阅读说明：本技术 新型减振及缓冲一体化装置 (Novel vibration reduction and buffering integrated device ) 是由 董小闵 李彪 王陶 席军 宋现宇 于 2019-10-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种新型减振及缓冲一体化装置,包括变截面的缸筒、设置于缸筒内的第一活塞、与第一活塞连接设置的第一活塞杆、与第一活塞连接设置的第二活塞杆、设置于第二活塞杆端部的第二活塞以及分别设置于缸筒端部的上端盖和下端盖；缸筒包括减振段和缓冲段,第一活塞与缸筒内壁之间设置间隙；第二活塞设置于缓冲段内且第二活塞可沿缸筒轴向方向运动,缓冲段内填充有铁磁颗粒小球,本技术方案的装置利用磁流变阻尼器的性能,可适应多种外界工况,具有良好的减振性能；在缓冲时利用颗粒阻尼器性能,输出力值稳定,且可通过调整线圈电流来改变磁场,调节第二活塞与颗粒的摩擦系数,可适应多种缓冲工况；且本发明结构紧凑,安装形式简单。(The invention discloses a novel vibration reduction and buffering integrated device which comprises a variable-section cylinder barrel, a first piston arranged in the cylinder barrel, a first piston rod arranged in connection with the first piston, a second piston arranged at the end part of the second piston rod, an upper end cover and a lower end cover which are respectively arranged at the end part of the cylinder barrel, wherein the first piston is arranged in the cylinder barrel; the cylinder barrel comprises a vibration reduction section and a buffer section, and a gap is formed between the first piston and the inner wall of the cylinder barrel; the second piston is arranged in the buffer section and can move along the axial direction of the cylinder barrel, and the buffer section is filled with the small ferromagnetic particle balls; the performance of the particle damper is utilized during buffering, the output force value is stable, the magnetic field can be changed by adjusting the current of the coil, and the friction coefficient between the second piston and the particles is adjusted, so that the buffer device can adapt to various buffering working conditions; the invention has compact structure and simple installation form.)

新型减振及缓冲一体化装置

技术领域

本发明涉及机械减振领域，具体涉及一种新型减振及缓冲一体化装置。

背景技术

现有的既能进行减振又能进行缓冲的装置主要有颗粒阻尼器、磁流变阻尼器等。颗粒阻尼器具有结构简单、尺寸小、廉价、不需要外界能源输入等优点，利用颗粒间摩擦、活塞头与颗粒摩擦耗能，缓冲行程内输出力值稳定且出力大，但属于被动式吸能器，只能适用于单一工况；磁流变阻尼器作为一种半主动式吸能器，仅需外界少量能量输入即可实现输出力的变化，具有失效安全保护性，在控制算法作用下进行输入电流的调整产生不同的输出力，可应对变化复杂的外界工况，但磁流变阻尼器的输出力受速度影响较大，在缓冲工况下对控制算法要求高、可控性不好。

为此，需要一种新型的减振装置，用以克服上述缺陷，以满足使用需求。

发明内容

有鉴于此，本专利发明了一种将颗粒阻尼器和双伸出杆式磁流变阻尼器相结合的减振缓冲装置，在减振时主要利用磁流变阻尼器的性能，可适应多种外界工况，具有良好的减振性能；在缓冲时利用颗粒阻尼器性能，输出力值稳定，且可通过调整线圈电流来改变磁场，调节活塞与颗粒的摩擦系数，可适应多种缓冲工况；且本发明结构紧凑，安装形式简单。

一种新型减振及缓冲一体化装置，包括变截面的缸筒、设置于缸筒内的第一活塞、与第一活塞连接设置的第一活塞杆、与第一活塞连接设置的第二活塞杆、设置于第二活塞杆端部的第二活塞以及分别设置于缸筒端部的上端盖和下端盖；所述缸筒包括减振段和缓冲段，所述第一活塞杆与第二活塞杆同轴设置且第一活塞设置于减振段内，所述第一活塞与缸筒内壁之间设置间隙；所述第二活塞设置于缓冲段内且第二活塞可沿缸筒轴向方向运动，所述缓冲段内填充有铁磁颗粒小球。

进一步，所述第一活塞上设置有减振励磁线圈，第一活塞上设置有用于安装两个活塞杆的安装槽，所述减振段内灌装有磁流变液。

进一步，所述第一活塞杆穿过上端盖且第一活塞杆能驱动第一活塞沿轴向方向运动，所述减振段内设置有定位环以及与定位环配合使用用于对第一活塞杆进行导向的导向环。

进一步，所述上端盖与导向环之间设置有第一油封，所述定位环与第一活塞之间设置有氮气气囊。

进一步，所述缓冲段端部固定设置有压板，所述第二活塞杆一端与第一活塞固定连接，第二活塞杆另一端穿过压板并与第二活塞固定连接。

进一步，所述第二活塞包括圆柱结构的安装段以及圆锥结构的冲击段，所述安装段上设置有缓冲励磁线圈。

进一步，所述减振段的底端设置有第二油封。

进一步，所述第一活塞杆、第一活塞、第二活塞杆以及第二活塞设置有相互连通并用于将线圈引出的导线孔。

本发明的有益效果是：

1、本装置的减振功能主要由第一活塞在缸筒内运动实现。在减振过程中，活塞以小位移上下运动，使得磁流变液在缸筒内壁和第一活塞之间流动，根据外界工况变化，改变施加给减振励磁线圈的电流大小，实现半主动控制。此时第二活塞未与铁磁颗粒小球发生接触，缓冲部分不起作用。

2、本装置的缓冲功能主要由铁磁颗粒小球与第二活塞的摩擦实现。在缓冲过程中，第二活塞以大位移向下运动，撞击到铁磁颗粒小球上，与小球摩擦进行耗能，产生稳定输出力，且可根据外界工况变化，通过调节施加给缓冲励磁线圈的电流大小，使第二活塞和小球的摩擦系数变化，改变稳定输出力大小，实现半主动控制。

3、缓冲部分第二活塞为圆锥头设计且直径较大、铁磁颗粒小球直径不大于6mm，可使得缓冲过程中，整个装置的输出力-位移曲线近似矩形，输出力值稳定，降低了输出力峰值，力学性能优良。

4、装置工作过程中，温度升高导致磁流变液体积变化，采用充有氮气的环形气囊进行体积补偿。

5、磁流变阻尼器作为一种新型减振器，以磁流变液新型材料为介质，具有反应速度快，屈服力矩大等优点，且由实验证明，磁流变半主动阻尼器的控制效果良好，耗能小。

6、为了提高减振机构的响应速度，磁流变阻尼器活塞铁芯采用铁氧体等所需励磁时间更短的材料，有效提高机构响应时间，提高控制精度和降低控制的复杂程度。

7、由于减振部分和缓冲部分活塞与缸筒内部所需间隙不同，缸筒采用变截面设计，减振时缸筒直径小，缓冲时缸筒直径大，且铁磁颗粒小球不得填满大直径部分体积。

8、实现了减振和缓冲工况下都具有良好的效果，很好地结合了颗粒阻尼器和磁流变阻尼器的优点，在两类工况下进行分开控制，避免了耦合效应，适用于多种工况，且利于控制。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构示意图。

附图标记

第一活塞杆1；上端盖2；第一油封3；导向环4；定位环5；氮气气囊6；缸筒7；密封圈8；第一活塞9；磁流变液10；连接螺栓11；压板12；第二活塞杆13；第二活塞14；铁磁颗粒小球15；下端盖16。

具体实施方式

图1为本发明结构示意图；如图所述，一种新型减振及缓冲一体化装置，包括变截面的缸筒7、设置于缸筒内的第一活塞9、与第一活塞9连接设置的第一活塞杆1、与第一活塞9连接设置的第二活塞杆13、设置于第二活塞杆13端部的第二活塞14以及分别设置于缸筒端部的上端盖2和下端盖16；所述缸筒1包括减振段和缓冲段，所述第一活塞杆1与第二活塞杆13同轴设置且第一活塞9设置于减振段内，所述第一活塞9与缸筒内壁之间设置间隙；所述第二活塞14设置于缓冲段内且第二活塞14可沿缸筒7轴向方向运动，所述缓冲段内填充有铁磁颗粒小球15(图中竖直方向即为轴向方向)，本技术方案采用颗粒阻尼器和双伸出杆式磁流变阻尼器相结合的减振缓冲装置，在减振时主要利用磁流变阻尼器的性能，可适应多种外界工况，具有良好的减振性能；在缓冲时利用颗粒阻尼器性能，输出力值稳定，且可通过调整线圈电流来改变磁场，调节活塞与颗粒的摩擦系数，可适应多种缓冲工况；且本发明结构紧凑，安装形式简单。

本实施例中，所述第一活塞9上设置有减振励磁线圈，所述第一活塞9上设置有用于安装两个活塞杆的安装槽，所述减振段内灌装有磁流变液10，第一活塞9设置有两个相互连通的安装槽，用于安装两根活塞杆，当然活塞杆与端部设置有密封圈8，防止磁流变液10进入内部，磁流变液10通过第一活塞9与缸筒内壁之间的间隙可以在其内部流动，对减振励磁线圈通电后进行电流大小的调节，实现减振的功能。

本实施例中，所述第一活塞杆1穿过上端盖2且第一活塞杆1能驱动第一活塞9沿轴向方向***，所述减振段内设置有定位环5以及与定位环5配合使用用于对第一活塞杆1进行导向的导向环4；缸筒内壁设置有多个台阶结构，方便于部件的安装，定位环5装配在缸筒内部的台阶处，导向环4与定位环5同轴安装，导向环一端插装于定位环内，另一端设置有用于安装第一油封3的凸沿结构，整体结构简单，安装方便，利于装配。

本实施例中，所述上端盖2与导向环4之间设置有第一油封3，所述定位环5与第一活塞9之间设置有氮气气囊6，第一油封3一端安装在定位环5的凸沿处，另一端通过上端盖2实现压紧，装置工作过程中，温度升高导致磁流变液体积变化，采用充有氮气的环形气囊进行体积补偿。

本实施例中，所述减振段的底端设置有第二油封，所述缓冲段端部固定设置有压板12，所述第二活塞杆13一端与第一活塞9固定连接，第二活塞杆13另一端穿过压板12并与第二活塞14固定连接，减振段的下端也设置有导向环以及定位环，其安装方式与减振段上端采用相同的安装结构，此处不做过多赘述，压板12与缸筒固定连接，通过第二油封进行密封，使得减振段形成一个密闭的腔室。

本实施例中，所述第二活塞14包括圆柱结构的安装段以及圆锥结构的冲击段，所述安装段上设置有缓冲励磁线圈，安装段上设置有用于安装第二活塞杆13的安装槽，缓冲励磁线圈缠绕在圆柱结构的安装段上，且第二活塞上设置有与安装槽连通的安装孔，当然，导线进行安装后安装孔处采取密封装置进行密封，在缓冲过程中，第二活塞14以大位移向下运动，撞击到铁磁颗粒小球15上，与小球摩擦进行耗能，产生稳定输出力，且可根据外界工况变化，通过调节施加给缓冲励磁线圈的电流大小，使第二活塞14和小球的摩擦系数变化，改变稳定输出力大小，实现半主动控制，第二活塞14为圆锥头设计且直径较大、铁磁颗粒小球直径不大于6mm，可使得缓冲过程中，整个装置的输出力-位移曲线近似矩形，输出力值稳定，降低了输出力峰值，力学性能优良，采用圆锥头的设计方式使得撞击的过程中，铁球可以顺利沿着其圆锥头的外轮廓进行运动，进一步提升缓冲效果。

本实施例中，所述第一活塞杆1、第一活塞9、第二活塞杆13以及第二活塞14设置有相互连通并用于将线圈(减振励磁线圈和缓冲励磁线圈)引出的导线孔，如图所示，通过相互连通的导线孔可以顺利将导线引出，避免了需要另开导线孔的麻烦。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。