本发明涉及阻尼器的技术领域，特别是涉及一种巨电流变液阻尼器。
背景技术：
电流变体是由高介电常数的小颗粒分散在低介电常数的溶剂中形成的悬浮液体。这种悬浮液体在外加电场作用下可以在毫秒级的瞬间使固体颗粒极化而相互作用，形成平行于电场的链状或者柱状结构，从而使液体表现为具有一定屈服应力的类似固体的本构状态，使表观粘度增大几个数量级，这种使流体改变状态的效应叫做电流变效应。
电流变阻尼器是一种应用非常广泛的消能减振控制装置，可用于机械、建筑等领域。其控制机理是通过对阻尼器中的电流变效应，将结构的部分振动能量通过阻尼材料耗散掉，达到缓解外载的冲击、减小结构振动、保护结构安全的目的。
巨电流变液是由可极化介电微粒均匀分散于巨电流变液的基液中形成的一种悬浮液，当对其施加电场时，其粘度、剪切强度等能瞬时变化，粘度、强度等大小随电场调节，可连续大范围内调节，可达到几个数量级，由低粘度流体可转换为高粘度流体，甚至固体。当外加电场撤去以后，可以在毫秒时间内恢复到流体状态，这种介于液体和固体的属性瞬间可控、可逆、可连续的转变，能通过电场实现力矩的可控传递和机构的在线无级、可逆控制，能替代传统的电极机械转换元器件，在机电一体化的自适应控制机构工业领域有着广泛的应用前景，特别在国防建设、交通工具、液压设备、机械制造业、传感器技术等领域具有更为广阔的应用基础和应用需求，是阻尼减振领域发展急需的关键材料之一。
根据香港科技大学温维佳教授所做的研究工作，目前研制的新型巨电流变液在5kv/mm的电场强度下可以达到130kpa以上的屈服强度，完全可以满足工程需要。但是，这种新型的巨电流变液的粘滞系数仅为普通电流变液的1/10，仅仅为0.1pa·s，而一般的电流变液的粘滞系数为1pa·s。因此，同样条件下，普通电流变液提供的粘滞阻尼力远远大于新型巨电流变液提供的粘性阻尼力。
各种建筑或机械结构在服役过程中，振动或冲击载荷会严重影响其安全性及使用寿命。在上述结构上安装可以耗能减振的阻尼器件是减小其振动或冲击响应、增加其安全性和稳定性的有效手段。传统的被动控制阻尼器(如液压阻尼器)仅能提供不可调节的阻尼力，其振动控制效果不理想。采用电/磁流变体制备的智能阻尼器，可以通过对电/磁场强度的调节来根据工况实时连续地调节阻尼力，从而实现结构振动或冲击的主动及半主动控制，更好地防止结构的失效破坏。相对于磁流变阻尼器，以巨电流变体为核心材料的电流变阻尼器具有稳定性高、结构简单、阻尼力调节范围大、响应快等优点。
根据工作原理，电流变阻尼器分为剪切模式、流动模式和复合模式。在实际工程中，通常要求电流变阻尼器能提供较大的阻尼力，这使得采用传统结构设计的电流变阻尼器体积和质量较大。此外，电流变液与阻尼器电极板之间的滑移制约了电流变体性能的充分发挥，导致实际阻尼力小于理论阻尼力。因此，急需开发一种体积较小、阻尼力较大、极板处无滑移、结构简单的新型电流变阻尼器，以满足工业发展的需要。
理论和实验表明：在实际工程中，我们更需要一种既能在被动控制(零场、满场)，还能在半主动和主动控制领域发挥较好效果的阻尼器，这就要求这种阻尼器无论是在被动控制还是在半主动/主动控制中均具有较适宜的粘滞阻尼力，并提供较大的屈服应力。
然而，目前关于阻尼器的结构设计与应用的研究比较少，其进展滞后于巨电流变液材料本身特性的研究。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种巨电流变液阻尼器，以解决上述现有技术存在的问题，使阻尼通道的面积增加，降低巨电流变液与极板表面间的滑移，具有构造简单、响应速度快、质量轻、体积小、阻尼力大等优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种巨电流变液阻尼器，包括活塞筒、活塞杆、活塞和定极板，所述活塞为两个，两个所述活塞均设置在所述活塞杆下端，所述活塞杆和所述活塞位于所述活塞筒内，所述活塞筒上端与上端盖密封连接，所述活塞筒下端与下端盖密封连接，所述活塞杆上端穿过所述上端盖且与所述上端盖密封连接，所述活塞筒内充满巨电流变液，所述定极板穿过所述活塞，所述定极板的上端与所述上端盖连接，所述定极板的下端与所述下端盖连接，所述活塞能够与所述定极板相对滑动，所述活塞杆接电源正极或负极，所述环形电极板接电源负极或正极，所述活塞杆、所述活塞和所述定极板均由导电材料制成。
优选的，所述定极板为至少两个截面成劣弧状的电极板，所述活塞上设有与所述定极板相匹配的穿板孔。
优选的，所述定极板以所述活塞杆为中心均布，所有所述定极板彼此独立。
优选的，所述定极板的外壁与所述穿板孔的内壁之间留有1mm-3mm的间隙。
优选的，所述活塞杆上设有一凸台，其中一个所述活塞设置于所述凸台一侧，另一个所述活塞设置于所述凸台另一侧，两个所述活塞分别通过一螺母进行固定。
优选的，所述活塞杆的上端还贯穿一轴承组件，所述轴承组件包括轴承座、轴承和轴承端盖，所述轴承座通过螺栓固定于所述上端盖上，所述活塞杆通过所述轴承与所述轴承座滑动连接，所述轴承端盖与所述轴承座密封连接。
优选的，所述上端盖上设置有一进液孔和一导线孔，所述进液孔用橡胶塞封堵，所述导线孔用穿线塞封堵。
优选的，所述定极板的表面设有若干个微孔凹坑。
优选的，所述下端盖上设置有一与所述定极板相匹配的凸起，所述定极板底部通过螺栓与所述凸起连接，所述定极板上部与所述上端盖卡接。
优选的，所述上端盖和下端盖与所述活塞筒之间以及所述活塞杆与所述上端盖之间均设置有密封圈。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
1.本发明双活塞使电极的相对面积增大，阻尼效果更加明显。
2.本发明采用巨电流变液作为活塞筒内的填充液体，阻尼器的稳定性高、响应快，产生的阻尼力可调节范围大。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明巨电流变液阻尼的结构示意图；
图2为本发明巨电流变液阻尼器的三维结构示意图；
图3为本发明图1中a-a的剖视图；
图4为本发明图1中b-b的剖视图；
图5为本发明巨电流变液阻尼器活塞和定极板的结构示意图；
图6为本发明巨电流变液阻尼器上端盖的结构示意图；
其中：1-活塞杆，2-活塞，3-下端盖，4-密封圈，5-定极板，6-螺栓，7-螺母，8-活塞筒，9-垫片，10-上端盖，11-轴承座，12-橡胶垫圈，13-橡胶塞，14-穿线塞，15-轴承端盖，16-轴承。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种巨电流变液阻尼器，以解决现有技术存在的问题，使阻尼通道的面积增加，降低巨电流变液与极板表面间的滑移，具有构造简单、响应速度快、质量轻、体积小、阻尼力大等优点。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-图6所示：本实施例提供了一种巨电流变液阻尼器，包括活塞筒8、活塞杆1、活塞2和定极板5。本实施例中的活塞2为两个，两个活塞2均设置在活塞杆1下端。活塞2的个数还可以设置为多个，活塞杆1和活塞2位于活塞筒8内，其中活塞2的外周壁与活塞筒8内壁间留有空隙不接触。活塞筒8上端与上端盖10密封连接，活塞筒8下端与下端盖3密封连接，活塞杆1上端穿过上端盖10且与上端盖10密封连接，活塞筒8内充满巨电流变液。定极板5穿过活塞2，定极板5的上端与上端盖10连接，定极板5的下端与下端盖3连接，活塞2能够与定极板5相对滑动，活塞杆1接电源正极或负极，环形电极板接电源负极或正极，活塞杆1、活塞2和定极板5均由导电材料制成，活塞2与活塞杆1连接，可以带相同的电。其中，采用双层活塞，使产生电场的相对面积增大，阻尼效果更明显；采用巨电流变液这种材料，阻尼器的稳定性很高、产生的阻尼力的可调节范围大、响应快。
具体的，上端盖10和下端盖3通过螺栓6、垫片9与活塞筒8连接，本实施例中垫片9为平垫片。上端盖10和下端盖3与活塞筒8之间以及活塞杆1与上端盖10之间均设置有密封圈4，充分保障活塞筒8内的密封。
定极板5为至少两个截面成劣弧状的电极板，活塞2上设有与定极板5相匹配的穿板孔，穿板孔之间独立不连通。劣弧状的电极板的设置可以增加施加电场的电极面积，采用环形面的电极板的形式，使环形电极面的内侧和外侧均与活塞2形成电极之间的空隙，在有限的空间内形成了两层阻尼通道，使阻尼通道的面积增大，阻尼效果更佳。定极板5以活塞杆1为中心均布，所有定极板5彼此独立不碰触。其中，定极板5的表面设有若干个微孔凹坑，采用表面凹坑化处理的极板，可以显著降低巨电流变液与极板表面间的滑移，阻尼效果更佳。定极板5的外壁与穿板孔的内壁之间留有1mm-3mm的间隙，保障活塞2无摩擦地移动。
活塞杆1上设有一凸台，其中一个活塞2设置于凸台一侧，另一个活塞2设置于凸台另一侧，两个活塞2分别通过一螺母7进行固定。凸台用于对两个活塞2的靠中间的两个端面限位，螺母7用于两个活塞2的另两个端面进行固定和限位，而且螺母7的使用便于活塞2的安装和拆卸。
活塞杆1的上端还贯穿一轴承组件，轴承组件包括轴承座11、轴承16和轴承端盖15，轴承座11通过螺栓6固定于上端盖10上，活塞杆1通过轴承16与轴承座11滑动连接，轴承16优选为直线轴承，轴承端盖15与轴承座11密封连接。轴承座11和上端盖10之间设置有橡胶垫圈12进行密封。
上端盖10上设置有一进液孔和一导线孔，进液孔用橡胶塞13封堵，导线孔用穿线塞14封堵，充分保障活塞筒8的密封性。下端盖3上设置有一与定极板5相匹配的凸起，定极板5底部通过螺栓6与凸起连接，定极板5上部与上端盖10卡接。本实施例中上端盖10上设置有凹槽，定极板5上设置有与凹槽匹配的卡接部。
本发明的工作原理如下：
活塞筒8中装满巨电流变液后，用橡胶塞13进行封堵密封，活塞杆1可以通过连接销等部件与需要减振的装置相连，活塞杆1在需要减振装置的带动下做上下往复运动。在活塞2上连接电源正极或负极，使活塞2及活塞杆1都带正电或负电，在定极板5连接电源负极或正极，使定极板5带负电或正电。如此，在活塞2和活塞杆1与定极板5之间就形成了电场，活塞2和定极板5之间的巨电流变液就会在活塞2和定极板5所产生的电场的作用下，巨电流变液的流变性能瞬间因电场的改变而发生改变，粘度增加、阻尼系数变大。当活塞2上下往复运动时，电场就对其中的巨电流变液产生剪切阻尼作用力；因活塞2运动而使活塞筒8内的巨电流变液产生流动，进而电场就对其中的巨电流变液产生流动阻尼作用力。
本实施例应用了巨电流变液的剪切强度可以随外加电压强度变化而变化的特性，应用在减振装置中的减振效果良好。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。