一种挤压模式巨电流变液阻尼器
阅读说明：本技术 一种挤压模式巨电流变液阻尼器 (Squeeze mode giant electrorheological fluid damper ) 是由 孙翊 鹿奔 蒲华燕 王敏 丁基恒 贾文川 彭艳 罗均 于 2021-08-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种挤压模式巨电流变液阻尼器,包括支架、容器和连接结构。其中,支架包括底板、导向轴和顶板,导向轴垂直固定于底板上,顶板滑动设置于导向轴上；容器包括容器本体和同轴设置于容器本体内的两个螺旋弹簧片,容器本体固定于底板上,两个螺旋弹簧片的底部均固定于容器的底部,两个螺旋弹簧片互不接触且间隔180°；容器本体用于容纳巨电流变液；两个螺旋弹簧片分别用于连接正极和负极；连接结构的顶部与顶板固定相连,连接结构的底部与两个螺旋弹簧片的顶部固定相连。相比于现有技术,本发明的挤压模式巨电流变液阻尼器在小体积、无须依赖额外刚性元件的情况下,能够输出一个稳定、可控、巨电流变液利用率高的阻尼力。(The invention discloses a squeeze mode giant electrorheological fluid damper, which comprises a bracket, a container and a connecting structure. The support comprises a bottom plate, a guide shaft and a top plate, the guide shaft is vertically fixed on the bottom plate, and the top plate is arranged on the guide shaft in a sliding manner; the container comprises a container body and two spiral spring pieces coaxially arranged in the container body, the container body is fixed on the bottom plate, the bottoms of the two spiral spring pieces are fixed at the bottom of the container, and the two spiral spring pieces are not in contact with each other and are separated by 180 degrees; the container body is used for containing giant electrorheological fluid; the two spiral spring pieces are respectively used for connecting the positive electrode and the negative electrode; the top of the connecting structure is fixedly connected with the top plate, and the bottom of the connecting structure is fixedly connected with the tops of the two spiral spring pieces. Compared with the prior art, the extrusion mode giant electrorheological fluid damper can output a stable and controllable damping force with high utilization rate of the giant electrorheological fluid under the conditions of small volume and no dependence on an additional rigid element.)
技术领域
本发明涉及减振阻尼器技术领域，特别是涉及一种挤压模式巨电流变液阻尼器。
背景技术
电流变液是一种新型智能材料，该材料表现出特殊的流变效应，即当液体中无电场时，电流变液内部颗粒呈现无序分布，宏观上表现为牛顿流体；当在液体中施加电场时，在数毫秒内，液体内部的颗粒被极化并有序分布排列，宏观上从牛顿流体转变为类固体形态；当将施加液体中的电场置零时，液体内部颗粒将恢复原来的无序分布，从类固体形态转变为牛顿流体，整个过程可逆、响应速度快，同时可以通过控制电压大小的方式，实现不同程度的类固体形态化。而巨电流变液和电流变液性质相似，同时流变性能优于电流变液数倍，属于强化的电流变液。
基于巨电流变液的上述特性，尤得减振领域的青睐，是用来制作减振阻尼器的不二之选。和传统的阻尼器相比，巨电流变液阻尼器拥有体积小不占空间、阻尼可调适应性强、性能优异且稳定等优点。现有的巨电流变液阻尼器虽然优于传统阻尼器，但是仍然存在着不足之处，如专利号CN 107687494提出的一种多层挤压式巨电流变液阻尼器，该阻尼器通过罗列叠加将多个电极和筒壁连接，增加了设备的不稳定性，同时存在漏液、漏电的隐患。不仅如此，现有的巨电流变液阻尼器具有阻尼利用率低、结构复杂、无法单独使用等不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种挤压模式巨电流变液阻尼器，在小体积、无须依赖额外刚性元件的情况下，输出一个稳定、可控、巨电流变液利用率高的阻尼力。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明公开了一种挤压模式巨电流变液阻尼器，包括：
支架，所述支架包括底板、导向轴和顶板，所述导向轴垂直固定于所述底板上，所述顶板滑动设置于所述导向轴上；所述底板与所述顶板中的一个用于连接固定平台，另一个用于连接负载，以接收振动能量；
容器，所述容器包括容器本体和同轴设置于所述容器本体内的两个螺旋弹簧片，所述容器本体固定于所述底板上，两个所述螺旋弹簧片的底部均固定于所述容器的底部，两个所述螺旋弹簧片互不接触且间隔180°；所述容器本体为绝缘材质，用于容纳巨电流变液；所述螺旋弹簧片为导电材质，两个所述螺旋弹簧片分别用于连接正极和负极，以产生电场；
连接结构，所述连接结构的顶部与所述顶板固定相连，所述连接结构的底部与两个所述螺旋弹簧片的顶部固定相连，所述连接结构为绝缘材质。
优选地，所述支架还包括导向轴支座和直线轴承，所述导向轴支座固定于所述底板上，所述导向轴的底部固定于所述导向轴支座上，所述直线轴承固定于所述顶板上，所述导向轴与所述直线轴承滑动相连。
优选地，所述连接结构包括连接轴支座、连接轴和连接板，所述连接轴支座固定于所述顶板上，所述连接板同时与两个所述螺旋弹簧片的顶部固定相连，所述连接轴的顶部与所述连接轴支座固定相连，所述连接轴的底部与所述连接板固定相连。
优选地，所述容器包括上容器盖和下容器底板，所述上容器盖固定于所述下容器底板上，所述下容器底板固定于所述底板上，所述连接结构穿过所述上容器盖。
优选地，所述底板与所述下容器底板为一体式结构。
优选地，所述上容器盖的下表面设有用于与所述下容器底板的内侧壁限位接触的凸台。
优选地，所述下容器底板的底部设有第一过线孔、第二过线孔和过线槽，所述第一过线孔用于供第一导线穿过，所述第二过线孔用于供第二导线穿过，所述过线槽用于供所述第一导线和所述第二导线嵌入；所述第一导线和所述第二导线分别用于将两个所述螺旋弹簧片与外部电源的正极和负极相连。
优选地，所述容器本体和所述连接结构的材质均为聚甲醛塑料。
优选地，所述螺旋弹簧片的材质为铜。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
现有的巨电流变液阻尼器工作时需要附加刚性器件，而本发明的挤压模式巨电流变液阻尼器使用的螺旋弹簧片本身属于弹簧器件，可以提供一定的刚度，保持巨电流变液阻尼器工作在平衡位置附近，因此无需额外的刚性器件，便可以独立工作，并且体积较小。因此，本发明的挤压模式巨电流变液阻尼器在小体积、无须依赖额外刚性元件的情况下，能够输出一个稳定、可控、巨电流变液利用率高的阻尼力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实施例挤压模式巨电流变液阻尼器的外部结构示意图；
图2为本实施例挤压模式巨电流变液阻尼器的内部结构示意图；
图3为螺旋弹簧片的结构示意图；
图4为下容器底板的结构示意图；
附图标记说明：1-下容器底板；2-导向轴支座；3-导向轴；4-直线轴承；5-顶板；6-连接轴支座；7-连接轴；8-上容器盖；9-连接板；10-螺旋弹簧片；11-巨电流变液。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种挤压模式巨电流变液阻尼器，在小体积、无须依赖额外刚性元件的情况下，输出一个稳定、可控、巨电流变液利用率高的阻尼力。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-4所示，本实施例提供一种挤压模式巨电流变液阻尼器，包括支架、容器和连接结构。
其中，支架包括底板、导向轴3和顶板5，导向轴3垂直固定于底板上，顶板5滑动设置于导向轴3上。底板与顶板5中的一个用于连接固定平台，另一个用于连接负载，当负载与固定平台相对运动时，该支架可以接收振动能量。容器包括容器本体和同轴设置于容器本体内的两个螺旋弹簧片10，容器本体固定于底板上，两个螺旋弹簧片10的底部均固定于容器的底部，两个螺旋弹簧片10互不接触且间隔180°。容器本体为绝缘材质，用于容纳巨电流变液11。螺旋弹簧片10为导电材质，两个螺旋弹簧片10分别用于连接正极和负极，以产生电场。在将两个螺旋弹簧片10分别连接外部电源的正极和负极后，两个螺旋弹簧片10之间产生电场，从而改变巨电流变液11的阻尼特性。连接结构的顶部与顶板5固定相连，连接结构的底部与两个螺旋弹簧片10的顶部固定相连，连接结构为绝缘材质。
该挤压模式巨电流变液阻尼器的工作原理如下：
当固定平台与负载之间产生相对位移时，即发生振动，现假设固定平台为参考点固定不动，负载产生位移，位移经过连接结构传递至螺旋弹簧片10。当负载向下位移时，螺旋弹簧片10受到挤压，此时一方面螺旋弹簧片10挤压后产生弹力，弹力的方向与负载运动方向相反；另一方面，两个螺旋弹簧片10作为两个极板，两个极板间距减小，两个极板间的巨电流变液11工作在挤压模式，液体向两侧挤出，产生与负载位移方向相反的阻尼力。弹力与阻尼力叠加，共同减小负载向下运动的速度，当负载向下的位移最大时，速度为零。之后由于螺旋弹簧片10的弹力，可以使得负载恢复至初始位置，恢复过程中，两个螺旋弹簧片10作为两个极板，两个极板间距增加，两个极板间的巨电流变液11工作在挤压模式，液体向两个极板之间挤入，产生与位移方向相反的阻尼力，消耗振动的能量。当负载向上位移时，螺旋弹簧片10受到拉伸，同样可以产生阻尼力，消耗振动的能量，从而实现减振。连接结构的长度不能过长，以避免两个螺旋弹簧片10压缩时因距离过近发生短路。
支架的具体形式有多种，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，只要能够连接固定平台和负载，从而接收振动能量即可。本实施例中，支架还包括导向轴支座2和直线轴承4。导向轴支座2固定于底板上，导向轴3的底部固定于导向轴支座2上，直线轴承4固定于顶板5上，导向轴3与直线轴承4滑动相连。通过导向轴3上的直线轴承4将顶板5的运动方向限制在导向轴3的轴线方向，增强了结构的稳定性。
本实施例中，连接结构包括连接轴支座6、连接轴7和连接板9。连接轴支座6固定于顶板5上，连接板9同时与两个螺旋弹簧片10的顶部固定相连，连接轴7的顶部与连接轴支座6固定相连，连接轴7的底部与连接板9固定相连。根据实际需要的不同，本领域技术人员也可以选择其它形式的连接结构，只要能够使负载与螺旋弹簧片10的顶部同步运动即可。
本实施例中，容器包括上容器盖8和下容器底板1。上容器盖8固定于下容器底板1上，下容器底板1固定于底板上，连接结构穿过上容器盖8。本实施例中，底板与下容器底板1为一体式结构，可以一次成型底板与下容器底板1，提高加工效率，降低加工成本。
为了防止上容器盖8与下容器底板1脱离，本实施例中上容器盖8的下表面设有用于与下容器底板1的内侧壁限位接触的凸台。通过凸台与下容器底板1的内侧壁的限位接触，限制上容器盖8的沿径向方向(垂直于容器轴线的方向)运动。凸台与下容器底板1的内壁之间优选为设置密封垫，以降低漏液的可能。
本实施例中，下容器底板1的底部设有第一过线孔、第二过线孔和过线槽，第一过线孔用于供第一导线穿过，第二过线孔用于供第二导线穿过，过线槽用于供第一导线和第二导线嵌入，以便于第一导线和第二导线的引出。第一导线和第二导线分别用于将两个螺旋弹簧片10与外部电源的正极和负极相连。在安装第一导线和第二导线后，需将第一导线与第一过线孔之间的间隙密封，将第二导线与第二过线孔之间的间隙密封，以防止巨电流变液11泄漏。
本实施例中，容器本体和连接结构的材质均为聚甲醛塑料，本领域技术人员也可选择其它绝缘材质，只要能够防止漏电即可。螺旋弹簧片10的材质可以是铜，也可以是其它常用导电材质。
需要说明的是，本实施例中表示方位的“顶”与“上”的含义相同，均对应图1-4中的上，本实施例中表示方位的“底”与“下”的含义相同，均对应图1-4中的下。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
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