[发明专利]非对称可控阻尼特性的磁流变阻尼器

说明书

技术领域

本发明涉及一种振动控制装置，尤其涉及一种非对称可控阻尼特性的磁流变阻尼器。

背景技术

阻尼器分为被动、半主动和主动三种。普通被动阻尼器不能根据外部载荷的变化调节阻尼力大小。主动控制系统是用传感器来获取外部载荷变化以便让系统输出正确的阻尼力大小，整个系统比较复杂。而现今越来越受到人们重视的磁流变技术及其半主动控制，很好的结合了被动与主动的优点，能够根据需要调节阻尼器的输出阻尼力。

磁流变阻尼器是近二十年出现的一种用于半主动控制悬架的减振器件。磁流变阻尼器是磁流变技术应用的最为广泛的器件。基于磁流变技术的磁流变阻尼器具有结构简单、阻尼力连续且逆顺可调，而且阻尼力可调范围大、响应快、稳定性优良以及可与微机控制结合等特点。所以磁流变阻尼器在半主动悬架中受到了各国研究学者的广泛关注。目前，磁流变阻尼器已在车辆悬架系统、斜拉桥拉索振动控制、海洋平台结构的减振及高层建筑的隔振等方面得到了初步的应用，展现出了良好的应用前景。不过由于成本和磁流变液本身存在颗粒沉降的问题，磁流变阻尼器在目前还没有普遍用于民用车辆中，多数都在一些高档车和军用设备中用到。

磁流变液是由铁磁颗粒、表面活性剂和悬液组成。铁磁颗粒的大小一般在1-10um范围，一般采用铁、钴、镍等磁性材料加工而成；载液通常用硅油、煤油和矿物油，具有很好的阻燃性和温度稳定性，且对环境没有污染，与一般的材料接触也不会造成腐蚀作用；活性剂主要是起稳定的作用，防止铁磁颗粒相互粘连在一起，引起结团沉降现象。这种活性剂的分子结构很特殊，一端对磁性颗粒表面有很大的亲和力，能够牢固的吸附在磁性颗粒表面，另一端是极易分散于载液中具有适当长度的弹性基团。因此载液中添加的活性剂一般采用氧化硅添加剂或者其他表面活化剂。

磁流变液体是一种智能材料，当磁流变液中存在磁场的时候，液体的抗剪切力就会发生巨大的变化，就是所谓的磁流变效应。正是由于磁流变效应的易掌控性，磁流变液在振动控制中有着广泛的应用。具体来说，磁流变液在磁场内可以由自由流动的液体变成半液半固体，而且这之间的转换时间非常快（微秒级）。在自由流动形态下，磁流变液的塑性粘度只与载液的粘度和铁磁颗粒的体积分数相关。而当外加磁场后，磁流变液的性能就会随着外加磁场的变化而变化，在未达到磁饱和之前，磁场强度越大，抗剪切力就越大。磁流变液的塑性粘度可以当成一个常量，变化很小。外加磁场后，只有当剪切应力超过屈服应力的时候，磁流变液才能自由流动。基于磁流变液的上述特性，现有技术中的磁流变阻尼器阻尼力的大小仅由外加磁场控制，即通过改变励磁线圈的电流大小来实现，而当磁流变阻尼器应用于车辆中时，由于车辆在不同路况下行驶的颠簸状态差异较大，因此对阻尼器的振动控制实时调节性能要求较高，即便结合控制器，也无法预知车辆的颠簸状态来对励磁线圈的电流大小进行实时调节，并且现有技术中的磁流变阻尼器没有非对称可控阻尼特性，同等条件下阻尼器做复原运动和压缩运动时阻尼力大小基本保持一致。而在摩托车后悬架阻尼器中，与阻尼器匹配的弹簧在安装时给予了很大的预压紧，这就造成阻尼器在做压缩运动时阻力很大，如果阻尼器本身具有很大的压缩阻力的话，将不利于活塞头正常往复运动。所以在摩托车后悬架中要求复原阻力远大于压缩阻力。如果要把传统的对称阻尼特性的磁流变阻尼器用于需要非对称可控阻尼特性的场合，诸如摩托车后悬架系统，那么就要用控制器在阻尼器做压缩运动时调小电流或者关闭电流，这不仅需要引入传感器及控制电路，而且增加了系统复杂度，提高了成本。因此目前还没有相应的能够实现非对称可控阻尼特性的磁流变阻尼器用于摩托车后悬架中。

因此，为解决上诉问题，需要对传统对称阻尼特性的磁流变阻尼器加以改进，让磁流变阻尼器复原阻力远大于压缩阻力，在保持传统对称阻尼特性的磁流变阻尼器基础上，保持其复原阻尼特性，即通过调节电流大小调节复原阻尼力，但是改变其压缩阻尼特性，让压缩阻力大大减小，无需反复调节往复运动变换过程中的电流大小，适用于需要非对称可控阻尼特性的振动控制系统中，比如摩托车后悬架上的阻尼器或者其他车辆悬架系统，起到较好的减震效果。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种非对称可控阻尼特性的磁流变阻尼器，在原有圆环形磁流变阀的基础上，增加了非对称对流孔和沿对流孔对磁流变液进行单向节流的阀门组件，在复原运动时，调节电流大小就能得到不同的阻尼力，但是在压缩运动时，电流大小对阻尼力大小影响很小，压缩阻力都保持在一个很低的水平，适用于需要非对称阻尼的振动控制系统中，比如摩托车后悬架上的阻尼器或者其他车辆悬架系统，起到较好的减震效果。