一种磁流变泥阻尼器的制作方法

本发明涉及一种磁流变泥阻尼器，属于隔减振装置技术领域。

背景技术：

随着国家的发展、生活水平的提高，高层建筑、高耸结构、大跨结构等重要性结构与日俱增。在动力荷载(如强风和地震)作用下，这些结构会产生比较大的振动，影响到结构的正常使用和安全，如何减小结构的风振或地震反应是一个前沿且重要的课题。结构振动控制是一种新型的抗震措施，即通过在结构中设置减震或隔震装置来消耗或隔离振动能量，或者施加外部的能量以抵消外部激励对结构的作用。磁流变泥是利用磁流变材料的剪切屈服强度随外加磁场强弱而变化的特性制作的半主动控制装置，由于其功耗低、可控制、出力大、时滞小，既有被动控制的稳定性，又有主动控制的可调性特点，得到科研工作者的青睐，成为研究热点。

磁流变泥阻尼器的可调性，是通过对其中的磁流变泥施加变化的磁场，使其在塑性体-固体之间逆变来实现的。磁流变泥作为一种新型磁流变材料，为实现这种逆变特性，一般由导磁颗粒、非导磁塑性基体及一些外加剂组成。与磁流变液相比，磁流变泥有着较好的抗沉降性以及较大的零场粘度。在零磁场情况下，磁流变泥处于一种塑性状态，其粘度、硬度均大于磁流变液的相应指标。鉴于目前国内外对磁流变泥的研究较少，对磁流变泥阻尼器的研究也很少，普通的磁流变阻尼器的构造也并不适用于磁流变泥，因为磁流变泥的高粘度虽然带来了优良的抗沉降性但也会使线圈更易磨损。磁流变泥相比于磁流变液，由于其高粘度同样需要更为敏感的匀强磁场来调控。目前存在的这些问题使得磁流变泥阻尼器在实际应用中受到了很大的限制。

技术实现要素：

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种磁流变泥阻尼器，该磁流变泥阻尼器具有铁芯可替换、可产生较大匀强可调磁场、耐久性好的优点。

发明内容：为解决上述技术问题，本发明所采用的技术手段为：

一种磁流变泥阻尼器，由筒状缸体、位于缸体内的活塞以及嵌入活塞中且与活塞相互契合的铁芯组成；所述缸体内填充有磁流变泥；所述铁芯上缠绕有励磁线圈，铁芯在与励磁线圈产生磁场的垂直方向上设置有贯穿铁芯的通孔结构i，所述通孔结构i与活塞上的通孔结构ii连通形成磁流变泥通道；活塞两侧对称设有拉杆，拉杆伸出缸体外且与缸体封盖密封连接；铁芯上的励磁线圈通过拉杆内的孔道与外界电源连接。

其中，所述磁流变泥通道内铺设有钢管，钢管通过环氧树脂固定在磁流变泥通道中。

其中，磁流变泥通道有多个，分别设置在铁芯的上下两端。

其中，所述缸体两端设有缸体封盖，缸体与缸体封盖通过内外螺纹相互配合连接。

其中，所述缸体上设有磁流变泥灌注孔，灌注孔上带有密封装置。

相比于现有技术，本发明技术方案具有的有益效果为：

首先，本发明磁流变泥阻尼器中磁流变泥的流动通道垂直于励磁线圈(产生磁场的方向)，该流动通道位于铁芯和线圈内部，铁芯内部磁场为匀强磁场，从而调控效果好，增大了有效工作区域，提高了阻尼器的可调性；

其次，本发明磁流变泥阻尼器通过将励磁线圈从活塞外部调整到活塞内部，且线圈环绕方向变为水平方向，能够有效避免高粘度磁流变泥直接与励磁线圈接触，防止线圈的破坏，同时铁芯也不直接受力，增加了其耐久性；

再者，本发明磁流变泥阻尼器磁流变泥的流动通道不再是活塞与缸体的间隙，而是活塞内的两个细小狭长的圆形孔道，这样能够提高阻尼器的出力；

最后，本发明磁流变泥阻尼器采用带励磁线圈的铁芯和活塞分体设计，利于具有不同励磁能力线圈的替换，可依据应用场合的不同有效改变磁流变泥阻尼器的力学特性，从而拥有广泛的适用范围；发明磁流变泥阻尼器相同尺寸下将具有更大的出力和更好的可调性。

附图说明

图1为本发明磁流变泥阻尼器轴向剖面示意图；

图2为本发明磁流变泥阻尼器中铁芯的结构示意图；

图3为本发明磁流变泥阻尼器中活塞的侧视图；

图4为本发明磁流变泥阻尼器中活塞的俯视图。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。

如图1～4所示，本发明磁流变泥阻尼器，由筒状缸体4、位于缸体4内的活塞7以及嵌入活塞7中且与活塞7相互契合的铁芯9组成；缸体4内填充有磁流变泥；活塞7及铁芯9四周与缸体4内壁严密契合，磁流变泥无法从活塞7及铁芯9与缸体4的缝隙之间流动；铁芯9上缠绕有励磁线圈10，铁芯9在与励磁线圈10产生磁场的垂直方向上，设置有贯穿铁芯的通孔结构i12，通孔结构i12与活塞7上的通孔结构ii6连通形成磁流变泥通道13，磁流变泥通道13内铺设有钢管8，钢管8通过环氧树脂固定在磁流变泥通道13中，磁流变泥从磁流变泥通道13内钢管8中穿越流动；活塞7两侧对称设有拉杆1，拉杆1伸出缸体4外且与缸体封盖3的连接处采用密封胶密封连接；铁芯9上的励磁线圈10通过拉杆1内的孔道2与外界电源连接；缸体4两端设有缸体封盖3，缸体4与缸体封盖3通过内外螺纹相互配合连接；缸体4上设有磁流变泥灌注孔11，灌注孔11用于磁流变泥的灌入缸体4和倒出缸体4，灌注孔11上带有密封装置。磁流变泥通道13可以有多个，分别设置在铁芯9的上下两端。

活塞拉杆1内包含放置电线的拉杆孔道2，用于给铁芯9上的线圈10通电；活塞7及铁芯9在缸体4中运动往复运动，缸体4内部空间5用于填装磁流变泥，缸体封盖3与缸体4通过螺纹拧紧连接为整体，并涂以密封胶；活塞拉杆1与缸体封盖3连接处同样涂以密封胶进行密封，活塞7与缸体4严密契合，采用电工纯铁制成的铁芯9两端制成圆弧形同样和缸体4(外壳)严密契合。活塞7与铁芯9通过圆柱形空心钢管8连接，钢管8与通孔结构ii6和铁芯9内通孔结构i12涂以环氧树脂连接固定，圆柱形钢管8兼作磁流变泥的通道，铁芯9中部绕制通电线圈10，线圈10通过拉杆孔道2与外界接通电源，实现对阻尼器内部的磁场控制；磁流变泥通过缸体4上的两个灌注孔11灌注或取出。

本发明磁流变泥阻尼器在承受外荷载(振动)时，活塞7以及拉杆1将在缸体4(缸体4为金属制作而成)中来回往复运动，缸体4内腔5中的磁流变泥将会受迫在活塞7两侧通过磁流变泥通道13来回运动，在运动过程中，活塞7需克服磁流变泥的阻尼力做功而消耗能量，从而起到减震的效果。根据实际情况，可通过调整线圈10内的电流大小来改变磁流变泥剪切屈服强度，从而改变阻尼力。一般线圈缠绕50～5000圈，线圈直径0.1～2mm。

本发明磁流变泥阻尼器中，钢管8依次贯通活塞7上的通孔结构ii6和铁芯9内的通孔结构i12，一方面起到连接铁芯9与活塞7的作用，另一方面也兼作为磁流变泥的通道。铁芯9凸起部分与缸体4(外壳)和活塞7内壁严密契合，铁芯9中部颈缩部分绕有多层线圈，匝数由出力需求而定，绕制线圈后的铁芯9直径不得超过铁芯9两侧凸起部分直径，从而确保圆柱状电磁铁芯9能够插入活塞7的孔洞中。这种构造可以保证线圈10与铁芯9在活塞7往复运动过程中不直接受力，从而有效解决磁流变泥高粘度对线圈10带来的磨损以及铁芯9的耐久性问题。磁流变泥通过钢管8垂直于线圈10所产生的磁场方向，线圈10在铁芯9内的通孔结构i12中形成匀强磁场，且磁力线方向垂直于磁流变泥运动方向，磁流变泥中铁磁性颗粒所形成的磁性链能有效阻碍磁流变泥的运动，因此该阻尼器拥有较大的有效工作区域和很好的可调性。

本发明磁流变泥阻尼器很好的避免了铁芯9以及线圈10与磁流变泥直接接触，可有效避免线圈10和铁芯9因磁流变泥运动而磨损，线圈10缠绕方向与磁流变泥运动方向平行，因此铁芯9内磁流变泥通道中的匀强磁场与通道方向垂直，使得整个铁芯9内的通道均为有效工作区域，且线圈10内部磁感线密集，磁场调控效果好，这种构造结合磁流变泥的高粘度可以获得更大的出力；另外，根据实际情况的需要，可更换绕有不同线圈匝数的铁芯来获得不同的最大出力，整个装置的效率较高，拥有较大的出力以及调控范围，且拥有良好的耐久性。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。