一种阻尼通道间隙可调的新型高速冲击磁流变阻尼器的制作方法

本发明涉及一种磁流变阻尼器，尤其是一种阻尼通道间隙可调的新型高速冲击磁流变阻尼器，属于冲击防护系统技术领域。

背景技术：

磁流变液是在外加磁场作用下其自身黏性、塑性等流变特性发生急剧变化的材料，其基本特征是在外加磁场作用下能在瞬间(毫秒级)从自由流动的流体转变为半固体，呈现出可控的屈服强度，而且这种变化是可逆的。基于磁流变液制成的磁流变阻尼器是一种性能优良的半主动控制装置，其结构简单、响应迅速、阻尼力动态范围大、耐久性好，即使在控制系统失效的情况下依旧可充当被动控制器件，具有很强的可靠性。

在磁流变阻尼器的发展过程中，人们逐渐开始追求增大阻尼器的最大输出值以及阻尼力的动态可调范围，但现有的磁流变阻尼器结构一经确定其内部的阻尼通道间隙就无法发生改变，阻尼通道间隙直接影响着阻尼器的最大输出阻尼力以及阻尼力的动态可调范围，并且随着阻尼通道间隙的增大，对二者的影响出现效益背反现象。这就导致现有的磁流变阻尼器难以同时满足高阻尼力输出以及阻尼力的大范围动态调节。同时由于阻尼通道间隙的固定，在冲击防护中，随着冲击速度的增大，不可控黏滞阻尼力增大，超过负载的伤害极限，极大限制了磁流变阻尼器的冲击防护领域的应用。因此，设计一款阻尼通道间隙可调的磁流变阻尼器是本行业急需解决的问题，同时这也有利于拓宽磁流变阻尼器的工程应用范围。

技术实现要素：

本发明的目的是为解决现有磁流变阻尼器在高速冲击下不可控黏滞阻尼力的问题，本发明结合磁流变阻尼器的实际使用要求，提出了一种阻尼通道间隙可调的新型高速冲击磁流变阻尼器。该新型高速冲击磁流变阻尼器阻尼通道间隙由活动阀芯外壁与右侧磁极、绕线筒以及左侧磁极的内壁共同构成，活动阀芯在左右腔室的压差以及弹簧预紧力的作用下可以沿着右侧活塞杆移动，进而使得阻尼通道间隙发生改变。该新型磁流变阻尼器可以实现在高速冲击下输出较小的不可控黏滞阻尼力。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种阻尼通道间隙可调的新型高速冲击磁流变阻尼器，包括缸体、缸盖、底座、右侧活塞杆、左侧活塞杆、右侧活塞端盖、左侧活塞端盖、活塞套筒、右侧磁极、左侧磁极、绕线筒、励磁线圈、活动阀芯及弹簧；

所述缸体为中空结构，缸体右端设有中心通孔一，缸体左端为敞口端，所述缸盖密封安装在缸体左端，缸盖设有中心通孔二，所述底座左端设有中心通孔三，底座右端为敞口端，缸体左端与底座右端旋合连接；所述右侧活塞杆右端密封穿过缸体右端的中心通孔一，右侧活塞杆左端设置在缸体内，右侧活塞杆左端为阶梯轴结构，所述右侧活塞端盖与右侧活塞杆的阶梯轴旋合连接；所述左侧活塞杆密封穿过缸盖的中心通孔二，且左侧活塞杆右端与右侧活塞杆左端旋合连接，左侧活塞杆右端与左侧活塞端盖旋合连接，右侧活塞端盖及左侧活塞端盖均与缸体内壁滑动密封连接，左侧活塞端盖与缸盖之间形成腔室一，右侧活塞端盖与缸体右端之间形成腔室二，左侧活塞端盖右端设有右台肩孔，右侧活塞端盖左端设有左台肩孔，所述活塞套筒为圆柱筒壁式结构，活塞套筒外表面两端分别与右侧活塞端盖左台肩孔以及左侧活塞端盖右台肩孔装配连接，在右侧活塞端盖及左侧活塞端盖的作用下实现定位与夹紧；所述活塞套筒内壁分别与所述右侧磁极外圆周面、绕线筒外圆周面、左侧磁极外圆周面间隙配合，绕线筒设置在左侧磁极及右侧磁极之间，绕线筒外圆周面上缠绕有励磁线圈；左侧磁极、绕线筒及右侧磁极内部均为圆锥孔式空腔，且三者锥度相同，左侧磁极、绕线筒及右侧磁极依次相贴靠设置，右侧磁极右侧端面与右侧活塞端盖相贴靠设置，左侧磁极与左侧活塞端盖相贴靠设置，所述活动阀芯外形为圆锥形，其锥度与左侧磁极、绕线筒及右侧磁极的圆锥孔锥度相同，活动阀芯中部设有中心通孔四，所述活动阀芯的中心通孔四与右侧活塞杆左端的细轴间隙配合，活动阀芯套装在左侧磁极、绕线筒及右侧磁极的圆锥孔内，由活动阀芯外圆锥面、右侧磁极内圆锥孔、绕线筒内圆锥孔以及左侧磁极内圆锥孔共同构成阻尼通道；右侧活塞端盖的端面上设有多个通孔一，右侧活塞端盖通过多个通孔一与阻尼通道及腔室二相通，所述左侧活塞端盖的端面上设有多个通孔二，左侧活塞端盖通过多个通孔二与阻尼通道及腔室一相通；所述弹簧套装于右侧活塞杆左端的细轴上，弹簧两端与右侧活塞杆阶梯轴端面以及活动阀芯右端面相接触；缸体内充有磁流变液。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：本发明的阻尼通道间隙可调的新型高速冲击磁流变阻尼器在受到高速冲击时能够输出较小不可控黏滞阻尼力。当阻尼器受到方向向左且速度较快的冲击时，左右腔室压差瞬间增大，推动活动阀芯向右侧移动，致使阻尼通道间隙变大，对阻尼通道间隙较敏感的黏滞阻尼力部分迅速减小，使得新型阻尼器在高速冲击工况下能够输出较小不可控黏滞阻尼力。

附图说明

图1是本发明一种阻尼通道间隙可调的新型高速冲击磁流变阻尼器装配图；

图2是右侧活塞端盖俯视图；

图3是图2的a-a剖视图；

图4是右侧磁极的轴测图；

图5是右侧磁极的剖视图；

图6是绕线筒的轴测图；

图7是绕线筒的剖视图；

图8是左侧磁极的轴测图；

图9是左侧磁极的剖视图；

图10是活动阀芯的轴测图；

图11是活动阀芯的剖视图；

图12是活塞套筒的轴测图

图13是活塞套筒的剖视图；

图14是右侧活塞杆局部剖视图；

图15是本发明励磁线圈通电时的磁力线分布示意图；

图16是本发明活动阀芯移动至左端限位位置时阻尼通道示意图；

图17是本发明活动阀芯移动至右端限位位置时阻尼通道示意图；

图18是图1的b处局部放大图；

图19是图1的c处局部放大图；

图20是图1的d处局部放大图。

附图标记，1-底座，2-缸盖，3-缸体，4-左侧活塞杆，5-左侧活塞端盖，6-左侧磁极，7-右侧磁极，8-右侧活塞端盖，9-右侧活塞杆，10-密封圈一，11-弹簧，12-密封圈三，13-绕线筒，14-励磁线圈，15-活塞套筒，16-活动阀芯、17-密封圈四，18-密封圈二，ⅰ-腔室一，ⅱ-腔室二，19-盲孔，20-穿线孔。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明旨在对本申请提供进一步的说明，除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1-图14、图18-图20所示，本实施方式披露了一种阻尼通道间隙可调的新型高速冲击磁流变阻尼器，包括缸体3、缸盖2、底座1、右侧活塞杆9、左侧活塞杆4、右侧活塞端盖8、左侧活塞端盖5、活塞套筒15、右侧磁极7、左侧磁极6、绕线筒13、励磁线圈14、活动阀芯16及弹簧11；

所述缸体3为中空结构，缸体3右端设有中心通孔一，缸体3左端为敞口端，所述缸盖2密封安装在缸体3左端，缸盖2设有中心通孔二，所述底座1左端设有中心通孔三，底座1右端为敞口端，缸体3左端与底座1右端旋合连接(实现缸体3与缸盖2的夹紧)；所述右侧活塞杆9右端密封穿过缸体3右端的中心通孔一，右侧活塞杆9左端设置在缸体3内，右侧活塞杆9左端为阶梯轴结构，所述右侧活塞端盖8与右侧活塞杆9的阶梯轴旋合连接；所述左侧活塞杆4密封穿过缸盖2的中心通孔二，且左侧活塞杆4右端与右侧活塞杆9左端旋合连接，左侧活塞杆4右端与左侧活塞端盖5旋合连接，右侧活塞端盖8及左侧活塞端盖5均与缸体3内壁滑动密封连接，左侧活塞端盖5与缸盖2之间形成腔室一ⅰ，右侧活塞端盖8与缸体3右端之间形成腔室二ⅱ，左侧活塞端盖5右端设有右台肩孔，右侧活塞端盖8左端设有左台肩孔，所述活塞套筒15为圆柱筒壁式结构，活塞套筒15外表面两端分别与右侧活塞端盖8左台肩孔以及左侧活塞端盖5右台肩孔装配连接，在右侧活塞端盖8及左侧活塞端盖5的作用下实现定位与夹紧；所述活塞套筒15内壁分别与所述右侧磁极7外圆周面、绕线筒13外圆周面、左侧磁极6外圆周面间隙配合，绕线筒13设置在左侧磁极6及右侧磁极7之间，绕线筒13外圆周面上缠绕有励磁线圈14；左侧磁极6、绕线筒13及右侧磁极7内部均为圆锥孔式空腔，且三者锥度相同，左侧磁极6、绕线筒13及右侧磁极7依次相贴靠设置(在右侧活塞端盖8、活塞套筒15与左侧活塞端盖5的共同作用下实现定位与夹紧)，右侧磁极7右侧端面与右侧活塞端盖8相贴靠设置，左侧磁极6与左侧活塞端盖5相贴靠设置，所述活动阀芯16外形为圆锥形，其锥度与左侧磁极6、绕线筒13及右侧磁极7的圆锥孔锥度相同，活动阀芯中部设有中心通孔四，所述活动阀芯16的中心通孔四与右侧活塞杆9左端的细轴间隙配合(使活动阀芯16可在右侧活塞杆9上自由滑动)，活动阀芯16套装在左侧磁极6、绕线筒13及右侧磁极7的圆锥孔内，由活动阀芯16外圆锥面、右侧磁极7内圆锥孔、绕线筒13内圆锥孔以及左侧磁极6内圆锥孔共同构成阻尼通道；右侧活塞端盖8的端面上设有多个通孔一(优选多个通孔一的数量为6个，且6个通孔一沿右侧活塞端盖8的圆周均布设置，腔室二ⅱ内的磁流变液通过通孔一流入阻尼通道，右侧活塞端盖8通过多个通孔一与阻尼通道及腔室二ⅱ相通，所述左侧活塞端盖5的端面上设有多个通孔二(优选多个通孔二的数量为6个，且6个通孔二沿左侧活塞端盖5的圆周均布设置)，左侧活塞端盖5通过多个通孔二与阻尼通道及腔室一ⅰ相通；所述弹簧11套装于右侧活塞杆9左端的细轴上，弹簧11两端与右侧活塞杆9阶梯轴端面以及活动阀芯16右端面相接触；缸体3内充有磁流变液。

所述左侧活塞端盖5的结构尺寸与右侧活塞端盖8完全一致。

右侧磁极7的左端面与绕线筒13的右端面尺寸相同，绕线筒13的左端面与左侧磁极6的右端面尺寸相同。

进一步的是：如图1所示，所述缸体3右端的中心通孔一内壁设有环槽一，环槽一的数量为两个，两个所述环槽一内均安装有密封圈一10(保证右侧活塞杆9与缸体3的密封性，使缸体3内部形成密闭腔室)；缸体3左端外圆周面设有外螺纹，底座1右端设有台肩孔，底座1右端的台肩孔内壁设有内螺纹，缸体3左端的外螺纹与底座1右端的内螺纹旋合连接。

进一步的是：如图1、图18所示，所述缸盖2右端设有凸台，缸盖2的中心通孔二内壁与缸盖2的凸台外壁均设有环槽二，所有所述环槽二内均安装有密封圈二18(保证缸盖2的密封)。

进一步的是：如图1、图14所示，所述右侧活塞杆9左端的阶梯轴外壁设有外螺纹，所述右侧活塞端盖8设有中心螺纹孔一，右侧活塞端盖8的中心螺纹孔一与右侧活塞杆9的阶梯轴旋合连接。

进一步的是：如图1所示，所述左侧活塞杆4右端设有中心螺纹盲孔，所述右侧活塞杆9左端外壁设有外螺纹，右侧活塞杆9左端与左侧活塞杆4所述中心螺纹盲孔旋合连接。左侧活塞杆4以及右侧活塞端盖8分别对活动阀芯16起到限位作用。

进一步的是：如图14所示，所述右侧活塞杆9右端设有盲孔19，右侧活塞杆9侧壁设有与盲孔19相通的穿线孔20，所述励磁线圈14导线由穿线孔20进入，由所述盲孔19引出。

进一步的是：如图1所示，所述左侧活塞杆4右端外壁设有外螺纹，左侧活塞端盖5设置中心螺纹孔二，左侧活塞杆4右端与左侧活塞端盖5的中心螺纹孔二旋合连接。

进一步的是：如图1-图3所示，所述右侧活塞端盖8外圆周面设有环槽三，所述环槽三内安装有密封圈三12。保证右侧活塞端盖8与腔室二ⅱ的密闭性。

进一步的是：如图1、图所示，所述左侧活塞端盖5外圆周面设有环槽四，所述环槽四内安装有密封圈四17(保证左侧活塞端盖5与缸体3的滑动密封)。

进一步的是：如图1所示，所述缸体3、缸盖2、底座1、右侧活塞端盖8、左侧活塞端盖5及绕线筒13均为非导磁部件，材质均为不锈钢；所述活塞套筒15、活动阀芯16、右侧磁极7、左侧磁极6、右侧活塞杆9及左侧活塞杆4均为导磁部件，材质均为10号钢。绕线筒13采用不锈钢材质，其磁阻较大，能够避免磁路通过绕线筒13形成回路，影响阻尼通道间隙处的磁场强度。

如图15所示，当所述励磁线圈14通电时会在其周围产生如图10所示磁场，磁感线通过阻尼通道，在磁场作用下阻尼通道内部的磁流变液中磁性颗粒将相互连接形成磁链，进而使磁流变液从牛顿流体状态瞬间转变成半固体状态，液体的剪切应力大幅提高，致使磁流变液体在阻尼通道内流动时所受到的阻力大大增加。液体所受阻尼力包括黏滞阻尼力部分与库仑阻尼力两部分，其中库伦阻尼力会随着磁场的增强而逐渐增大，直至磁场达到内部磁性颗粒的磁饱和强度后，库伦阻尼力达到最大值，可以通过调节励磁线圈14中电流的大小来控制磁场的强弱，进而可以实现对阻尼力大小的调节；黏滞阻尼力部分与阻尼通道间隙密切相关，其会随着阻尼通道间隙的增大而逐渐减小。库仑阻尼力部分影响着磁流变阻尼器的阻尼力动态可调范围，黏滞阻尼力部分影响着磁流变阻尼器的阻尼力最小输出值。

如图16所示，当活塞杆(指右侧活塞杆9和左侧活塞杆4)向右侧移动时，缸体3内部的磁流变液将由腔室二ⅱ沿着箭头指示的通道流向腔室一ⅰ。本发明提出的磁流变阻尼器其阻尼通道由所述右侧磁极7、绕线筒13与左侧磁极6的内壁以及活动阀芯16外壁共同构成。当液体沿着圆锥形阻尼通道流动时，腔室一ⅰ和腔室二ⅱ的压力差会对活动阀芯16表面产生一个轴向力与一个径向力，由于活动阀芯16设计为回转体结构，两侧产生的径向力会相互抵消，而轴向力会对活动阀芯16产生一个方向向左的推动力。在低速状态下，弹簧11预紧力大于液体产生的轴向作用力，活动阀芯16在弹簧11预紧力作用下移动至最左端(左侧活塞杆4起限位作用)，此时阻尼通道间隙最小。

如图17所示，当活塞杆(指右侧活塞杆9和左侧活塞杆4)向左侧移动时，缸体3内部的磁流变液将由腔室一ⅰ沿着箭头指示的通道流向腔室二ⅱ。在高速冲击状态下，磁流变液体产生的轴向力大于弹簧11预紧力，活动阀芯16在轴向力的作用下克服弹簧11预紧力向右侧移动(右侧活塞端盖8启到限位作用)，阻尼通道间隙增大，使得黏滞阻尼力减小，从而使本发明的新型高速冲击磁流变阻尼器能在高速冲击工况下输出较小阻尼力。因此本发明所提出的阻尼通道间隙可调的新型高速冲击磁流变阻尼器可以在高速下输出较小的不可控阻尼力，尤其适合应用于着陆器着陆系统、直升机座椅抗坠毁系统、飞机起落架以及车辆悬架等领域。