[發(fā)明專利]非對稱可控阻尼特性的磁流變阻尼器

有效

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• 申請日: 2013-06-19
• 公開（公告）號: CN103352956A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王代華;劉鵬飛
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: F16F9/53
• 分類號: F16F9/53;F16F9/34;F16F9/36
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11129
• 代理人: 謝殿武

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種振動控制裝置，尤其涉及一種非對稱可控阻尼特性的磁流變阻尼器。

背景技術(shù)

阻尼器分為被動、半主動和主動三種。普通被動阻尼器不能根據(jù)外部載荷的變化調(diào)節(jié)阻尼力大小。主動控制系統(tǒng)是用傳感器來獲取外部載荷變化以便讓系統(tǒng)輸出正確的阻尼力大小，整個系統(tǒng)比較復(fù)雜。而現(xiàn)今越來越受到人們重視的磁流變技術(shù)及其半主動控制，很好的結(jié)合了被動與主動的優(yōu)點，能夠根據(jù)需要調(diào)節(jié)阻尼器的輸出阻尼力。

磁流變阻尼器是近二十年出現(xiàn)的一種用于半主動控制懸架的減振器件。磁流變阻尼器是磁流變技術(shù)應(yīng)用的最為廣泛的器件。基于磁流變技術(shù)的磁流變阻尼器具有結(jié)構(gòu)簡單、阻尼力連續(xù)且逆順可調(diào)，而且阻尼力可調(diào)范圍大、響應(yīng)快、穩(wěn)定性優(yōu)良以及可與微機(jī)控制結(jié)合等特點。所以磁流變阻尼器在半主動懸架中受到了各國研究學(xué)者的廣泛關(guān)注。目前，磁流變阻尼器已在車輛懸架系統(tǒng)、斜拉橋拉索振動控制、海洋平臺結(jié)構(gòu)的減振及高層建筑的隔振等方面得到了初步的應(yīng)用，展現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景。不過由于成本和磁流變液本身存在顆粒沉降的問題，磁流變阻尼器在目前還沒有普遍用于民用車輛中，多數(shù)都在一些高檔車和軍用設(shè)備中用到。

磁流變液是由鐵磁顆粒、表面活性劑和懸液組成。鐵磁顆粒的大小一般在1-10um范圍，一般采用鐵、鈷、鎳等磁性材料加工而成；載液通常用硅油、煤油和礦物油，具有很好的阻燃性和溫度穩(wěn)定性，且對環(huán)境沒有污染，與一般的材料接觸也不會造成腐蝕作用；活性劑主要是起穩(wěn)定的作用，防止鐵磁顆粒相互粘連在一起，引起結(jié)團(tuán)沉降現(xiàn)象。這種活性劑的分子結(jié)構(gòu)很特殊，一端對磁性顆粒表面有很大的親和力，能夠牢固的吸附在磁性顆粒表面，另一端是極易分散于載液中具有適當(dāng)長度的彈性基團(tuán)。因此載液中添加的活性劑一般采用氧化硅添加劑或者其他表面活化劑。

磁流變液體是一種智能材料，當(dāng)磁流變液中存在磁場的時候，液體的抗剪切力就會發(fā)生巨大的變化，就是所謂的磁流變效應(yīng)。正是由于磁流變效應(yīng)的易掌控性，磁流變液在振動控制中有著廣泛的應(yīng)用。具體來說，磁流變液在磁場內(nèi)可以由自由流動的液體變成半液半固體，而且這之間的轉(zhuǎn)換時間非常快（微秒級）。在自由流動形態(tài)下，磁流變液的塑性粘度只與載液的粘度和鐵磁顆粒的體積分?jǐn)?shù)相關(guān)。而當(dāng)外加磁場后，磁流變液的性能就會隨著外加磁場的變化而變化，在未達(dá)到磁飽和之前，磁場強(qiáng)度越大，抗剪切力就越大。磁流變液的塑性粘度可以當(dāng)成一個常量，變化很小。外加磁場后，只有當(dāng)剪切應(yīng)力超過屈服應(yīng)力的時候，磁流變液才能自由流動。基于磁流變液的上述特性，現(xiàn)有技術(shù)中的磁流變阻尼器阻尼力的大小僅由外加磁場控制，即通過改變勵磁線圈的電流大小來實現(xiàn)，而當(dāng)磁流變阻尼器應(yīng)用于車輛中時，由于車輛在不同路況下行駛的顛簸狀態(tài)差異較大，因此對阻尼器的振動控制實時調(diào)節(jié)性能要求較高，即便結(jié)合控制器，也無法預(yù)知車輛的顛簸狀態(tài)來對勵磁線圈的電流大小進(jìn)行實時調(diào)節(jié)，并且現(xiàn)有技術(shù)中的磁流變阻尼器沒有非對稱可控阻尼特性，同等條件下阻尼器做復(fù)原運動和壓縮運動時阻尼力大小基本保持一致。而在摩托車后懸架阻尼器中，與阻尼器匹配的彈簧在安裝時給予了很大的預(yù)壓緊，這就造成阻尼器在做壓縮運動時阻力很大，如果阻尼器本身具有很大的壓縮阻力的話，將不利于活塞頭正常往復(fù)運動。所以在摩托車后懸架中要求復(fù)原阻力遠(yuǎn)大于壓縮阻力。如果要把傳統(tǒng)的對稱阻尼特性的磁流變阻尼器用于需要非對稱可控阻尼特性的場合，諸如摩托車后懸架系統(tǒng)，那么就要用控制器在阻尼器做壓縮運動時調(diào)小電流或者關(guān)閉電流，這不僅需要引入傳感器及控制電路，而且增加了系統(tǒng)復(fù)雜度，提高了成本。因此目前還沒有相應(yīng)的能夠?qū)崿F(xiàn)非對稱可控阻尼特性的磁流變阻尼器用于摩托車后懸架中。

因此，為解決上訴問題，需要對傳統(tǒng)對稱阻尼特性的磁流變阻尼器加以改進(jìn)，讓磁流變阻尼器復(fù)原阻力遠(yuǎn)大于壓縮阻力，在保持傳統(tǒng)對稱阻尼特性的磁流變阻尼器基礎(chǔ)上，保持其復(fù)原阻尼特性，即通過調(diào)節(jié)電流大小調(diào)節(jié)復(fù)原阻尼力，但是改變其壓縮阻尼特性，讓壓縮阻力大大減小，無需反復(fù)調(diào)節(jié)往復(fù)運動變換過程中的電流大小，適用于需要非對稱可控阻尼特性的振動控制系統(tǒng)中，比如摩托車后懸架上的阻尼器或者其他車輛懸架系統(tǒng)，起到較好的減震效果。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種非對稱可控阻尼特性的磁流變阻尼器，在原有圓環(huán)形磁流變閥的基礎(chǔ)上，增加了非對稱對流孔和沿對流孔對磁流變液進(jìn)行單向節(jié)流的閥門組件，在復(fù)原運動時，調(diào)節(jié)電流大小就能得到不同的阻尼力，但是在壓縮運動時，電流大小對阻尼力大小影響很小，壓縮阻力都保持在一個很低的水平，適用于需要非對稱阻尼的振動控制系統(tǒng)中，比如摩托車后懸架上的阻尼器或者其他車輛懸架系統(tǒng)，起到較好的減震效果。