一种吸盘式磁流变阻尼系统及方法技术方案

本发明专利技术提出一种吸盘式磁流变阻尼系统及方法，属于阻尼器领域；阻尼系统包括吸盘组件、磁流变阻尼组件、支撑组件、控制器和连接组件；所述吸盘组件、磁流变阻尼组件和支撑组件依次同轴安装，并通过连接组件与控制器连接；所述控制器用于对阻尼系统各部件进行驱动，并对所述吸盘组件采集的信号进行采集处理，所述连接组件包括电机驱动线、线圈驱动线、负压泵驱动线、传感器线以及负压软管；采用磁流变液旁路的设计，结合大气压强以及压电传感器的力感知功能，避免了传统磁流变阻尼器的密封件与轴或孔之间的相对运动，从而降低了磁流变阻尼器的始终存在的不可控摩擦力，使得磁流变阻尼器的可控阻尼力的下限降低，提高了磁流变阻尼器的可控范围。

A system and method of magnetorheological damping with suction cup

The invention provides a sucker type magnetorheological damping system and method, belonging to the field of damper; the damping system includes a sucker component, a magnetorheological damping component, a support component, a controller and a connection component; the sucker component, a magnetorheological damping component and a support component are successively coaxial installed, and are connected with the controller through the connection component; the controller is used for each part of the damping system The connection component includes motor drive line, coil drive line, negative pressure pump drive line, sensor line and negative pressure hose. The design of MR fluid bypass, combined with atmospheric pressure and the force sensing function of piezoelectric sensor, avoids the seal and shaft or hole of traditional MR damper The relative motion between them reduces the uncontrollable friction of the MR damper, reduces the lower limit of the controllable damping force of the MR damper, and improves the controllable range of the MR damper.

【技术实现步骤摘要】
一种吸盘式磁流变阻尼系统及方法
本专利技术属于阻尼器领域，具体涉及一种吸盘式磁流变阻尼系统及方法，适用于不破坏被减振目标表面完整性的减振场景。
技术介绍
磁流变阻尼器已经被广泛应用到各行各业的减震、隔振等场景，这些场景采用螺栓、焊接等方式将磁流变阻尼器与被减振件连接。但是，在一些特殊的场合例如：大型蒙皮、具有复杂曲面特征的叶片、机匣等零件在加工工程中需要采用阻尼器对其进行振动抑制，但是像此类零件无法采用上述的方式实现磁流变阻尼器与被减振件的稳定连接。此外，由于磁流变阻尼器密封的设计导致摩擦力较大，从而磁流变液无法产生比较小的阻尼力，使得磁流变阻尼器的阻尼力可控范围缩小。专利文献CN102278410一种无需外接电源的磁流变减振器，该减震器采用密封塞子进行密封，这种密封方式通过孔轴之间安装活塞环等零件来实现，其密封的原理是孔或轴与活塞环间相对摩擦，这种方式导致的效果为较大摩擦力的产生。此外此种阻尼器采用耳环的设计是难以与曲面件进行无伤连接。专利文献CN103148157多级挤压式磁流变阻尼器，该减震器采用密封圈密封，同样具有上述缺陷。综上，本专利技术采用集成压电传感器的吸盘设计，解决了阻尼器与曲面件无伤连接问题；采用弹性材料的密封碗以及管状轴的设计实现了磁流变阻尼器密封问题的创新解决，同时，使得磁流变阻尼器的阻尼力可控范围变大。此外，针对本专利技术的吸盘式磁流变阻尼器设计了控制器的控制流程。
技术实现思路
要解决的技术问题：为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种吸盘式磁流变阻尼系统及方法，具体针对现有磁流变阻尼器的摩擦力大、密封性差、可控范围受限以及无法对没有连接副的物件进行可靠连接的场景。采用磁流变液旁路的设计，结合大气压强以及压电传感器的力感知功能，避免了传统磁流变阻尼器的密封件与轴或孔之间的相对运动，从而降低了磁流变阻尼器的始终存在的不可控摩擦力，使得磁流变阻尼器的可控阻尼力的下限降低，提高了磁流变阻尼器的可控范围。本专利技术的技术方案是：一种吸盘式磁流变阻尼系统，其特征在于：包括吸盘组件、磁流变阻尼组件、支撑组件、控制器和连接组件；所述吸盘组件、磁流变阻尼组件和支撑组件依次同轴安装，并通过连接组件与控制器连接；所述控制器用于对阻尼系统各部件进行驱动，并对所述吸盘组件采集的信号进行采集处理，所述连接组件包括电机驱动线、线圈驱动线、负压泵驱动线、传感器线以及负压软管；所述吸盘组件包括吸盘、吸盘座、压电传感器和负压泵；所述吸盘座为圆柱状结构，其上端面中心处开有盲孔，下端面中心处开有螺纹盲孔，侧壁设置有凸台，在所述凸台上开孔与上端面的盲孔连通用于与所述负压软管密封连接；所述吸盘的收敛口同轴密封套装于所述吸盘座上端，三个所述压电传感器沿周向均布与所述吸盘座的上端面；所述压电传感器通过传感器线与控制器连接，所述负压泵通过负压软管与所述吸盘内连通，控制器通过负压泵驱动线与负压泵连接，控制负压的通断；所述磁流变阻尼组件包括轴、上端盖、下端盖、上缸体、下缸体、上阻尼盘、下阻尼盘、上垫圈、下垫圈、上密封碗、下密封碗、上导向套、下导向套、柱塞以及线圈；所述上缸体和下缸体为等径的中空圆柱状结构，通过上缸体下端的外螺纹与下缸体上端的内螺纹配合同轴安装为缸体；所述缸体的两开口端分别通过上端盖和下端盖封闭，所述上端盖和下端盖中心处均开有通孔，分别同轴安装有上导向套和下导向套；所述轴依次穿过上导向套和下导向套，轴向贯穿于所述缸体，并与上导向套和下导向套为间隙配合；所述上缸体的内表面设置有环状阶梯凸台，朝向所述上端盖的台阶面与上端盖的下表面设置的环状凸台配合将所述上密封碗同轴夹紧固定；所述上密封碗为弹性材料的环形部件，其内孔与所述轴为过盈配合；所述上缸体内朝向下端盖的环状凸台内孔与所述轴为间隙配合；所述下缸体与上缸体的内部结构对称，所述下密封碗与上密封碗的安装位置对称；在所述上缸体和下缸体之间的空腔内同轴安装有所述线圈，所述线圈为环状结构，其两端分别通过所述上垫圈和下垫圈与所述上缸体和下缸体内的环状阶梯面密封安装，所述线圈外周面与所述缸体内表面为过盈配合，并通过线圈驱动线与控制器连接；所述上阻尼盘和下阻尼盘为结构相同的环状结构，同轴固定于所述线圈的内周面，所述上阻尼盘和下阻尼盘的安装面贴合，并通过所述上垫圈和下垫圈压紧，防治磁流变液污染到线圈；所述上阻尼盘和下阻尼盘的内周面上设置有环状凸台，与所述轴为间隙配合；所述轴为一端封闭的中空管状结构，周面上设置的环状凸台位于上阻尼盘和下阻尼盘之间的空腔内；所述轴的封闭端通过螺纹与所述吸盘座的螺纹盲孔配合安装，开口端通过所述柱塞封闭；所述轴的管壁上开有多个通孔，分别位于上密封碗和上阻尼盘之间以及下密封碗和下阻尼盘之间，使得两个空间内的磁流变液能够相互流通；所述支撑组件包括：第一支座、第二支座、直线电机、支座螺钉、电机轴螺钉和卡箍；所述卡箍固定安装于所述缸体的外周面中心处；所述第一支座和第二支座均为U型架结构，所述第二支座底端中心处通过所述电机轴螺钉与所述直线电机的伸缩轴同轴固定安装，所述直线电机通过电机驱动线与控制器连接；所述第一支座与第二支座呈十字交错构成万向节结构，第一支座底端通过支座螺钉与所述第二支座上端的两个凸耳安装，所述第一支座上端的两个凸耳通过支座螺钉与卡箍安装，将所述磁流变阻尼组件安装于所述第一支座两个凸耳之间；通过调整各支座螺钉的松紧状态，能够分别调整所述磁流变阻尼组件和第一支座的转动或固定状态。本专利技术的进一步技术方案是：所述的上缸体和下缸体为导磁材料，上阻尼盘、下阻尼盘和轴为非导磁材料，上垫圈和下垫圈为环状弹性材料。本专利技术的进一步技术方案是：所述吸盘的扩张口处为海绵材料，其余为橡胶材料。本专利技术的进一步技术方案是：所述上密封碗与下密封碗结构相同，其中心孔与外缘之间的部分为波浪状，用于提高上、下密封碗的轴向的可变距离。本专利技术的进一步技术方案是：所述上垫圈和下垫圈的内径与所述上阻尼盘和下阻尼盘的内径相同。本专利技术的进一步技术方案是：所述上缸体和下缸体的外周面上平行设置有环状凸台，将所述卡箍安装于其之间。本专利技术的进一步技术方案是：所述上缸体内的上端与所述上密封碗构成第一空间，下端与所述上阻尼盘的上表面构成第二空间；所述下缸体内的下端与所述下密封碗构成第六空间，上端与所述下阻尼盘的下表面构成第五空间；所述轴的环状凸台与上阻尼盘下表面、下阻尼盘上表面分别构成第三空间和第四空间；所述轴的管壁的上开有多个通孔分别与第一空间第六空间连通，从而处于第一空间、第二空间与第五空间、第六空间的磁流变液可以相互流通。一种吸盘式磁流变阻尼系统的控制方法，其特征在于步骤如下：初始状态：待减振件处于所述吸盘的上侧，所述直线电机的伸缩轴未伸出，所述支座螺钉未拧紧；步骤一：所述控制器对三个所述压电传感器的电信号进行采集，并转换为受力值；步骤二：所述控制器驱动直线电机使得直线电机的伸缩轴伸出设定距离；步骤三：所述控制器判断三个压电传感器反映的受力值是否两两相差在初始设定范围以内；若是，则驱动负压泵工作，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种吸盘式磁流变阻尼系统，其特征在于：包括吸盘组件、磁流变阻尼组件、支撑组件、控制器和连接组件；所述吸盘组件、磁流变阻尼组件和支撑组件依次同轴安装，并通过连接组件与控制器连接；所述控制器用于对阻尼系统各部件进行驱动，并对所述吸盘组件采集的信号进行采集处理，所述连接组件包括电机驱动线、线圈驱动线、负压泵驱动线、传感器线以及负压软管；/n所述吸盘组件包括吸盘、吸盘座、压电传感器和负压泵；所述吸盘座为圆柱状结构，其上端面中心处开有盲孔，下端面中心处开有螺纹盲孔，侧壁设置有凸台，在所述凸台上开孔与上端面的盲孔连通用于与所述负压软管密封连接；所述吸盘的收敛口同轴密封套装于所述吸盘座上端，三个所述压电传感器沿周向均布与所述吸盘座的上端面；所述压电传感器通过传感器线与控制器连接，所述负压泵通过负压软管与所述吸盘内连通，控制器通过负压泵驱动线与负压泵连接，控制负压的通断；/n所述磁流变阻尼组件包括轴、上端盖、下端盖、上缸体、下缸体、上阻尼盘、下阻尼盘、上垫圈、下垫圈、上密封碗、下密封碗、上导向套、下导向套、柱塞以及线圈；所述上缸体和下缸体为等径的中空圆柱状结构，通过上缸体下端的外螺纹与下缸体上端的内螺纹配合同轴安装为缸体；所述缸体的两开口端分别通过上端盖和下端盖封闭，所述上端盖和下端盖中心处均开有通孔，分别同轴安装有上导向套和下导向套；所述轴依次穿过上导向套和下导向套，轴向贯穿于所述缸体，并与上导向套和下导向套为间隙配合；所述上缸体的内表面设置有环状阶梯凸台，朝向所述上端盖的台阶面与上端盖的下表面设置的环状凸台配合将所述上密封碗同轴夹紧固定；所述上密封碗为弹性材料的环形部件，其内孔与所述轴为过盈配合；所述上缸体内朝向下端盖的环状凸台内孔与所述轴为间隙配合；所述下缸体与上缸体的内部结构对称，所述下密封碗与上密封碗的安装位置对称；在所述上缸体和下缸体之间的空腔内同轴安装有所述线圈，所述线圈为环状结构，其两端分别通过所述上垫圈和下垫圈与所述上缸体和下缸体内的环状阶梯面密封安装，所述线圈外周面与所述缸体内表面为过盈配合，并通过线圈驱动线与控制器连接；所述上阻尼盘和下阻尼盘为结构相同的环状结构，同轴固定于所述线圈的内周面，所述上阻尼盘和下阻尼盘的安装面贴合，并通过所述上垫圈和下垫圈压紧，防治磁流变液污染到线圈；所述上阻尼盘和下阻尼盘的内周面上设置有环状凸台，与所述轴为间隙配合；所述轴为一端封闭的中空管状结构，周面上设置的环状凸台位于上阻尼盘和下阻尼盘之间的空腔内；所述轴的封闭端通过螺纹与所述吸盘座的螺纹盲孔配合安装，开口端通过所述柱塞封闭；所述轴的管壁上开有多个通孔，分别位于上密封碗和上阻尼盘之间以及下密封碗和下阻尼盘之间，使得两个空间内的磁流变液能够相互流通；/n所述支撑组件包括：第一支座、第二支座、直线电机、支座螺钉、电机轴螺钉和卡箍；所述卡箍固定安装于所述缸体的外周面中心处；所述第一支座和第二支座均为U型架结构，所述第二支座底端中心处通过所述电机轴螺钉与所述直线电机的伸缩轴同轴固定安装，所述直线电机通过电机驱动线与控制器连接；所述第一支座与第二支座呈十字交错构成万向节结构，第一支座底端通过支座螺钉与所述第二支座上端的两个凸耳安装，所述第一支座上端的两个凸耳通过支座螺钉与卡箍安装，将所述磁流变阻尼组件安装于所述第一支座两个凸耳之间；通过调整各支座螺钉的松紧状态，能够分别调整所述磁流变阻尼组件和第一支座的转动或固定状态。/n...

【技术特征摘要】
1.一种吸盘式磁流变阻尼系统，其特征在于：包括吸盘组件、磁流变阻尼组件、支撑组件、控制器和连接组件；所述吸盘组件、磁流变阻尼组件和支撑组件依次同轴安装，并通过连接组件与控制器连接；所述控制器用于对阻尼系统各部件进行驱动，并对所述吸盘组件采集的信号进行采集处理，所述连接组件包括电机驱动线、线圈驱动线、负压泵驱动线、传感器线以及负压软管；
所述吸盘组件包括吸盘、吸盘座、压电传感器和负压泵；所述吸盘座为圆柱状结构，其上端面中心处开有盲孔，下端面中心处开有螺纹盲孔，侧壁设置有凸台，在所述凸台上开孔与上端面的盲孔连通用于与所述负压软管密封连接；所述吸盘的收敛口同轴密封套装于所述吸盘座上端，三个所述压电传感器沿周向均布与所述吸盘座的上端面；所述压电传感器通过传感器线与控制器连接，所述负压泵通过负压软管与所述吸盘内连通，控制器通过负压泵驱动线与负压泵连接，控制负压的通断；
所述磁流变阻尼组件包括轴、上端盖、下端盖、上缸体、下缸体、上阻尼盘、下阻尼盘、上垫圈、下垫圈、上密封碗、下密封碗、上导向套、下导向套、柱塞以及线圈；所述上缸体和下缸体为等径的中空圆柱状结构，通过上缸体下端的外螺纹与下缸体上端的内螺纹配合同轴安装为缸体；所述缸体的两开口端分别通过上端盖和下端盖封闭，所述上端盖和下端盖中心处均开有通孔，分别同轴安装有上导向套和下导向套；所述轴依次穿过上导向套和下导向套，轴向贯穿于所述缸体，并与上导向套和下导向套为间隙配合；所述上缸体的内表面设置有环状阶梯凸台，朝向所述上端盖的台阶面与上端盖的下表面设置的环状凸台配合将所述上密封碗同轴夹紧固定；所述上密封碗为弹性材料的环形部件，其内孔与所述轴为过盈配合；所述上缸体内朝向下端盖的环状凸台内孔与所述轴为间隙配合；所述下缸体与上缸体的内部结构对称，所述下密封碗与上密封碗的安装位置对称；在所述上缸体和下缸体之间的空腔内同轴安装有所述线圈，所述线圈为环状结构，其两端分别通过所述上垫圈和下垫圈与所述上缸体和下缸体内的环状阶梯面密封安装，所述线圈外周面与所述缸体内表面为过盈配合，并通过线圈驱动线与控制器连接；所述上阻尼盘和下阻尼盘为结构相同的环状结构，同轴固定于所述线圈的内周面，所述上阻尼盘和下阻尼盘的安装面贴合，并通过所述上垫圈和下垫圈压紧，防治磁流变液污染到线圈；所述上阻尼盘和下阻尼盘的内周面上设置有环状凸台，与所述轴为间隙配合；所述轴为一端封闭的中空管状结构，周面上设置的环状凸台位于上阻尼盘和下阻尼盘之间的空腔内；所述轴的封闭端通过螺纹与所述吸盘座的螺纹盲孔配合安装，开口端通过所述柱塞封闭；所述轴的管壁上开有多个通孔，分别位于上密封碗和上阻尼盘之间以及下密封碗和下阻尼盘之间，使得两个空间内的磁流变液能够相互流通；
所述支撑组件包括：第一支座、第二支座、直线电机、支座螺钉、电机轴螺钉和卡箍；所述卡箍固定安装于所述缸体的外周面中心处；所述第一支座和第二支...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈冰，杨宝通，牛智炀，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61