一种无源磁流变抗拉阻尼自适应控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种无源磁流变抗拉阻尼自适应控制装置。外筒内安装有软磁体内筒；安装在软磁体内筒的超磁致伸缩材料的两端分别与上下永磁体的一端连接，上下永磁体的另一端分别与上磁轭的一端和下磁轭的一端连接，上磁轭的另一端与活塞杆的一端在软磁体内筒连接，活塞杆的另一端伸出端盖外，Ｔ形的导向活塞安装在软磁体内筒下端孔内，下磁轭的另一端与Ｔ形的导向活塞大端连接，Ｔ形的导向活塞小端外套有弹簧并安装在底盖中心孔内。采用永磁体、磁轭和磁流变液介质构成输入磁回路，采用超磁致伸缩材料、永磁体、磁轭、磁流变液介质和软磁材料构成输出磁回路。省掉了线圈和外配电源，只需很少的材料即可实现被控结构振动机械能向磁场能的转换。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种无源磁流变抗拉阻尼自适应控制装置
本技术涉及磁流变阻尼技术，尤其是涉及一种无源磁流变抗拉阻尼自适应 控制装置。
技术介绍
磁流变阻尼技术，就是以磁流变液或磁流变弹性体作为阻尼元件，利用磁流变 效应(MagnetorheologicalEffect)来实现阻尼作用。利用磁流变效应制作的磁流变阻尼器 件具有结构简单、响应迅速、易于控制、能耗低、阻尼力大以及阻尼力可调范围宽等特 点。在车辆悬挂系统、建筑结构(如桥梁、大坝、高层建筑等)、制动器和离合器、军用 装备中舰炮的后坐力控制、直升飞机旋翼的减振等领域中获得了较广泛的应用，实现振 动结构系统的主动、半主动控制。本技术以磁流变液为例进行说明，不排除其他磁 流变体作为阻尼元件的情况。目前具备的磁流变效应技术，发生作用需要一个外加磁场，采用电磁铁原理 (如螺线管线圈)通过调节励磁线圈中的电流获得所需的可控磁场，使磁流变液的粘度在 外加磁场的作用下发生变化，从而改变减振器的阻尼力，需要外配电源来驱动线圈。这 种技术，线圈和外配电源使得磁流变阻尼器的体积和重量大，对于重量和能源有严格要 求的航空航天结构领域，磁流变阻尼器的应用还未取得突破性研究进展；磁流变液的响 应时间为毫秒级，但磁流变阻尼器的总响应时间受电磁场上升时间τ =L/R(L为线圈的 电感，R为线圈的电阻)的限制，一般在11 110毫秒的范围内，难以满足一些要求快 速响应的场合。近年来有不少学者开展了自适应变阻尼、自传感变阻尼磁流变技术等方面的 研究，美国专利US711M74B2中提出一种磁流变弹性体的自适应减振装置，它通过可 变气隙的磁路结构设计达到磁流变弹性体自适应被控结构的振动位移。中国专利技术专利 200411040673.6中提出一种集成相对速度传感功能的磁流变阻尼器以及自适应减振方 法，通过在活塞杆中设置感应线圈，与励磁线圈一起组成有源磁电式相对速度传感器， 活塞与缸体之间轴向相对运动使感应线圈的磁链发生相应变化并感生得到一反映该相对 运动的传感输出信号。中国专利技术专利200411068853.5中为保证磁流变阻尼器在电源失效 时能在大阻尼状态工作，在MR阻尼器中设置了永磁体，提出了一种逆变型MR阻尼器， 可达到小电流大阻尼的逆变效果。中国专利技术专利200711068598.8中提出了一种磁流变阻 尼控制方法，它基于超磁致伸缩与磁流变耦合机理，由永磁体提供恒定的总磁通量，当 外部压力负载加载在超磁致伸缩材料上时，其内部磁畴向与施力方向垂直的方向偏转， 导致其内部磁化强度减小，因此磁回路①的磁通量减小，由于总的磁通量不变，导致磁 回路②的磁通量增加，缝隙处的磁流变介质在磁场作用下阻尼增大，而且负载越大，磁 回路②的磁通量增加越多，缝隙处的磁流变介质的阻尼力也越大，起到了抗压阻尼控制 的效果；其专利技术存在的缺点是当超磁致伸缩材料受拉力时，其内部磁化强度增大，因此 磁回路①的磁通量增大，由于总的磁通量不变，导致磁回路②的磁通量减小，缝隙处的磁流变介质在磁场作用下阻尼减小，因此其专利技术只适用于需要抗压阻尼的领域，而无法 适用于需要抗拉阻尼的领域，又由于其专利技术中所设计的磁路需要将永磁体环绕在超磁致 伸缩材料外围，软磁体环绕在永磁体外围，结构复杂，体积较大。
技术实现思路
为了克服
技术介绍
中体积大、结构复杂、只能提供抗压阻尼而不能提供抗拉阻 尼的不足，本技术的目的在于提供一种无源磁流变抗拉阻尼自适应控制装置。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是外筒的两端孔内分别与端盖和底盖相连，外筒内安装有软磁体内筒，软磁体内 筒两端支撑在端盖和底盖之间；安装在软磁体内筒的超磁致伸缩材料的两端分别与上下 永磁体的一端连接，上下永磁体的另一端分别与上磁轭的一端和下磁轭的一端连接，上 磁轭的另一端与活塞杆的一端在软磁体内筒连接，活塞杆的另一端伸出端盖外，T形的导 向活塞安装在软磁体内筒下端孔内，下磁轭的另一端与T形的导向活塞大端连接，T形 的导向活塞小端外套有弹簧并安装在底盖中心孔内；与软磁体内筒相配的活塞杆、上磁 轭、超磁致伸缩材料、上下永磁体、下磁轭和T形的导向活塞之间充满磁流变液介质， 软磁体内筒和外筒之间具有空气腔，磁流变液介质经软磁体内筒下端径向孔与所述空气 腔相连通；上永磁体、上磁轭和磁流变液介质构成上输入磁回路，下永磁体、下磁轭和 磁流变液介质构成下输入磁回路，超磁致伸缩材料、上下永磁体、上下磁轭、磁流变液 介质和软磁体内筒构成输出磁回路。本技术不需要驱动线圈和外部电源，上永磁体、上磁轭和磁流变液介质构 成上输入磁回路，下永磁体、下磁轭和磁流变液介质构成下输入磁回路，超磁致伸缩材 料、上下永磁体、上下磁轭、磁流变液介质和软磁体内筒构成输出磁回路；首先给超磁致伸缩材料施加预压力，超磁致伸缩材料内部磁畴向与施力方向垂 直的方向偏转，导致其内部磁化强度减小，输入磁回路的磁通量增大，由于总的磁通量 不变，因此输出磁回路的磁通量减小，磁流变介质在磁场作用下阻尼减小，当加载拉力 时，超磁致伸缩材料内部磁畴向轴向偏转，导致其内部磁化强度增大，输入磁回路的磁 通量减小，由于总的磁通量不变，输出磁回路的磁通量增大，通过缝隙处磁流变液介质 的磁通量增大，因此磁流变液介质的阻尼力变大，产生的抗拉阻尼变大，而且拉力负载 越大，输出磁回路的磁通量增加越多，磁流变液介质的阻尼力也越大。本技术具有的有益效果是省掉了线圈和外配电源，只需很少的材料即可实现被控结构振动机械能向磁场 能的转换。基于本技术方法生产的新型阻尼器相比传统的磁流变阻尼器结构更紧 凑，体积和重量更小，可靠性更高，总响应时间(磁流变介质本身的响应时间)提高到 毫秒级，与目前的半主动控制的磁流变阻尼器相比，具有无能源装置、大载荷、大阻尼 力、响应快及对拉力载荷有较好的缓冲等特点，在一些对重量、体积有严格要求、需要 有较强的抗拉阻尼能力的场合具有广泛的应用前景。如航空航天领域，对装置的重量、 体积以及可靠性有严格的要求，本技术无能源装置，自适应控制，并且体积和重量 小，在航空航天领域有非常可观的应用前景；又如在建筑领域中，很多材料(如混凝 土、玻璃等)抗压能力强，抗拉能力弱，由混凝土构成的建筑(如桥梁、大坝、高层建筑4等)质量大、抗拉能力较弱，本技术可受预压负载力大、抗拉阻尼大，可以很好的 应用于建筑行业；又如在石油运输领域中，传输管道所受的压强大，管道法兰连接需要 较大的抗拉能力，本技术可以为之提供较大的抗拉阻尼，防止其连接处发生泄漏。 因此，本技术在航空航天、建筑、石油运输等较多领域具有广泛的应用前景。附图说明图1是本技术的机械结构图。图2是初始状态磁路原理示意图。图3是受预压负载的磁路示意图。图4是受外部拉力的磁路示意图。图中1、底盖，2、外筒，3、弹簧，4、软磁体内筒，5、磁流变液介质，6、 导向活塞，7、下磁轭，8、下永磁体，9、超磁致伸缩材料，10、上永磁体，11、上磁 轭，12、活塞杆，13、端盖。具体实施方式结合附图和实施例对本技术作进一步说明。如图1所示，外筒2的两端孔内分别与端盖13和底盖1相连，两边的连接处均 采用O型密封圈进行密封，外筒2内安装有软磁体内筒4，软磁体内筒4两端支撑在端盖 13本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无源磁流变抗拉阻尼自适应控制装置，其特征在于：外筒（２）的两端孔内分别与端盖（１３）和底盖（１）相连，外筒（２）内安装有软磁体内筒（４），软磁体内筒（４）两端支撑在端盖（１３）和底盖（１）之间；安装在软磁体内筒（４）的超磁致伸缩材料（９）的两端分别与上下永磁体（１０，８）的一端连接，上下永磁体（１０，８）的另一端分别与上磁轭（１１）的一端和下磁轭（７）的一端连接，上磁轭（１１）的另一端与活塞杆（１２）的一端在软磁体内筒（４）连接，活塞杆（１２）的另一端伸出端盖（１３）外，Ｔ形的导向活塞（６）安装在软磁体内筒（４）下端孔内，下磁轭（７）的另一端与Ｔ形的导向活塞（６）大端连接，Ｔ形的导向活塞（６）小端外套有弹簧并安装在底盖（１）中心孔内；与软磁体内筒（４）相配的活塞杆（１２）、上磁轭（１１）、超磁致伸缩材料（９）、上下永磁体（１０，８）、下磁轭（７）和Ｔ形的导向活塞（６）之间充满磁流变液介质（５），软磁体内筒（４）和外筒（２）之间具有空气腔，磁流变液介质（５）经软磁体内筒（４）下端径向孔与所述空气腔相连通；上永磁体（１０）、上磁轭（１１）和磁流变液介质（５）构成上输入磁回路，下永磁体（８）、下磁轭（７）和磁流变液介质（５）构成下输入磁回路，超磁致伸缩材料（９）、上下永磁体（１０，８）、上下磁轭（１１，７）、磁流变液介质（５）和软磁体内筒（４）构成输出磁回路。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：顾晓蕾，吕福在，刘磊，唐志峰，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]