本发明公开了一种二维磁流变减振管夹，活塞上缠绕电磁线圈，并安装在由上盖、底座、下盖围成的缸体内，缸体与活塞的间隙内填充磁流变液。内管夹固定在液压传动系统管路上，下端连接活塞杆，两侧采用弹簧支撑，当管路发生振动时，内管夹随着管路振动带动活塞一起振动。控制器通过安装在管路上的加速度传感器检测振动加速度、频率和幅值等信息，通过改变电磁线圈电流大小来调整磁场强度，进而改变磁流变液的粘度，最终实现对活塞所受阻尼力的动态调节，最大程度消耗管路的振动能量；本发明结构紧凑、响应速度快、功耗低、可靠性高，提高了液压系统工作的稳定性。
1.一种二维磁流变减振管夹，主要包括磁流变液、底座(10)、上盖(8)、下盖(11)、皮碗(16)、活塞(18)、电磁线圈(19)、上侧内管夹(5)、下侧内管夹(6)、弹簧(3)；其特征在于，活塞(18)安装在由下盖(11)、底座(10)、上盖(8)和皮碗(16)围成的缸体内，底座(10)和活塞(18)采用导磁材料45号钢制成；上盖(8)、下盖(11)采用非导磁材料铝合金制成，通过底座螺钉(9)与底座(10)固定，并使用密封垫(20)密封；活塞(18)与缸体的空隙(d)内填充磁流变液，活塞杆穿过皮碗(16)、活塞压盖(15)和活塞螺母(14)后与下侧内管夹(6)连接；活塞螺母(14)与活塞杆上的螺纹配合，通过活塞压盖(15)将皮碗(16)固定在活塞杆的凸台上，皮碗压盖(17)将皮碗(16)外沿与上盖(8)固定，活塞杆与下侧内管夹(6)通过活塞螺钉(13)固定；活塞(18)上缠绕电磁线圈(19)，电磁线圈(19)采用漆包铜导线绕制，导线由活塞中间的孔(c)引出，活塞中间的孔(c)与导线采用树脂填充进行密封，导线通过活塞杆与下侧内管夹(6)连接处的孔(b)穿出，并与控制器相连；上侧内管夹(5)与下侧内管夹(6)由内六角螺钉(4)固定，上侧内管夹(5)与上侧外管夹(2)通过弹簧(3)连接，下侧内管夹(6)与上盖(8)通过弹簧(3)支撑；螺栓(1)穿过上侧外管夹(2)和底座(10)与底板(12)配合，将上侧外管夹(2)和底座(10)固定在底板(12)上；磁流变液注入孔设计在上盖(8)的顶端，磁流变液通过磁流变液注入孔注入到间隙(d)内，磁流变液注入孔采用堵头(7)密封。
2.根据权利要求1所述的一种二维磁流变减振管夹，其特征在于，磁流变液填充到上盖(8)与底座(10)的接触面位置，磁流变液与上盖(8)凸起的空腔形成气室，用于补偿活塞移动时因皮碗(16)形变而产生的体积差。
3.根据权利要求1所述的一种二维磁流变减振管夹，其特征在于，上侧内管夹(5)与下侧内管夹(6)通过内六角螺钉(4)固定在管路上，活塞杆通过皮碗(16)与上盖(8)连接，皮碗(16)的材质为弹性橡胶材料，能够发生弹性形变，在管路发生振动时，下侧内管夹(6)与上侧内管夹(5)能随管路在由底座(10)和上侧外管夹(2)围成的空间(a)内振动，并带动活塞(18)在间隙(d)内振动。
4.根据权利要求1所述的一种二维磁流变减振管夹，其特征在于，活塞(18)设计成外方内圆中空结构，活塞(18)的外沿设计有矩形凹槽，用于缠绕电磁线圈(19)，线圈导线穿过活塞底端孔槽(e)引入活塞中间孔(c)，并通过活塞杆顶端侧面孔(f)引出。
5.根据权利要求1所述的一种二维磁流变减振管夹，其特征在于，下侧内管夹(6)底部为矩形凹槽，活塞杆顶端设计有矩形凸台，下侧内管夹(6)与活塞杆配合，并通过活塞螺钉(13)固定，使下侧内管夹(6)与活塞杆不发生相对转动。
一种二维磁流变减振管夹
技术领域
[0001] 本发明涉及一种减振管夹，具体涉及一种阻尼和刚度可调的二维减振管夹，适用于液压传动、液体输送的管路系统中，消耗管路振动能量，控制管路的振动。本发明还可推广到轴承振动控制领域中。
背景技术
[0002] 液压传动系统在国民经济的各个领域中应用十分广泛，是航空、航天、车辆、船舶以及工程机械等领域中重要的动力供给系统。液压传动系统在工作时，由于动力机械运动和管路中流体压力脉动等原因，通常会引起管路的剧烈振动，并顺带引起连接管路或联接装置的振动，从而大大降低管路的输送效率，严重影响液压系统的工作性能。管路振动会加剧机械的磨损，特别是各种焊缝、管路支架等连接处经受反复交变的应力作用，使管道受到附加的疲劳载荷，促使疲劳裂纹的形成与扩展，造成管路接头松脱，甚至导致液压管路断裂、管路固定部件的损坏，致使液压管路失效，直接影响液压传动设备的安全稳定运行。
[0003] 目前，常用的管路减振方法是在管路安装区域填充阻尼材料、选用弹性管件、安装减振器、加粗管路尺寸、使用阻尼套筒、加装储能器、采用有源消声技术等被动控制方法进行减振，而被动减振器具有体积大、阻尼和刚度固定等缺点，无法满足管路减振控制的需要。
[0004] 管夹是液压系统中的一个重要的组成部分，用于固定管件。磁流变阻尼器是一种优良的半主动控制装置，具有控制力大，阻尼和刚度可调范围宽，温度适应性强，响应速度快，能耗低等优点。将磁流变技术与管夹相结合，并通过智能控制策略加以控制，可以实现在更宽的振动频率范围内对管路的振动进行控制和削弱，有效的抑制振动在管路中的传播。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种阻尼可调的二维磁流变减振管夹，基于磁流变阻尼器的剪切阀式工作模式，采用三轴加速度传感器检测管路振动的幅值和频率，根据管路的振动情况调节励磁线圈电流的大小改变磁场的强弱，从而改变磁流变减振管夹的阻尼和刚度，削弱振动在液压管路中的传播，并且在系统断电情况下仍然保持一定的减振效果，有效提高液压传动系统工作稳定性和安全性。
[0006] 本发明在管夹内设计磁流变阻尼减振结构，利用磁流变阻尼器的阻尼和刚度可调的特性，通过改变阻尼器磁场强度调节磁流变阻尼器的阻尼和刚度对管路的振动进行控制，最大限度的消耗管路振动能量，大大减弱振动在管路或连接装置中的传播，减少因振动而产生的噪声和机械磨损，有效抑制了管路中流固耦合作用，削弱管路中流体的压力脉动；克服了传统被动减振器体积大、阻尼和刚度固定等缺点，同时基于磁流变的半主动控制系统具有能耗低、出力大、响应速度快、结构简单、阻尼力连续可调、易于控制的特点，克服了主动控制装置费用高、能耗大和装置复杂的缺点，并且在系统失去电源供应的状态下，仍然能够保持一定的阻尼力，在功能上作为被动减振器继续工作，不会发生系统崩溃事故，具有较高安全性和可靠性；磁流变减振管夹在高度上与常规管夹基本保持一致，可直接替换液压传动系统或流体输送系统中传统管夹，不需要重新布置管路系统。
附图说明
[0007] 图1一种二维磁流变减振管夹工作原理图
[0008] 图2一种二维磁流变减振管夹结构示意图
[0009] 图3一种二维磁流变减振管夹活塞示意图
[0010] 图中：1、螺栓，2、上侧外管夹，3、弹簧，4、内六角螺钉，5、上侧内管夹，6、下侧内管夹，7、堵头，8、上盖，9、底座螺钉，10、底座，11下盖，12、底板，13、活塞螺钉，14、活塞螺母，15、活塞压盖，16、皮碗，17、皮碗压盖，18、活塞，19、电磁线圈，20、密封垫。
具体实施方式
[0011] 本发明采用的技术方案：
[0012] 一种二维磁流变减振管夹，主要包括磁流变液、底座10、上盖8、下盖11、皮碗16、活塞18、电磁线圈19、上侧内管夹5、下侧内管夹6、弹簧3；活塞18安装在由下盖11、底座10、上盖8和皮碗16围成的缸体内，底座10和活塞18采用导磁材料45号钢制成；上盖8、下盖11采用非导磁材料铝合金制成，通过底座螺钉9与底座10固定，并使用密封垫20密封；活塞18与缸体的空隙d内填充磁流变液，活塞杆穿过皮碗16、活塞压盖15和活塞螺母14后与下侧内管夹6连接；活塞螺母14与活塞杆上的螺纹配合，通过活塞压盖15将皮碗16固定在活塞杆的凸台上，皮碗压盖17将皮碗16外沿与上盖8固定，活塞杆与下侧内管夹6通过活塞螺钉13固定；活塞18上缠绕电磁线圈19，电磁线圈19采用漆包铜导线绕制，线圈导线由活塞中间的孔c引出，活塞中间的孔c与导线采用树脂填充进行密封，导线通过活塞杆与下侧内管夹6连接处的孔b穿出，并与控制器相连；上侧内管夹5与下侧内管夹6由内六角螺钉4固定，上侧内管夹
5与上侧外管夹2通过弹簧3连接，下侧内管夹6与上盖8通过弹簧3支撑；螺栓1穿过上侧外管夹2和底座10与底板12配合，将上侧外管夹2和底座10固定在底板12上。磁流变液注入孔设计在上盖8的顶端，磁流变液通过磁流变液注入孔注入到间隙d内，磁流变液注入孔采用堵头7密封。
[0013] 所述磁流变液填充到上盖8与底座10的接触面位置，磁流变液与上盖8凸起的空腔形成气室，用于补偿活塞移动时因皮碗16形变而产生的体积差。
[0014] 上侧内管夹5与下侧内管夹6通过内六角螺钉4固定在管路上，活塞杆通过皮碗16与上盖8连接，皮碗16的材质为弹性橡胶材料，能够发生弹性形变，在管路发生振动时，下侧内管夹6与上侧内管夹5能随管路在由底座10和上侧外管夹2围成的空间a内振动，并带动活塞18在间隙d内振动。
[0015] 所述下侧内管夹6底部为矩形凹槽，活塞杆顶端设计有矩形凸台，下侧内管夹6与活塞杆配合，并通过活塞螺钉13固定，使下侧内管夹6与活塞杆不发生相对转动。
[0016] 下面结合实施例和附图对本发明进行进一步详细说明：
[0017] 图1是一种二维磁流变减振管夹工作原理图。图2是一种二维磁流变减振管夹结构示意图，上侧内管夹5与下侧内管夹6采用内六角螺钉4固定在管路上，下侧内管夹6通过活塞螺钉13固定在活塞18上，活塞18上缠绕着电磁线圈19，线圈导线通过活塞杆与下侧内管夹6连接处的孔b穿出，并与控制器相连，活塞中间的孔c与导线采用树脂填充进行密封；上侧内管夹5与上侧外管夹2、下侧内管夹6与底座10均采用弹簧3支撑，活塞杆通过皮碗16与上盖8连接，皮碗16的材质为可以发生弹性形变的弹性橡胶材料；由上侧内管夹5、下侧内管夹6、活塞18等零件相配合形成的固定机构与上侧外管夹2和上盖8之间均采用弹性连接，在管路发生振动时，下侧内管夹6与上侧内管夹5可随管路在由底座10和上侧外管夹2围成的空间a内振动，并带动活塞18在缸体内振动。控制器通过安装在管路中的加速度传感器检测管路的振动，控制器根据管路的振动情况，通过调节励磁线圈电流，改变活塞18在缸体内所受阻尼力的大小，消耗管路振动能量，从而减小管路振动。
[0018] 图3是一种二维磁流变减振管夹活塞结构图，为提高磁流变减振管夹的阻尼力输出和阻尼力的可控范围，并降低活塞的整体高度，将活塞18设计成外方内圆中空结构；活塞18的外沿设计有矩形凹槽，用于缠绕电磁线圈19，线圈导线穿过活塞底端孔槽e引入活塞中间孔c，并通过活塞杆顶端侧面孔f引出，活塞中间孔c与导线采用树脂密封。
