一种基于磁流变弹性体颗粒的活塞型冲击缓冲装置的制作方法

本发明涉及一种阻尼器，尤其涉及一种基于磁流变弹性体颗粒的活塞型冲击缓冲装置。

背景技术：

阻尼器是机械振动控制系统的重要组成部分。磁流变液阻尼器使用的吸能耗散材料为磁流变液，通过施加以及控制磁场改变磁流变液的阻尼力。磁流变液阻尼器因其结构简单、能耗低且可通过改变磁场实时调节阻尼力，实现主动或半主动振动控制，在机械及土建工程中有广阔的应用前景，是现阶段替代油液阻尼器的理想形式。

现有的磁流变液阻尼器存在以下明显的缺点：磁流变液在长期使用工况下易发生颗粒沉降失效、密封失效以及装置结构复杂。而采用基于磁流变弹性体颗粒的活塞型冲击缓冲装置则能在保证磁可控优点的前提下解决上述所列问题，相对于传统的磁流变液阻尼器及块状磁流变弹性体缓冲器，基于磁流变弹性体颗粒的活塞型冲击缓冲装置具有更大缓冲行程、更优的“失效－安全”性能、阻尼材料无颗粒沉降失效以及结构简单(如无需密封及控流阀门装置)等优点，可作为高效可控结构振动应用的通用装置。

技术实现要素：

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于磁流变弹性体颗粒的活塞型冲击缓冲装置。可解决磁流变液材料存在的密封防泄漏困难的问题，使得结构简单紧凑、经久耐用。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于磁流变弹性体颗粒的活塞型冲击缓冲装置，包括缸体、活塞杆、导向套、端盖、活塞、磁流变弹性体颗粒、励磁构件，所述磁流变弹性体颗粒为毫米级，填充于所述缸体内，所述端盖、导向套分别设置在缸体的两端；所述活塞杆通过所述导向套轴线处的通孔伸入所述缸体内与所述活塞固定连接，所述励磁构件设置于所述活塞上，所述活塞与所述缸体内壁之间具有形成阻尼通道的间隙。

其中，所述励磁构件为永磁体。

其中，所述励磁构件为励磁线圈。

其中，所述活塞杆轴线处有通道以布置控制线路连接控制器与所述励磁线圈。

其中，所述缸体为高磁导率的软磁材料构成，所述活塞杆由非铁磁材料构成。

其中，所述磁流变弹性体颗粒为在聚合物弹性体中分散大小微米级的铁磁性颗粒制成毫米级的弹性体颗粒。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

1、本发明的一种基于磁流变弹性体颗粒的活塞型冲击缓冲装置使用的阻尼材料是磁流变弹性体颗粒，解决了磁流变液材料存在的密封防泄漏困难的问题，使得结构简单紧凑，整体的轻量化设计得以改善。

2、本发明的一种基于磁流变弹性体颗粒的活塞型冲击缓冲装置使用的阻尼材料是磁流变弹性体颗粒，解决了磁流变液材料易变质氧化问题，无须密封，对抗氧化防污染要求低，可以适用于高温高污染环境恶劣的使用条件。

3、本发明的一种基于磁流变弹性体颗粒的活塞型冲击缓冲装置使用的磁流变弹性体颗粒为大小毫米级的颗粒，既具备了颗粒阻尼器的优点又具备了磁流变液阻尼器的优点，阻尼力可以通过调节励磁线圈的电流加以控制。

4、本发明的一种基于磁流变弹性体颗粒的活塞型冲击缓冲装置使用的磁流变弹性体颗粒为大小毫米级的颗粒，既可以在不施加磁场时进行被动阻尼控制，也可以在施加磁场时实现半主动控制，扩展了阻尼力的动态范围。

附图说明

图1为本发明装置整体结构的剖视图；

图2为本发明装置的活塞局部视图；

图3为本发明装置的缓冲阻尼通道视图；

图4为本发明装置的励磁线圈通电后活塞杆正行程的工作示意图；

图5为本发明装置的励磁线圈通电后活塞杆负行程的工作示意图；

图6为本发明装置的磁流变弹性体颗粒示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

参照图1～图6所示，本发明实施例的一种基于磁流变弹性体颗粒的活塞型冲击缓冲装置，所述活塞型冲击缓冲装置包括缸体1、活塞杆2、导向套3、端盖6、活塞(铁芯5、励磁线圈7和8)、磁流变弹性体颗粒4、控制线路9、控制器10。

所述缸体1内截面为圆形，所述端盖6设置于所述缸体1一端，所述导向套3设置于所述缸体1另一端，所述导向套3轴线处设置有通孔，所述活塞杆2穿过所述导向套3轴线的通孔。所述活塞由所述铁芯5、所述励磁线圈7和8组成，所述活塞设置于所述活塞杆2末端。所述活塞杆2轴线处设置有通孔通道，所述控制线路9通过所述活塞杆2轴线的通道连接到所述缸体1外的所述控制器10。所述缸体1内部设置有大小毫米级的磁流变弹性体颗粒4，所述的磁流变弹性体颗粒4大小远大于所述端盖6与所述缸体1、所述导向套3与所述缸体1、所述导向套3与所述活塞杆2的安装间隙。

在具体实施例中，参阅图4与图5，约定活塞向端盖6方向滑动为正行程，向导向套3方向滑动为负行程。在励磁线圈7和8未施加磁场的情况下，本发明可以作为颗粒阻尼缓冲器，缸体1内部的磁流变弹性体颗粒4受到挤压摩擦，起到缓冲吸能的作用。

在具体实施例中，参阅图3、图4与图5，通过励磁线圈7和8、控制线路9和控制器10可将本缓冲器转换为半主动控制缓冲器，在活塞周围产生磁场，处在活塞正反向行程前方区域12的磁流变弹性体颗粒主要起挤压式吸振，承受较大冲击，磁流变弹性体颗粒间的弹力、摩擦力、吸附力起到缓冲吸能的作用。处在活塞(铁芯5、励磁线圈7和8)与缸体1内壁的间隙形成的阻尼通道11中的磁流变弹性体颗粒受到挤压剪切，产生的摩擦力和吸附力进一步增大总阻尼力。

在一些实施方式中，所述励磁线圈7和8可以更换为两个永磁体，施加强度固定的磁场，将本缓冲器转换为被动控制缓冲器。

在一些实施方式中，所述励磁线圈7和8可以根据实际要求调节线圈匝数，也可以根据实际要求增减励磁线圈的数量。

在一些实施方式中，所述活塞杆2或导向套3或缸体1可以布置位移和速度传感器，根据外界冲击通过控制器10、控制线路9改变励磁线圈7和8的励磁电流，产生根据外界冲击变化的磁场，实现主动控制。

在一些实施方式中，端盖6可以通过焊接或螺栓或其他方式固定在缸体1上。

在一些实施方式中，导向套3可以通过焊接或螺栓或其他方式固定在缸体1上。

在一些实施方式中，铁芯5可以设计不同的形状，挤压磁流变弹性体颗粒4时产生不同的阻尼力分布。

如图6所示，所述磁流变弹性体颗粒4为通过在聚合物弹性体中分散大小微米级的铁磁性颗粒制成的大小毫米级的弹性体颗粒。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

技术特征：

1.一种基于磁流变弹性体颗粒的活塞型冲击缓冲装置，其特征在于，包括缸体、活塞杆、导向套、端盖、活塞、磁流变弹性体颗粒、励磁构件，所述磁流变弹性体颗粒为毫米级，填充于所述缸体内，所述端盖、导向套分别设置在缸体的两端；所述活塞杆通过所述导向套轴线处的通孔伸入所述缸体内与所述活塞固定连接，所述励磁构件设置于所述活塞上，所述活塞与所述缸体内壁之间具有形成阻尼通道的间隙。

2.根据权利要求1所述的基于磁流变弹性体颗粒的活塞型冲击缓冲装置，其特征在于，所述励磁构件为永磁体。

3.根据权利要求1所述的基于磁流变弹性体颗粒的活塞型冲击缓冲装置，其特征在于，所述励磁构件为励磁线圈。

4.根据权利要求3所述的基于磁流变弹性体颗粒的活塞型冲击缓冲装置，其特征在于，所述活塞杆轴线处有通道以布置控制线路连接控制器与所述励磁线圈。

5.根据权利要求4所述的基于磁流变弹性体颗粒的活塞型冲击缓冲装置，其特征在于，所述缸体为高磁导率的软磁材料构成，所述活塞杆由非铁磁材料构成。

6.根据权利要求2或4所述的基于磁流变弹性体颗粒的活塞型冲击缓冲装置，其特征在于，所述磁流变弹性体颗粒为在聚合物弹性体中分散大小微米级的铁磁性颗粒制成毫米级的弹性体颗粒。

技术总结
本发明公开了一种基于磁流变弹性体颗粒的活塞型冲击缓冲装置，包括：缸体、活塞杆、导向套、端盖、活塞、磁流变弹性体颗粒、控制线路和控制器，缸体内截面为圆形，一端布置有端盖，另一端布置有导向套，导向套轴线处有通孔，活塞杆通过导向套轴线通孔伸入缸体内部，活塞杆轴线处有通孔通道以布置控制线路，活塞杆末端连接着活塞，活塞由两组励磁线圈和铁芯组成，活塞外径小于缸体内径，缸体内填充有磁流变弹性体颗粒。本发明所述能量耗散装置利用可控磁流变弹性体颗粒提供了一种新型吸能耗散方案，解决了传统磁流变液阻尼器无法完全密封、颗粒沉降失效及对环境产生潜在污染等技术难题。

技术研发人员：温明富;李泽钦;牛小东;饶龙石;王誉乔;黎倩萍;章诗婷;张豪
受保护的技术使用者：汕头大学
技术研发日：2020.09.22
技术公布日：2021.01.01