[发明专利]工作间隙可变的磁流变阻尼器及其参数优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及磁流变阻尼器的技术领域，特别涉及一种工作间隙可变的磁流变阻尼器及其参数优化方法。

背景技术

磁流变阻尼器是近十年出现的一种新型的结构半主动控制装置。其中剪切阀式磁流变阻尼器具有构造简单、磁路设计方便的特点。它通常采用活塞与缸体的结构形式，其工作原理可以描述为：当活塞与缸体产生相对运动时就会挤压缸体中活塞某一侧的MR流体，使其通过缝隙流向缸体活塞的另一侧。当缝隙的两侧加上垂直于流体流动方向的磁场之后，由于缝隙中磁流变液的“固化”，使MR流体通过时必须使缝隙中“固化”的磁流变液产生粘塑性流动，从而产生相应的阻尼力。

由磁流变液的bingham模型与流体力学得到剪切阀式磁流变阻尼器的阻尼力伪静力学模型为：

F=πηDlhv+12ηlAp2πDh2v+πDlτysgn(v)+3lτyhAp+Ff]]>

其中：τ_y是磁流变液的剪切应力，与外加磁场有关；η是磁流变液的零场粘度，sgn是符号函数，l为活塞的有效长度，v为活塞的运动速度，D为活塞直径，d为活塞杆直径；Ap为活塞面积，且F_f为密封摩擦力，h为阻尼器间隙宽度。

剪切阀式磁流变阻尼的出力范围在结构设计完成后会固定，出力范围与阻尼器的结构参数有关。其中外筒与活塞之间的间隙尺寸对磁流变阻尼器的出力影响很大，间隙取的过小，磁流变阻尼器最大阻尼力大，但是最小阻尼力也较大；间隙取的过大，磁流变阻尼器最小阻尼力小，但是最大阻尼力会减小。一种通过更换内筒从而改变工作间隙的磁流变阻尼器可以有效解决这个问题，具有很大的实用价值。

发明内容

发明解决问题及采用的技术方案：由于普通的磁流变阻尼器的工作间隙固定不变，造成了阻尼力的阻尼力范围固定，无法在宽范围内变化，限制了阻尼器的使用。本发明专利为一种工作间隙可变的磁流变阻尼器，通过更换不同厚度的内筒，改变外筒与活塞间的工作间隙，使阻尼器的阻尼力在大范围内可变，实现了一种阻尼器拥有多种范围的出力，节省了成本，简单可靠，有很大的实用性。发明还包括内筒的设计方法，为如何根据最大阻尼力与伪静力学模型合理确定内筒的个数与尺寸，使得更换内筒可以合理扩大阻尼器的阻尼力可变范围。

本发明包括活塞筒，分别安装于活塞筒两端的第一端盖和第二端盖，安装于活塞筒内并伸出第一端盖和第二端盖的活塞杆；活塞杆上安装有活塞，活塞上绕有线圈，活塞与活塞杆上设置有导线孔，线圈的导线从导线孔引出；活塞筒内充填磁流变液；第一端盖或第二端盖分别设置有密封圈,且第一端盖设置有用漏液螺钉封闭的漏液孔；

上述活塞筒由外筒和内筒组成；

内筒外壁贴合在外筒的内表面，内壁与活塞形成工作间隙；内筒有多个，各个内筒的高度，外径相同，厚度不同，更换不同厚度的内筒以改变磁流变阻尼器的工作间隙。

内筒可更换磁流变阻尼器的设计方法：

给定磁流变阻尼器的主要结构参数，包括：外筒内径D，活塞杆直径d，磁流变液磁场饱和下的屈服强度τ，MRF零磁场下屈服强度τ₀，MRF零场黏度η，工作速度v，活塞有效长度l，密封摩擦力F_f；