一種二維磁流變減振管夾的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種二維磁流變減振管夾，活塞上纏繞電磁線圈，并安裝在由上蓋、底座、下蓋圍成的缸體內(nèi)，缸體與活塞的間隙內(nèi)填充磁流變液。內(nèi)管夾固定在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)管路上，下端連接活塞桿，兩側(cè)采用彈簧支撐，當(dāng)管路發(fā)生振動(dòng)時(shí)，內(nèi)管夾隨著管路振動(dòng)帶動(dòng)活塞一起振動(dòng)?？刂破魍ㄟ^(guò)安裝在管路上的加速度傳感器檢測(cè)振動(dòng)加速度、頻率和幅值等信息，通過(guò)改變電磁線圈電流大小來(lái)調(diào)整磁場(chǎng)強(qiáng)度，進(jìn)而改變磁流變液的粘度，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)活塞所受阻尼力的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，最大程度消耗管路的振動(dòng)能量；本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、響應(yīng)速度快、功耗低、可靠性高，提高了液壓系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。
【專利說(shuō)明】
一種二維磁流變減振管夾
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種減振管夾，具體涉及一種阻尼和剛度可調(diào)的二維減振管夾，適用于液壓傳動(dòng)、液體輸送的管路系統(tǒng)中，消耗管路振動(dòng)能量，控制管路的振動(dòng)。本發(fā)明還可推廣到軸承振動(dòng)控制領(lǐng)域中。
【背景技術(shù)】
[0002]液壓傳動(dòng)系統(tǒng)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域中應(yīng)用十分廣泛，是航空、航天、車輛、船舶以及工程機(jī)械等領(lǐng)域中重要的動(dòng)力供給系統(tǒng)。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)在工作時(shí)，由于動(dòng)力機(jī)械運(yùn)動(dòng)和管路中流體壓力脈動(dòng)等原因，通常會(huì)引起管路的劇烈振動(dòng)，并順帶引起連接管路或聯(lián)接裝置的振動(dòng)，從而大大降低管路的輸送效率，嚴(yán)重影響液壓系統(tǒng)的工作性能。管路振動(dòng)會(huì)加劇機(jī)械的磨損，特別是各種焊縫、管路支架等連接處經(jīng)受反復(fù)交變的應(yīng)力作用，使管道受到附加的疲勞載荷，促使疲勞裂紋的形成與擴(kuò)展，造成管路接頭松脫，甚至導(dǎo)致液壓管路斷裂、管路固定部件的損壞，致使液壓管路失效，直接影響液壓傳動(dòng)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
[0003]目前，常用的管路減振方法是在管路安裝區(qū)域填充阻尼材料、選用彈性管件、安裝減振器、加粗管路尺寸、使用阻尼套筒、加裝儲(chǔ)能器、采用有源消聲技術(shù)等被動(dòng)控制方法進(jìn)行減振，而被動(dòng)減振器具有體積大、阻尼和剛度固定等缺點(diǎn)，無(wú)法滿足管路減振控制的需要。
[0004]管夾是液壓系統(tǒng)中的一個(gè)重要的組成部分，用于固定管件。磁流變阻尼器是一種優(yōu)良的半主動(dòng)控制裝置，具有控制力大，阻尼和剛度可調(diào)范圍寬，溫度適應(yīng)性強(qiáng)，響應(yīng)速度快，能耗低等優(yōu)點(diǎn)。將磁流變技術(shù)與管夾相結(jié)合，并通過(guò)智能控制策略加以控制，可以實(shí)現(xiàn)在更寬的振動(dòng)頻率范圍內(nèi)對(duì)管路的振動(dòng)進(jìn)行控制和削弱，有效的抑制振動(dòng)在管路中的傳播。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種阻尼可調(diào)的二維磁流變減振管夾，基于磁流變阻尼器的剪切閥式工作模式，采用三軸加速度傳感器檢測(cè)管路振動(dòng)的幅值和頻率，根據(jù)管路的振動(dòng)情況調(diào)節(jié)勵(lì)磁線圈電流的大小改變磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，從而改變磁流變減振管夾的阻尼和剛度，削弱振動(dòng)在液壓管路中的傳播，并且在系統(tǒng)斷電情況下仍然保持一定的減振效果，有效提高液壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作穩(wěn)定性和安全性。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案:
[0007]—種二維磁流變減振管夾，主要包括磁流變液、底座(10)、上蓋(8)、下蓋(11 )、皮碗(16)、活塞(18)、電磁線圈(19)、上側(cè)內(nèi)管夾(5)、下側(cè)內(nèi)管夾(6)、彈簧(3);活塞(18)安裝在由下蓋(U)、底座(10)、上蓋(8)和皮碗(16)圍成缸體內(nèi)，底座(10)和活塞(18)采用導(dǎo)磁材料45號(hào)鋼制成;上蓋(8)、下蓋(11)采用非導(dǎo)磁材料鋁合金制成，通過(guò)螺釘(9)與底座(10)固定，并使用密封墊(20)密封;活塞(I8)與缸體的空隙(d)內(nèi)填充磁流變液，活塞桿穿過(guò)皮碗(17)、活塞壓蓋(15)和螺母(14)后與下側(cè)內(nèi)管夾(6)連接;螺母(14)與活塞桿上螺紋配合，通過(guò)活塞壓蓋(15)將皮碗(16)固定在活塞桿的凸臺(tái)上，皮碗壓蓋(17)將皮碗(16)外沿與上蓋(8)固定，活塞桿與下側(cè)內(nèi)管夾(6)通過(guò)螺釘(13)固定；活塞(18)上纏繞電磁線圈
(19)，電磁線圈(19)采用漆包銅導(dǎo)線繞制，線圈導(dǎo)線由活塞中間的孔(c)引出，活塞中間的孔(c)與導(dǎo)線采用樹(shù)脂填充進(jìn)行密封，導(dǎo)線通過(guò)活塞桿與下側(cè)內(nèi)管夾(6)連接處的孔(b)穿出，并與控制器相連;上側(cè)內(nèi)管夾(5)與下側(cè)內(nèi)管夾(6)由內(nèi)六角螺釘(4)固定，上側(cè)內(nèi)管夾
(5)與上側(cè)外管夾(2)通過(guò)彈簧(3)連接，下側(cè)內(nèi)管夾(6)與上蓋(8)通過(guò)彈簧(3)支撐;螺栓
(I)穿過(guò)上側(cè)外管夾(2)和底座(10)與底板(12)配合，將上側(cè)外管夾(2)和底座(10)固定在底板(12)上。磁流變液注入孔設(shè)計(jì)在上蓋(8)的頂端，磁流變液通過(guò)堵頭(7)與上蓋(8)的磁流變液注入孔注入到間隙(d)內(nèi)，磁流變液注入孔采用堵頭(7)密封。
[0008]所述磁流變液填充到上蓋(8)與底座(10)的接觸面位置，磁流變液與上蓋(1)凸起的空腔形成氣室，用于補(bǔ)償活塞移動(dòng)時(shí)因皮碗形變而產(chǎn)生的體積差。
[0009]所述上側(cè)內(nèi)管夾(5)與下側(cè)內(nèi)管夾(6)通過(guò)內(nèi)六角螺釘(4)固定在管路上，下側(cè)內(nèi)管夾(6)通過(guò)螺釘(13)固定在活塞(18)上，上側(cè)內(nèi)管夾(5)與上側(cè)外管夾(2)、下側(cè)內(nèi)管夾
(6)與底座(10)均采用彈簧(3)連接，活塞桿通過(guò)皮碗(16)與上蓋連接，皮碗(16)的材質(zhì)為彈性橡膠材料，可以發(fā)生彈性形變，在管路發(fā)生振動(dòng)時(shí)，下側(cè)內(nèi)管夾(6)與上側(cè)內(nèi)管夾(5)可隨管路在由底座(10)和上側(cè)外管夾(2)圍成的空間(a)內(nèi)振動(dòng)，并帶動(dòng)活塞(18)在間隙(d)內(nèi)振動(dòng)。
[0010]所述下側(cè)內(nèi)管夾(6)底部為矩形凹槽，活塞桿頂端設(shè)計(jì)有矩形凸臺(tái)，下側(cè)內(nèi)管夾
(6)與活塞(18)配合，并通過(guò)螺釘(13)固定，使下側(cè)內(nèi)管夾(6)與活塞(18)不發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0011]本發(fā)明在管夾內(nèi)設(shè)計(jì)磁流變阻尼減振結(jié)構(gòu)，利用磁流變阻尼器的阻尼和剛度可調(diào)的特性，通過(guò)改變阻尼器磁場(chǎng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)磁流變阻尼器的阻尼和剛度對(duì)管路的振動(dòng)進(jìn)行控制，最大限度的消耗管路振動(dòng)能量，大大減弱振動(dòng)在管路或連接裝置中的傳播，減少因振動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲和機(jī)械磨損，有效抑制了管路中流固耦合作用，削弱管路中流體的壓力脈動(dòng)；克服了傳統(tǒng)被動(dòng)減振器體積大、阻尼和剛度固定等缺點(diǎn)，同時(shí)基于磁流變的半主動(dòng)控制系統(tǒng)具有能耗低、出力大、響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、阻尼力連續(xù)可調(diào)、易于控制的特點(diǎn)，克服了主動(dòng)控制裝置費(fèi)用高、能耗大和裝置復(fù)雜的缺點(diǎn)，并且在系統(tǒng)失去電源供應(yīng)的狀態(tài)下，仍然能夠保持一定的阻尼力，在功能上作為被動(dòng)減振器繼續(xù)工作，不會(huì)發(fā)生系統(tǒng)崩潰事故，具有較高安全性和可靠性;磁流變減振管夾在高度上與常規(guī)管夾基本保持一致，可直接替換液壓傳動(dòng)系統(tǒng)或流體輸送系統(tǒng)中傳統(tǒng)管夾，不需要重新布置管路系統(tǒng)。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1一種二維磁流變減振管夾工作原理圖
[0013]圖2—種二維磁流變減振管夾結(jié)構(gòu)示意圖
[0014]圖3—種二維磁流變減振管夾活塞示意圖
[0015]圖中:1、螺栓，2、上側(cè)外管夾，3、彈簧，4、內(nèi)六角螺釘，5、上側(cè)內(nèi)管夾，6、下側(cè)內(nèi)管夾，7、堵頭，8、上蓋，9、底座螺釘，10、底座，11下蓋，12、底板，13、活塞螺釘，14、活塞螺母，
15、活塞壓蓋，16、皮碗，17、皮碗壓蓋，18、活塞，19、線圈，20、密封墊。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:
[0017]圖1是一種二維磁流變減振管夾工作原理圖。圖2是一種二維磁流變減振管夾結(jié)構(gòu)示意圖，上側(cè)內(nèi)管夾(5)與下側(cè)內(nèi)管夾(6)采用內(nèi)六角螺釘(4)固定在管路上，下側(cè)內(nèi)管夾
(6)通過(guò)螺釘(13)固定在活塞(18)上，活塞(18)上纏繞著電磁線圈(19)，線圈導(dǎo)線通過(guò)活塞桿與下側(cè)內(nèi)管夾(6)連接處的孔(b)穿出，并與控制器相連，活塞中間的孔(c)與導(dǎo)線采用樹(shù)脂填充進(jìn)行密封;上側(cè)內(nèi)管夾(5)與上側(cè)外管夾(2)、下側(cè)內(nèi)管夾(6)與底座(10)均采用彈簧(3)支撐，活塞桿通過(guò)皮碗(16)與上蓋連接，皮碗(6)的材質(zhì)為可以發(fā)生彈性形變的彈性橡膠材料；由上側(cè)內(nèi)管夾(5)、下側(cè)內(nèi)管夾(6)、活塞(18)等零件相配合形成的固定機(jī)構(gòu)與上側(cè)外管夾(2)和上蓋(8)之間均采用彈性連接，在管路發(fā)生振動(dòng)時(shí)，下側(cè)內(nèi)管夾(6)與上側(cè)內(nèi)管夾(5)可隨管路在由底座(10)和上側(cè)外管夾(2)圍成的空間(a)內(nèi)振動(dòng)，并帶動(dòng)活塞(18)在缸體內(nèi)振動(dòng)?？刂破魍ㄟ^(guò)安裝在管路中的加速度傳感器檢測(cè)管路的振動(dòng)，控制器根據(jù)管路的振動(dòng)情況，通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁線圈電流，改變活塞(18)在缸體內(nèi)所受阻尼力的大小，消耗管路振動(dòng)能量，從而減小管路振動(dòng)。
[0018]圖3是一種二維磁流變減振管夾活塞結(jié)構(gòu)圖，由于管路的振動(dòng)主要發(fā)生在橫向和縱向形成的平面內(nèi)，而軸向振動(dòng)相對(duì)較弱，為提高磁流變減振管夾的阻尼力輸出和阻尼力的可控范圍，并降低活塞的整體高度，將活塞(18)設(shè)計(jì)成外方內(nèi)圓中空結(jié)構(gòu)，活塞(18)的軸向兩個(gè)側(cè)面離底座的軸向側(cè)面較近，而橫向側(cè)面距離較遠(yuǎn)，使得活塞(18)在隨管路振動(dòng)時(shí)不會(huì)接觸底座的同時(shí)，能夠保證較高的阻尼力輸出和阻尼力可調(diào)范圍；活塞(18)的外沿設(shè)計(jì)有矩形凹槽，用于纏繞電磁線圈(20)，線圈導(dǎo)線穿過(guò)活塞底端孔槽(e)引入活塞中間孔
(c)，并通過(guò)活塞桿頂端側(cè)面孔(f)引出，活塞中間孔(c)與導(dǎo)線采用樹(shù)脂密封。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種二維磁流變減振管夾，主要包括磁流變液、底座(1)、上蓋(8)、下蓋(II)、皮碗(16)、活塞(18)、電磁線圈(19)、上側(cè)內(nèi)管夾(5)、下側(cè)內(nèi)管夾(6)、彈簧(3);其特征在于，活塞(18)安裝在由下蓋(11)、底座(10)、上蓋(8)和皮碗(16)圍成缸體內(nèi)，底座(10)和活塞(18)采用導(dǎo)磁材料45號(hào)鋼制成；上蓋(8)、下蓋(11)采用非導(dǎo)磁材料鋁合金制成，通過(guò)螺釘(9)與底座(10)固定，并使用密封墊(20)密封;活塞(18)與缸體的空隙(d)內(nèi)填充磁流變液，活塞桿穿過(guò)皮碗(17)、活塞壓蓋(15)和螺母(14)后與下側(cè)內(nèi)管夾(6)連接;螺母(14)與活塞桿上螺紋配合，通過(guò)活塞壓蓋(15)將皮碗(16)固定在活塞桿的凸臺(tái)上，皮碗壓蓋(17)將皮碗(16)外沿與上蓋(8)固定，活塞桿與下側(cè)內(nèi)管夾(6)通過(guò)螺釘(13)固定;活塞(18)上纏繞電磁線圈(19)，電磁線圈(19)采用漆包銅導(dǎo)線繞制，導(dǎo)線由活塞中間的孔(c)引出，活塞中間的孔(c)與導(dǎo)線采用樹(shù)脂填充進(jìn)行密封，導(dǎo)線通過(guò)活塞桿與下側(cè)內(nèi)管夾(6)連接處的孔(b)穿出，并與控制器相連;上側(cè)內(nèi)管夾(5)與下側(cè)內(nèi)管夾(6)由內(nèi)六角螺釘(4)固定，上側(cè)內(nèi)管夾(5)與上側(cè)外管夾(2)通過(guò)彈簧(3)連接，下側(cè)內(nèi)管夾(6)與上蓋(8)通過(guò)彈簧(3)支撐；螺栓(I)穿過(guò)上側(cè)外管夾(2)和底座(10)與底板(12)配合，將上側(cè)外管夾(2)和底座(10)固定在底板(I 2)上;磁流變液注入孔設(shè)計(jì)在上蓋(8)的頂端，磁流變液通過(guò)堵頭(7)與上蓋(8)的磁流變液注入孔注入到間隙(d)內(nèi)，磁流變液注入孔采用堵頭(7)密封。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二維磁流變減振管夾，其特征在于，磁流變液填充到上蓋(8)與底座(10)的接觸面位置，磁流變液與上蓋(10)凸起的空腔形成氣室，用于補(bǔ)償活塞移動(dòng)時(shí)因皮碗形變而產(chǎn)生的體積差。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二維磁流變減振管夾，其特征在于，上側(cè)內(nèi)管夾(5)與下側(cè)內(nèi)管夾(6)通過(guò)內(nèi)六角螺釘(4)固定在管路上，下側(cè)內(nèi)管夾(6)通過(guò)螺釘(13)固定在活塞(18)上，上側(cè)內(nèi)管夾(5)與上側(cè)外管夾(2)、下側(cè)內(nèi)管夾(6)與底座(10)均采用彈簧(3)連接，活塞桿通過(guò)皮碗(16)與上蓋連接，皮碗(16)的材質(zhì)為彈性橡膠材料，能夠發(fā)生彈性形變，在管路發(fā)生振動(dòng)時(shí)，下側(cè)內(nèi)管夾(6)與上側(cè)內(nèi)管夾(5)能隨管路在由底座(10)和上側(cè)外管夾(2)圍成的空間(a)內(nèi)振動(dòng)，并帶動(dòng)活塞(18)在間隙(d)內(nèi)振動(dòng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二維磁流變減振管夾，其特征在于，活塞(18)設(shè)計(jì)成外方內(nèi)圓中空結(jié)構(gòu)，活塞(18)的軸向兩個(gè)側(cè)面離底座的軸向側(cè)面較近，而橫向側(cè)面距離較遠(yuǎn)，使得活塞(18)在隨管路振動(dòng)時(shí)不會(huì)接觸底座的同時(shí)，能夠保證較高的阻尼力輸出和阻尼力可調(diào)范圍；活塞(18)的外沿設(shè)計(jì)有矩形凹槽，用于纏繞電磁線圈(20)，線圈導(dǎo)線穿過(guò)活塞底端孔槽(e)引入活塞中間孔(c)，并通過(guò)活塞桿頂端側(cè)面孔⑴引出，活塞中間孔(c)與導(dǎo)線采用樹(shù)脂密封。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二維磁流變減振管夾，其特征在于，下側(cè)內(nèi)管夾(6)底部為矩形凹槽，活塞桿頂端設(shè)計(jì)有矩形凸臺(tái)，下側(cè)內(nèi)管夾(6)與活塞(18)配合，并通過(guò)螺釘(13)固定，使下側(cè)內(nèi)管夾(6)與活塞(18)不發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
【文檔編號(hào)】F16L3/10GK105822837SQ201610350248
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年5月24日
【發(fā)明人】聶松林, 辛德奎
【申請(qǐng)人】北京工業(yè)大學(xué)