擠壓型磁流變脂高載柔性轉子減振器及其動力參數化方法與流程
2023-09-12 18:40:05
本發明涉及高載柔性轉子減振器及其動力參數化方法，尤其是涉及擠壓型磁流變脂高載柔性轉子減振器及其動力參數化方法。
背景技術：
隨著科技的進步與社會的發展，機械設備不斷地向重載、高精度、響應迅速等方向發展，這是科技進步的必然，也是社會發展的先決條件。在許多機械設備系統都存在減振裝置，目的是為了在整個機械系統進行作業時，減少外部振動源及自身所產生的振動對其產生影響，從而降低機械系統的運行精度及響應速度，不過在大多數機械系統作業時，其振動源都是隨機的，也就是整個系統的振動表現形式為隨機振動，特別是隨動系統中的柔性元件，其對外加無用力的響應更加明顯，因此具有放大振動的作用，如果外加無用力具有周期性，那麼當力的頻率接近系統的固有頻率的時候會發生共振，最後會導致嚴重的後果，危害人身和財產安全，因此像上述重載、高精度、快相應的機械系統內部需集成一個可控的減振子系統意義重大，由於磁流變脂具有比磁流變液更高的屈服應力和抗沉降性，且其具有相應速度快、可逆變化，耗能低、環保等特點，因此本發明所應用的磁流變材料為磁流變脂。
磁流變脂同樣是利用在磁場作用下，磁性粒子出現定向排列從而使脂的流變特性，特別是它的表觀粘度，發生顯著改變的原理工作的。一般情況下磁流變脂是由微米級鐵磁性顆粒、基脂、添加劑組成。在零磁場強度條件下，磁流變脂的初始粘度較大。研究表明磁流變脂的屈服應力可達到MP數量級，工作溫度範圍在-40℃-150℃之間，磁流變液的可逆循環變化次數大約為300萬次，因此，基於磁流變效應的減振裝置具有壽命長、反應迅速、工作溫度範圍寬等特點。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是提供擠壓型磁流變脂高載柔性轉子減振器及其動力參數化方法，該減振器主要用於高負載柔性轉子的徑向減振，具有壽命長、反應迅速、工作溫度範圍寬等特點，且減振器內部穩定性好(磁流變脂具有比磁流變液更高的沉降穩定性)。
為了有效的實現如上所述的減振功能，本發明是按如下方式來實現的：該裝置主要是由腔殼，磁流變脂，電磁線圈，壓盤，密封圈，壓杆，滾動軸承，柔性轉子組成。腔殼兩側各開有一環槽，電磁線圈安裝在兩環槽內部，壓盤與腔殼組成密封腔體，磁流變脂充滿於此密封腔體，並通過密封圈將電磁線圈與磁流變脂相隔離，壓盤與壓杆固連，壓杆與滾動軸承外圈以及柔性轉子與滾動軸承內圈分別過盈配合，腔殼、壓盤均為導磁材料，其餘的均為非導磁材料。
本發明所述的擠壓型磁流變脂高載柔性轉子減振器及其動力參數化方法的積極效果在於：將磁流變脂這種智能材料運用於減振裝置，主要用於高負載柔性轉子的徑向減振，由於磁流變脂具有比磁流變液更高的沉降穩定性及更大的屈服應力，因此基於磁流變脂的減振器能夠運用於更大的工作負載場合，並且其工作穩定性更好，具有可逆變化、響應速度快、耗能低、工作溫度範圍寬、無汙染等特點。
附圖說明
圖1為擠壓型磁流變脂高載柔性轉子減振器及其動力參數化方法的內部結構示意圖。
圖2為擠壓型磁流變脂高載柔性轉子減振器及其動力參數化方法的動力學模型。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明進一步詳細說明。
在圖1中，本發明擠壓型磁流變脂高載柔性轉子減振器及其動力參數化方法主要是由腔殼1、磁流變脂2、電磁線圈3、壓盤4、密封圈5、壓杆6、滾動軸承7、柔性轉子8組成。腔殼1兩側各開有一環槽，電磁線圈3安裝在兩環槽內部，壓盤4與腔殼1組成密封腔體，磁流變脂2充滿於此密封腔體，並通過密封圈5將電磁線圈3與磁流變脂2相隔離，壓盤4與壓杆6固連，壓杆6與滾動軸承7外圈以及柔性轉子8與滾動軸承7內圈分別過盈配合，腔殼1、壓盤4均為導磁材料，其餘的均為非導磁材料。
當電磁線圈通3入一定大小的電流，在磁流變脂2所在空間產生一定強度的磁場9，磁流變脂2發生流變現象，從而具有一定的擠壓屈服力，外部振動源產生的振動通過柔性轉子8、滾動軸承7、壓杆6帶動壓盤4傳入減振器內部，從而擠壓磁流變脂2吸收機械系統振動，最終使得柔性轉子8保持平穩運行。由於磁流變脂2的擠壓應用能更具外加磁場9的強度的變化而發生變化，具有可控性，因此，該減振器能實時根據外部振動情況調節系統自身參數，具有動態自適應性。
在圖2中，本發明擠壓型磁流變脂高載柔性轉子減振器及其動力參數化方法的動力學模型。圖中m1柔性轉子8的質量，k1為柔性轉子8的剛度，m2為減振器的質量，k2為減振器的剛度，C為減振器的阻尼係數，作用在柔性轉子8的激振力為Psinwt，柔性轉子8在該激振力作用下的響應為x1，機械系統內部集成減振器，當調節減振器的固有頻率使之接近激振力的激振頻率，此時激振力在柔性轉子8上所產生的響應x1被減振器響應x2所吸收，減振器的固有頻率wn越接近激振力的激振頻率吸收越多，當wn＝w時，激振力在柔性轉子8上所產生的響應x1被減振器響應x2完全吸收(理想狀態)，此為減振器動力參數化原理。