[發明專利]一種機電一體化脈動控制器

有效

• 申請號: 201610462916.8
• 申請日: 2016-06-23
• 公開（公告）號: CN105927695B
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 權凌霄;李斌;孔祥東;郭海鑫;高玉潔;張宇彤
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: F16F9/53
• 分類號: F16F9/53;F16F9/32
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產權事務所(普通合伙)13116
• 代理人: 李合印

技術領域

本發明屬于機電一體化振動控制技術領域，特別涉及一種脈動控制器。

背景技術

現代的飛機液壓系統大多數采用變量柱塞泵，該泵的一個固有特性就是脈動式的流量輸出，由此會產生的壓力脈動。產生振動的根源，主要是液壓泵的旋轉運動和往復吸排油過程，以及管路中的諧振。系統的振動分為機械振動和流體振動兩種基本類型。目前飛機液壓管路的減振器大多用于減少機械振動，而管路產生的壓力脈動得不到較好的控制，不僅影響液壓系統的工作性能及壽命，還危害乘員的生命安全，影響飛行任務的正常完成。

目前飛機液壓管路大多采用被動式脈動控制器，由于這種控制器只能適應某一特定的運行狀況，阻尼力不能隨各種情況進行實時調節，對突發情況適應性不強。而主動控制裝置能在較寬的頻域內更有效地運作，但其內部穩定性差，易溢出，耗能大。

磁流變脈動控制器是一種阻尼可控器件，是通過調節電磁線圈中的電流獲得不同強度的磁場，使阻尼通道中磁流變液的流動特性發生變化，從而改變控制器的阻尼力。磁流變脈動控制器具有調節范圍寬、功耗低、響應速度快、結構簡單等特點，可以應用于航空航天等領域。磁流變脈動控制器通常采用半主動式控制方式，控制效果好，易于實現，在減振控制領域具有一定的優越性。

普通的磁流變脈動控制器將工作缸與活塞之間的間隙作為阻尼通道，在控制器往復運動過程中，容易引起活塞桿和工作缸筒不在同一軸線的現象，活塞桿相對缸體傾斜，活塞桿密封圈受單邊壓力變形大，容易磨損而導致漏液。

發明內容

本發明的目的是提供一種結構簡單、重量輕、減振效果明顯、實用性強的機電一體化脈動控制器。

本發明主要包括工作缸、下端蓋、分液隔膜、液壓油腔、上端蓋、充氣閥、密封圈、限位套、活塞桿、伺服控制器、浮動活塞、補償氣室、磁流變液、鐵芯、電磁線圈、墊片、活塞外套筒、阻尼通道和導線。

其中，工作缸為上下均開口的中空圓筒，在工作缸的下端設有下端蓋，在下端蓋的中部設有通孔，用于連接液壓管路。在工作缸內、下端蓋的上部固定連接分液隔膜，分液隔膜和下端蓋之間為液壓油腔。在工作缸的上端固定連接上端蓋，在上端蓋上設有螺紋孔，充氣閥的下部套接密封圈，與上端蓋通過螺紋孔螺紋連接。在上端蓋的下部固定連接限位套。在上端蓋的中部設有通孔，活塞桿插接在上端蓋的中部通孔內，活塞桿的上端與伺服控制器相連?；钊麠U的下端延伸至工作缸內，并穿過浮動活塞。浮動活塞置于工作缸內，并可沿工作缸的內壁軸向移動。浮動活塞與上端蓋之間為補償氣室，浮動活塞的下部與活塞外套筒的上部之間為磁流變液?；钊麠U的下端與鐵芯固定連接，在鐵芯的外側繞接電磁線圈。在鐵芯的上部和下部均設有墊片，墊片為圓形平板，在墊片的外壁上設有三個支耳，支耳內嵌在活塞外套筒的邊沿處，活塞外套筒與電磁線圈之間為阻尼通道?；钊馓淄仓糜阼F芯、墊片和電磁線圈的外部。電磁線圈穿過活塞桿的內部，電磁線圈與導線的一端相連，導線置于活塞桿的內部，并向上延伸，導線的另一端與伺服控制器相連。

伺服控制器以DSP為核心CPU，內置自適應模糊PID控制程序。

本發明在使用時，將飛機液壓管路連接到其上的下端蓋中部的通孔上，然后將控制器固定?？刂破鞴ぷ鲿r，受到壓力脈動沖擊，液壓油腔壓力增大對分液隔膜產生沖擊，磁流變液在壓力差的作用下流經阻尼通道產生阻尼力。同時壓力差得不到及時抵消，活塞向上運動，在壓縮行程中推動浮動活塞向上運動，補償氣室受壓體積減小，壓縮氣體吸收能量，抵消振動沖擊。當活塞運動到一定程度，使補償氣室內的壓強增大到可以使浮動活塞反向運動時，開始突伸行程，在這個階段中較高壓強的壓縮氣體迫使磁流變液反向流動，再次在流經阻尼通道時產生阻尼力，進一步抵消能量。在不加磁場時缸筒內的磁流變液為牛頓流體，其運動特性與一般油液相同，而在增加磁場之后，磁流變液變為類似于固體的物質，通過控制電磁線圈中電流的大小可以改變阻尼通道中的磁場，進而改變通過阻尼通道的磁流變液的動力粘度和屈服強度，從而控制不同時刻所需要的阻尼力，這樣通過實時控制就可以達到很好的減振效果。

與現有技術相比，本發明具有如下優點：

1、本脈動控制器內部結構簡單，通過活塞的移動，使磁流變液在環形阻尼通道中流動，通過DSP控制電磁線圈中電流的大小來控制通過環形間隙中的磁流變液的粘度和屈服應力，實現阻尼力的連續變化，并且能夠根據需求得到精確的阻尼力，從而減少脈動，達到半主動控制的效果。

2、活塞結構采用碳纖維材料，減輕了重量，能夠吸收飛機液壓管路中的高頻脈動和變頻脈動。