旋转型泡沫金属磁流变液阻尼器

摘要

本发明涉及一种旋转式的泡沫金属磁流变液阻尼器，包括上盖板、下盖板、上剪切杆、下剪切杆、上剪切盘、下剪切盘、支撑空心圆柱钢筒、环形线圈、环形磁钢、充有磁变流液的泡沫金属。本发明的有益效果是，本发明采用的是泡沫金属储存磁流变液，与传统磁流变液阻尼器相比，不需密封结构，而且磁流变液用量减少，成本大幅降低，与多孔海绵磁流变液阻尼器相比，本发明强度大、耐磨损、磁导率可调，还能产生明显的磁流变效应。

权利要求

1.一种旋转型泡沫金属磁流变液阻尼器，包括上盖板（1）、下盖板（12）、上剪切杆（4）、下剪切杆（15）、上剪切盘（19）、下剪切盘（21）、支撑空心圆柱钢筒（9）、环形线圈（10）、环形磁钢（23）、充有磁流变液的泡沫金属（20），其特征在于，上盖板（1）、下盖板（12）通过螺栓与支撑空心圆柱钢筒（9）连接，上剪切杆（4）置于上盖板（1）中心开有的圆柱孔中，上剪切杆（4）的上下置有第一滚动轴承（3）和第二滚动轴承（5），所述第一滚动轴承（3）和第二滚动轴承（5）之间置有第一定位套筒（2），第一定位套筒（2）与上盖板（1）用紧定螺钉（8）连接，上剪切杆（4）的上端接有电机，下端通过紧定螺钉（6）和上剪切盘（19）连接，和上剪切盘（19）相对并留有间隙的下剪切盘（21）通过紧定螺钉（7）和下剪切杆（15）连接，下剪切杆（15）上下置有第三滚动轴承（16）和第四滚动轴承（ 22 ）， 所述第三滚动轴承（ 16 ）和第四滚动轴承（ 22 ）之间置有第二定位套筒（ 14 ）， 第二定位套筒（ 14 ）用紧定螺钉（ 24 ）和外面套有的环形磁钢（ 23 ）连接，环形磁钢（ 23 ）通过垫片（ 13 ）与下盖板（ 12 ）连接，套在环形磁钢（ 23 ）外部的环形线圈（ 10 ）位于支撑空心圆柱钢筒（ 9 ）的内部， 放在支撑架（ 11 ）上， 充有磁流变液的泡沫金属（ 20 ）粘贴在下剪切盘（ 21 ）上。

2.根据权利要求1所述的旋转型泡沫金属磁流变液阻尼器，其特征在于所述的第一定位套筒（2）、第二定位套筒（14）均为铜质。

说明书

旋转型泡沫金属磁流变液阻尼器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种阻尼器，尤其是一种旋转式的泡沫金属磁流变液阻尼器。 背景技术

[0002] 磁流变液阻尼器（MR damper）是一种阻尼可控器件，其内部的阻尼介质采用磁流变液，是一种由载液、磁性颗粒、表面活性剂和分散剂组成的悬浮液体，该液体在没有外加磁场的情况下，表现出牛顿流体的特性，但是一旦加上外加磁场，将会变成“半固体”状态，因此，可通过调节外部施加的磁场来控制磁流变液阻尼器输出的阻尼力，由于磁流变液阻尼器具有调节范围宽、功耗低、响应速度快以及结构简单的优点，因而在振动控制工程领域具有广阔的应用前景。但近些年，由于在实际工程应用中遇到的一些障碍，磁流变液阻尼器技术的发展速度有所降低。

[0003] 磁流变液阻尼器在工程应用中遇到的主要障碍在两个方面：1. 磁流变液阻尼器价格昂贵；2. 使用寿命短。传统的磁流变液阻尼器，在缸体内需要完全充满磁流变液，用量大，成本高；而为了防止磁流变液的泄漏，需要设计性能非常好的密封结构，也导致成本增加，同时由于磁流变液中有大量硬质的磁性颗粒，在活塞往复运动的过程中，容易进入到活塞杆与密封结构之间的间隙处，这些泄漏出来的大量硬质颗粒进一步破坏了阻尼器的密封结构，严重影响了磁流变液阻尼器的寿命和性能。

[0004] 为了解决磁流变液阻尼器的密封和造价方面的问题，国内外进行了大量的研究，例如文献 [Carlson J. D, M. R. Jolly. MR fluid, foam and elastomer devices, 2000, Mechatronics] 中提到了一种多孔海绵磁流变液阻尼器。这种设计的特点是将充满磁流变液的多孔海绵缠绕在装有电磁极的导磁钢轴上，在轴的一端形成活塞，能在导磁缸筒内部沿轴向自由运动，由活塞和导磁钢筒提供磁力线通道。磁流变液通过毛细管力储存在多孔海绵的孔隙中，避免了泄漏，也不需要密封，而且磁流变液的用量少，研究结果表明，多孔海绵磁流变液阻尼器仅需要3 ml的磁流变液就可产生100 N的阻尼力，由于多孔海绵磁流变液阻尼器价格低廉，这使其能够用于那种控制程度高而对阻尼力要求较低的场合。但是，由于多孔海绵的硬度低，在多孔海绵磁流变液阻尼器工作的过程中，多孔海绵会产生严重的磨损，影响了使用寿命；此外，多孔海绵也容易变形，使得阻尼力也难以控制，因此使得多孔海绵磁流变液阻尼器技术距离市场化还有很大差距。

发明内容

[0005] 为了克服磁流变液阻尼器在工程应用中遇到的密封、造价以及使用寿命短的缺点，本发明提供一种旋转式的泡沫金属磁流变液阻尼器。

[0006] 本发明的技术方案为：包括上盖板、下盖板、上剪切杆、下剪切杆、上剪切盘、下剪切盘、支撑空心圆柱钢筒、环形线圈、环形磁钢、充有磁变流液的泡沫金属，其特点在于，上盖板、下盖板通过螺栓与支撑空心圆柱钢筒连接，上剪切杆置于上盖板中心开有的圆柱孔中，上剪切杆的上下置有第一滚动轴承和第二滚动轴承，所述第一滚动轴承和第二滚动轴承之间置有第一定位套筒，第一定位套筒与上盖板用紧定螺钉连接，上剪切杆的上端接有电机，下端通过紧定螺钉和上剪切盘连接，和上剪切盘相对并留有间隙的下剪切盘通过紧定螺钉和下剪切杆连接，下剪切杆上下置有第三滚动轴承和第四滚动轴承，所述第三滚动轴承和第四滚动轴承之间置有第二定位套筒，第二定位套筒用紧定螺钉和外面套有的环形磁钢连接，环形磁钢通过垫片与下盖板连接，套在环形磁钢外部的环形线圈位于支撑空心圆柱钢筒的内部，放在支撑架上，充有磁变流液的泡沫金属粘贴在下剪切盘上。 [0007] 所述的下剪切盘的两侧置有第一挡圈和第二挡圈。

[0008] 所述的环形线圈为铜线圈，采用1mm的铜导线绕制而成。

[0009] 所述的第一定位套筒、第二定位套筒均为铜质。

[0010] 本发明的有益效果是，本发明采用的是泡沫金属储存磁流变液，与传统磁流变液阻尼器相比，不需密封结构，而且磁流变液用量减少，成本大幅降低，与多孔海绵磁流变液阻尼器相比，本发明强度大、耐磨损、磁导率可调，还能产生明显的磁流变效应。 [0011] 附图说明：

[0012] 图1为本发明的主视图剖面图；

[0013] 图2 为图1的局部放大图。

[0014] 具体实施方式：

[0015] 下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

[0016] 由图1、图2，旋转型泡沫金属磁流变液阻尼器包括上盖板1、下盖板12、上剪切杆4、下剪切杆15、上剪切盘19、下剪切盘21、支撑空心圆柱钢筒9、环形线圈10、环形磁钢23、充有磁变流液的泡沫金属20，其特征在于，上盖板1、下盖板12通过螺栓与支撑空心圆柱钢筒9连接，而且均由导磁性材料20#钢制作，上剪切杆4置于上盖板1中心开有的圆柱孔中，上剪切杆4的上下置有第一滚动轴承3和第二滚动轴承5，所述第一滚动轴承3和第二滚动轴承5之间置有第一定位套筒2，第一定位套筒2与上盖板1用紧定螺钉8连接，防止上剪切杆4上下滑动，上剪切杆4的上端接有电机，下端通过紧定螺钉6和上剪切盘19连接，并保持上剪切杆4与上剪切盘19的下表面垂直，上剪切杆4主要用于提供动力，上部连接一电机，和上剪切盘19相对并留有间隙的下剪切盘21通过紧定螺钉7和下剪切杆15连接，剪切间隙用调节垫片13进行调节，用于防止上剪切盘19、下剪切盘21的滑动而影响剪切间隙，下剪切杆15上下置有第三滚动轴承16和第四滚动轴承22，所述第三滚动轴承16和第四滚动轴承22之间置有第二定位套筒14，第二定位套筒14用紧定螺钉24和外面套有的环形磁钢23连接，环形磁钢23通过垫片13与下盖板12连接，套在环形磁钢23外部的环形线圈10位于支撑空心圆柱钢筒9的内部，放在支撑架11上，充有磁变流液的泡沫金属
20粘贴在下剪切盘21上。滚动轴承使上剪切杆4和下剪切杆15只产生径向滚动，而不发生晃动，这样可以保证剪切间隙的大小。

[0017] 所述的下剪切盘21的两侧置有第一挡圈17和第二挡圈18。

[0018] 所述的环形线圈10为铜线圈，采用1mm的铜导线绕制而成。

[0019] 所述的第一定位套筒2、第二定位套筒14均为铜质，上剪切盘19与下剪切盘21左右两边分别置有挡圈17和挡圈18，挡圈17和挡圈18防止少量泄露。

[0020] 其工作原理如下：首先将泡沫金属20粘贴在下剪切盘21上，借助真空泵的作用，让磁流变液充满泡沫金属20的孔隙，在磁场的作用下，磁流变液将会从泡沫金属20的孔隙中抽出，填充剪切间隙，如果此时上剪切盘19旋转，将会剪切磁流变液而产生剪切阻尼，剪切阻尼由下剪切盘21和下剪切杆15进行输出，在取消磁场后，部分磁流变液将会返回到泡沫金属20的孔隙内部，当然，可能由于导磁性钢材料的剩磁作用，导致剪切间隙内存在残磁效应，因而存在极少数的磁流变液链而出现剪切阻尼，此时剪切阻尼接近于零，因此旋转型泡沫金属磁流变液阻尼器不需要密封结构，也减少了传统阻尼器在密封间隙处的磨损，延长了寿命，同时由于泡沫金属在强度、耐磨性和导磁性等方面远优于多孔海绵，因此具有非常好的应用潜力。

[0021] 本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：本发明采用的是泡沫金属储存磁流变液，与传统磁流变液阻尼器相比，不需密封结构，而且磁流变液量减少，成本大幅降低，与多孔海绵磁流变液阻尼器相比，本发明强度大、耐磨损、磁导率可调，还能产生明显的磁流变效应。