性。因此， 研究和探寻合理、经济而有效的船舶结构减振元件，对于提高船舶振动控制水平 具有重要的理论和实际意义。磁流变弹性体(MR elastomers)是磁流变材料一个新的分支。它是由高分子聚 合物(如橡胶等)和铁磁性颗粒组成，混合有铁磁性颗粒的聚合物在外加磁场作用 下固化，利用磁致效应(即铁磁性颗粒在磁场方向形成链或柱状聚集结构)使颗粒 在基体中形成有序结构。磁流变弹性体被应用到机械减振时，可以对弹性体的刚度和阻尼系数进行控 制。磁流变弹性体的基本原理是控制弹性体所在区域的磁场强度，进而改变磁流 变弹性体的磁致剪切模量，最终调节磁流变弹性体的刚度和阻尼系数。增加磁流 变弹性体所在区域的磁场强度，磁流变弹性体的刚度和阻尼系数相应增加。经过对现有技术的文献检索发现，近年来，已有人利用磁流变弹性体的材料 特性来设计减振装置，如中国专利申请号为200520070319的专利文件中公开的 技术方案，利用磁流变弹性体研制的一种阻尼器，应用到机械设备的单自由度振 动结构中，但由于结构复杂，出力效果不明显的缺点，有一定的局限性。而中国 专利申请号为200620154712的专利文件中公开的技术方案，提出了一种转子控 制用磁流变弹性体阻尼器，只适用于转子振动控制问题，限制了该阻尼器的广泛 应用。(三)
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种阻尼和刚度可控，能在船舶主机振动频率变化条 件下实现主动减振的船用磁流变弹性体智能阻尼器。 本专利技术的目的是这样实现的本专利技术的船用磁流变弹性体智能阻尼器由壳体、磁流变弹性体、电磁线圈组 和内部铁芯四部分组成，所述的壳体、磁流变弹性体、内部铁芯均为圆柱体且具 有共圆心，磁流变弹性体连接于壳体与内部铁芯之间，电磁线圈组固定于内部铁 芯上。本专利技术还可以包括这样一些结构特征1、 所述内部铁芯包括四个翼，对应电磁线圈共有四组，每组线圈缠绕在内 部铁芯的一个翼上，线圈采用沿圆柱体母线方向缠绕。2、 所述壳体、内部铁芯均由软铁磁性材料制成。3、 所述磁流变弹性体的主要组成成分包括作为基体材料的橡胶类阻尼材料 和分散其中的羰基铁粉(羰基颗粒所占体积浓度比的30%)。4、 所述的内部铁芯每个翼对应圆心角度为60度，结构连接处采用四分之一 圆弧过渡，内部铁芯与磁流变弹性体接触面为扇形连接。相对于现有减振设备，船用磁流变弹性体阻尼器的结构形式具有以下特点1、 线圈采用独特的缠绕方式。现有磁流变弹性体设备多采用沿着结构圆周 方向的缠绕方式，而本专利采用沿圆柱体母线方向的缠绕方法。2、 内部铁芯与磁流变弹性体接触面采用扇形连接，如图5 (a)所示。内部 铁芯包含4个翼，每个翼对应圆心角度为60度，结构连接处采用四分之一圆弧过 渡。3、 内部铁芯、磁流变弹性体、壳体构成磁力线回路，如图5 (b)所示。磁 力线回路可通过改变电磁线圈组中电流流入方向进行调节。船用磁流变弹性体智能阻尼器的工作原理是电流流过电磁线圈时，在内部铁芯、磁流变弹性体和壳体所在区域形成磁场，可以通过改变电流对磁流变弹性 体所在区域的磁场强度进行控制，磁流变弹性体的磁致剪切模量依赖于所在区域 磁场强度，磁致剪切模量决定磁流变弹性体的刚度和阻尼。上述过程可简化为电 磁线圈内电流控制磁流变弹性体的刚度和阻尼变化。应用时将船用磁流变弹性体智能阻尼器连接到船舶主机和支撑构件上，对船舶主机的振动进行分析，通过对电流大小的控制，对减振设备提供快速、正确的 调节磁流变弹性体所在区域的磁场强度，进而改变阻尼器的刚度和阻尼，达到最 大减振目的。本专利技术阻尼器的频率适用范围为数赫兹到数十赫兹，适用于船舶主机激振的 频带变化范围，对船舶典型设备(如机电设备、各类泵等)的激振具有明显的减 振效果。相对于现有减振设备，本专利技术具有以下优点1、 本专利技术可以根据振动情况，通过改变电流对阻尼器的阻尼和刚度进行调节。2、 线圈采用沿圆柱体母线方向缠绕，减少了磁场在结构传递过程中的损耗。3、 内部铁芯与磁流变弹性体之间采用扇形连接，增加了接触面面积，同时 阻尼器的出力与接触面积成线形关系。4、 本专利独特的线圈缠绕方式，以及内部铁芯与磁流变弹性体采用扇形连 接方式，这些都使本专利阻尼器的出力变大。5、 本专利利用磁流变弹性体技术，具有磁流变弹性体的优点磁流变弹性 体阻尼和刚度可调、响应快、可逆性好、兼有磁流变材料和弹性体的优点。(四) 附图说明 图l是本专利技术的结构示意图；图2是电磁线圈组和内部铁芯的结构示意图；图3是图2的俯视图；图4是本专利技术的外形结构示意图；图5 (a)是内部铁芯与磁流变弹性体的扇形接触结构示意图； 图5 (b)是阻尼器磁力线回路。具体实施方式 下面结合附图举例对本专利技术做更详细地描述结合图l-图4，船用磁流变弹性体智能阻尼器由壳体l、磁流变弹性体2、电 磁线圈组4和内部铁芯3四部分组成，通过磁流变弹性体将壳体与内部铁芯连接起 来，电磁线圈组固定于内部铁芯上。所述壳体、磁流变弹性体、内部铁芯均为圆 柱体，且上述结构共圆心。所述内部铁芯包括四个翼，对应电磁线圈共有四组， 每组线圈缠绕在内部铁芯的一个翼上。线圈采用沿圆柱体母线方向的缠绕方法。内部铁芯与磁流变弹性体接触面采用扇形连接。内部铁芯包含4个翼，每个翼对 应圆心角度为60度，结构连接处采用四分之一圆弧过渡。所述壳体、内部铁芯均 为软铁磁性材料。所述磁流变弹性体属于磁流变材料的一种，是一种阻尼和刚度 受外加磁场控制的智能材料，其主要组成成分包括作为基体材料的橡胶类阻尼材 料和分散其中的羰基铁粉(铁磁性颗粒)。壳体上带有螺栓孔6。内部铁芯上带 有螺丝杆5。立足于解决船舶竖直方向上的减振问题，设计了一种适用于船舶典型设备 (如机电设备、各类泵等)减振的新型阻尼器。船用磁流变弹性体智能阻尼器要应用到船舶减振中，应先对船舶主机的振动 进行分析，得出对阻尼器性能的要求。根据性能要求，确定阻尼器的相关参数。 同时，考虑结构尺寸的可行性和电流的磁化作用对船用设备的影响。最终确定， 阻尼器结构尺寸高为300mm;壳体外径为220mm，内径为205 mm;弹性体 外径为205mm，内径为165 mm;电磁线圈组线圈总匝数为4800匝。电流变化 范围为0 3A。实际应用时，船用磁流变弹性体智能阻尼器连接到船舶结构中，将螺丝杆5 与船舶主机相连，利用螺栓孔6将阻尼器固定于支撑构件上，阻尼器固定在船舶 上，可以根据主机的振动情况，对电流进行调节，改变弹性体所在区域的磁场强 度，控制阻尼器阻尼力的大小，达到最大减振效果。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船用磁流变弹性体智能阻尼器，由壳体、磁流变弹性体、电磁线圈组和内部铁芯四部分组成，其特征是：所述的壳体、磁流变弹性体、内部铁芯均为圆柱体且具有共圆心，磁流变弹性体连接于壳体与内部铁芯之间，电磁线圈组固定于内部铁芯上。

【技术特征摘要】
1、一种船用磁流变弹性体智能阻尼器，由壳体、磁流变弹性体、电磁线圈组和内部铁芯四部分组成，其特征是所述的壳体、磁流变弹性体、内部铁芯均为圆柱体且具有共圆心，磁流变弹性体连接于壳体与内部铁芯之间，电磁线圈组固定于内部铁芯上。2、 根据权利要求l所述的船用磁流变弹性体智能阻尼器，其特征是所述 内部铁芯包括四个翼，对应电磁线圈共有四组，每组线圈缠绕在内部铁芯的一个 翼上，线圈采用沿圆柱体母线方向缠绕。3、 根据权利要求2所述的船用磁流变弹性体智能阻尼器，其特征是所述 的内部铁芯每个翼对应圆心角度为60度，结构连接处采用四分之一圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚熊亮，庞福振，朱永凯，于炜光，张阿漫，戴绍仕，孙龙泉，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：93