一种智能磁流变减振管夹的制作方法

本发明属于管路减振技术领域，涉及一种管路减振装置，具体涉及一种可自动调节阻尼力的智能磁流变减振管夹，适用于流体传输的管路系统中。

背景技术：

管路系统是液压传动、流体输送、能量传输的重要载体，广泛应用于船舶、潜艇、航天、给排水等领域。在管路系统中，流体介质流速和压力变化产生的压力脉动对管壁的冲击会造成管路振动，另外，泵、马达等旋转机械由于转子不平衡等原因会产生振动并传递到管路系统中。管路的振动会造成管路疲劳、紧固件松动、仪器仪表损坏，甚至导致管路中流体介质泄露，是液压系统的巨大安全隐患。

管夹将管路固定在基座上，现有的管夹通常通过增加橡胶或弹簧提高阻尼，耐用度差，减振效果不佳。磁流变阻尼器具有控制力大，阻尼和刚度可调范围宽，响应速度快，能耗低，适应性强等优点，是一种优良的半主动控制装置。将磁流变技术与管夹结合，并通过智能控制策略控制，扩大了振动频率的控制范围，提高了管夹的稳定性与适应性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供了一种智能磁流变减振管夹，所述智能磁流变减振管夹能够根据位移传感器检测的管路位移信息，基于智能控制策略，实时改变输入励磁线圈的电流来调节磁场的强度，进而改变磁流变阻尼器产生的阻尼力，吸收管路的振动能量，达到耗能减振的目的，抑制振动在管路系统的传播。

本发明采用的技术方案：

一种智能磁流变减振管夹，包括管夹上壳(3)、管夹下壳(4)和用于固定管路的内管夹(7)，所述管夹上壳(3)和所述管夹下壳(4)之间相互配合形成腔体，所述内管夹(7)设置在所述腔体内，所述腔体还设有用于管路进出的进口和出口；还包括磁流变阻尼器(14)，用于检测管路位移信息的位移传感器(11)和用于计算磁流变阻尼器工作电流的控制器(17)，所述内管夹(7)通过所述磁流变阻尼器(14)与所述管夹上壳(3)和管夹下壳(4)连接，所述位移传感器(11)固定在所述管夹上壳(3)中，所述控制器(17)固定在管夹下壳(4)中，且所述位移传感器(11)和所述控制器(17)通过信号交互连接，所述控制器(17)和所述磁流变阻尼器(14)通过信号交互连接；还包括转接头(24)，所述转接头(24)一端与所述内管夹(7)的铰接座(a)铰接，另一端与所述磁流变阻尼器(14)的活塞杆(25)螺纹连接。

磁流变阻尼器(14)包括上端盖(27)、下端盖(33)和活塞杆(25)，以及安装在所述上端盖(27)和所述下端盖(33)的轴承座中的轴承(26)，以及安装在所述上端盖(27)和所述下端盖(33)相应的密封槽中的动密封(28)和静密封(29)，以及通过轴用挡圈(36)和活塞杆轴肩固定在所述活塞杆(25)上的活塞(32)，以及缠绕在所述活塞(32)的线槽内的励磁线圈(31)，励磁线圈(31)通过所述活塞杆(25)下端的导线孔(b)引出的并与电流驱动器(19)相连的导线。

内管夹(7)与管路刚性连接，所述内管夹(7)的铰接座(a)与转接头(24)、转接头轴销(21)构成转轴机构，转轴机构将内管夹(7)随管路在水平和竖直平面内的位移转化为活塞杆(25)在缸筒(30)内的往复运动。

管夹下壳(4)包括下底板(5)，所述磁流变阻尼器(14)的下端盖(33)通过y型接头轴销(15)与y型接头(16)铰接，所述y型接头(16)安装在所述下底板(5)相应的接头座内。

智能磁流变减振管夹包括至少两个磁流变阻尼器(14)，至少两个磁流变阻尼器(14)的一端对称安装在所述内管夹(7)上，另一端对称安装在所述管夹上壳(3)或所述管夹下壳(4)上。

位移传感器(11)通过传感器锁定圈(12)固定在传感器保持架(8)上，所述传感器保持架(8)通过保持架螺栓(10)固定在所述管夹上壳(3)或所述管夹下壳(4)，所述位移传感器(11)外部为外螺纹，与带有内螺纹的传感器锁定圈(12)相配合，固定在所述传感器保持架(8)上，所述传感器保持架(8)与所述管夹上壳(3)或所述管夹下壳(4)配合一侧设有u型槽，通过保持架螺钉(10)固定在所述管夹上壳(3)或所述管夹下壳(4)上。

上端盖(27)和下端盖(33)通过阻尼器螺栓(34)连接并用锁紧螺母(35)锁紧，然后通过y型接头固定螺钉(18)固定在下底板(5)上，所述下端盖(33)两侧分别设有尾翼，通过y型接头轴销(15)与y型接头(16)铰接。

管夹固定螺栓(2)分别穿过上顶板(1)、管夹上壳(3)和管夹下壳(4)，与下底板(5)相连，所述下底板(5)设有u型固定槽(c)，u型固定槽(c)通过螺栓连接的方式固定在基座上。

电源模块(9)为双路电源，所述电源模块(9)与所述电源插座(6)电连接将所述电源插座(6)输送的高压电转化为低压电，所述电源模块(9)分别与电流驱动器(19)、位移传感器(11)和控制器(15)连接，为电流驱动器(19)、位移传感器(11)和控制器(15)提供低电压。

通讯串口(23)通过串口螺钉(22)固定在所述管夹上壳(3)或管夹下壳(4)上，另一端与所述控制器(17)连接实现上位机与所述控制器(17)的通讯。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明实现了磁流变技术、管夹和嵌入式控制系统的高度集成化，利用磁流变阻尼器的阻尼连续可调的特性，通过改变电流大小调节磁流变阻尼器的阻尼力抑制管路的振动，克服了传统被动减振装置阻尼和刚度固定、适应性和耐用度差等缺点；

(2)将电源模块、嵌入式控制器和电流驱动器集成到管夹内部，只需少量的外部能源供应，克服了主控控制装置能耗大、装置复杂和价格昂贵等缺点；

(3)在没有外部能源供应的情况下，由于磁流变液阻尼器本身具有一定的刚度和阻尼，仍然可以作为被动减振装置继续工作。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图，

图2为本发明的后视图；

图3是本发明的局部剖面示意图；

图4是磁流变阻尼器的纵剖面示意图；

图5是内管夹立体结构示意图。

图中：1、上顶板；2、管夹固定螺栓；3、管夹上壳；4、管夹下壳；5、下底板；6、电源插座；7、内管夹；8、传感器保持架；9、电源模块；10、保持架螺钉；11、位移传感器；12、传感器锁定圈；13、低压接线端子排；14、磁流变阻尼器；15、y型接头轴销；16、y型接头；17、控制器；18、y型接头固定螺钉；19、电流驱动器；20、六角铜柱；21、转接头轴销；22、串口螺钉；23、通讯串口；24、转接头；25、活塞杆；26、轴承；27、上端盖；28、动密封；29、静密封；30、缸筒；31、励磁线圈；32、活塞；33、下端盖；34、阻尼器螺栓；35、锁紧螺母；36、轴用挡圈；a、铰接座；b、导线孔；c、u型固定槽。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进行进一步详细说明：

图1—图2是智能磁流变减振管夹立体结构示意图，管夹上壳3和管夹下壳4都设有与管夹固定螺栓2连接的圆柱孔，下底板5设有管夹固定螺栓2配合的内螺纹孔，管夹固定螺栓2依次通过上顶板1、管夹上壳3和管夹下壳4并固定在下底板5上；下底板5两侧分别设有u型固定槽c，u型固定槽c通过t型螺栓将智能磁流变减振管夹固定在基座上。

图3是智能磁流变减振管夹局部剖面示意图，主要由内管夹7、位移传感器11、磁流变阻尼器14、控制器17及电流驱动器19等部件组成；位移传感器11端部为外螺纹，与带有内螺纹的传感器锁定圈12相配合，固定在传感器保持架8上，可以调整位移传感器11与内管夹7在水平和竖直方向上的距离；传感器保持架8与管夹外壳配合一侧设有u型槽，通过保持架螺钉10固定在管夹外壳上，可以在竖直方向上调整传感器保持架8的位置。内管夹7通过内六角螺栓固定在管路上，由于管路的初始高度不固定，通过调节保持架螺钉10，使位移传感器11的中心高度与管路的初始中心高度保持在同一水平面上；根据位移传感器11的有效检测距离，通过调节传感器锁定圈12保持管路始终在移传感器11的有效检测距离内。

电源模块9和电流驱动器19通过六角铜柱20固定在管夹外壳上，控制器17通过六角铜柱20固定在下底板5的凹槽内；控制器17的额定工作电压为5v，电流驱动器19和电感式位移传感器11的额定工作电压为24v，电源模块9可将外界供应的220v高压电转化为5v和24v低压电；低压接线端子排13可将电源模块输出的单路24v电转化为多路24v电，分别供给电流驱动器19和位移传感器11工作。

图4为磁流变阻尼器纵剖面示意图，轴承26具有自润滑特性，安装在上端盖27和下端盖33的轴承座中，活塞32通过轴用挡圈36和活塞杆轴肩固定在活塞杆25上，活塞上缠绕励磁线圈31，线圈导线通过活塞杆25下端的导线孔b穿出，并与电流驱动器19相连，导线孔用树脂胶进行填充密封。下端盖33两侧设有尾翼，通过y型接头轴销15与y型接头16铰接，y型接头16与下底板5的圆柱孔配合，并用y型接头固定螺钉18固定在下底板5上。

当管路发生振动时，转轴机构将管路在水平和竖直方向上的位移转化为活塞杆25在缸筒30内的往复运动，同时磁流变阻尼器14随管路在竖直平面内发生转动。位移传感器11检测管路振动信息并送入控制器17，计算管路最优控制力，产生的电流控制信号传输给电流驱动器19，实时调节输入励磁线圈电流31的大小，改变缸筒30内磁场强度，控制磁流变阻尼器14的产生的阻尼力，抑制管路的振动。