CN104235248B - 一种含有沙漏状非导磁惯性块的磁性液体阻尼减振器 - Google Patents

Abstract

一种含有沙漏状非导磁惯性块的磁性液体阻尼减振器，适用于航天器中较长物体的减振。该装置由非导磁壳体(1)、环状永磁铁(2)、磁性液体(3)、非导磁惯性块(4)、周向通孔(5)、轴向通孔(6)、O型密封圈(7)、端盖(8)、内定位环(9)、端面定位环(10)组成；上述各部分之间的连接：将内定位环(9)和非导磁惯性块(4)分别装入非导磁壳体(1)内，再依次导入内壁包覆有磁性液体(3)的环状永磁铁(2)和端面定位环(10)，采用包含O型密封圈(7)的端盖(8)密封非导磁壳体(1)的端面。非导磁惯性块(4)呈沙漏状，质量可调，且与环状永磁铁(2)内壁所包覆的磁性液体(3)接触面相对较大，减振效果明显。

Description

一种含有沙漏状非导磁惯性块的磁性液体阻尼减振器

技术领域

本发明涉及一种含有沙漏状非导磁惯性块的磁性液体阻尼减振器，适用于航天器中较长物体的减振。

背景技术

磁性液体减振是一种新型的减振方式，对惯性力的敏感度较高，且具有结构简单、体积小、耗能大和寿命长等优点，能够满足航天器中存在的一些局部减振需求。航天器中一些较长物体(如太阳能帆板、卫星天线等)在应用过程中存在局部振动问题，该种局部振动常表现出频率低、位移小和加速度小的特征。相比磁性液体阻尼减振器，其它减振方式很难满足要求。

常见的一类磁性液体阻尼减振器如公开号CN102032304A的申请专利，该减振器包括非导磁外壳、磁性液体、永磁铁、螺母、端盖、螺栓、螺钉、密封垫和O型密封圈。将永磁铁装入非导磁外壳腔内，用螺栓和螺母将带有O型密封圈的端盖固定在非导磁外壳一端上，通过螺纹孔向非导磁外壳腔内注满磁性液体，用螺钉和密封垫封口。在能量耗散过程中，永磁体与外壳间的相对运动主要由永磁铁的惯性力引起，该类减振器依靠永磁铁的惯性力使得永磁铁与非导磁外壳之间产生相对运动，使得非导磁外壳内的磁性液体流经永磁铁与非导磁外壳之间的环形间隙，通过磁性液体的粘性力进行耗能。公开号CN102042359A的申请专利在公开号CN102032304A的申请专利的基础上，在圆柱体永磁体内轴向均布4～8个通孔，以此增强其减振能力。此类减振器由于永磁铁完全浸没在磁性液体中，柱状永磁铁两端为磁性液体，使得其灵敏度受到磁性液体粘性力的制约，减振效果相对较差，在应用过程中能量耗散有限。

该类磁性液体阻尼减振器对应柱状永磁铁的比重相对较大，两端磁极极性较强，圆周表面磁性相对较弱，对应包覆了磁性液体的有效摩擦表面相对较小。针对大质量对应大磁场强度的柱状永磁铁，圆柱永磁铁有限的有效摩擦表面使得其无法通过增加结构尺寸来提高其能耗。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种含有沙漏状非导磁惯性块的磁性液体阻尼减振器，避免磁性液体阻尼减振器的结构尺寸和减振效果受到永磁铁质量的限制，解决航天器中较长物体的减振问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种含有沙漏状非导磁惯性块的磁性液体阻尼减振器，该装置包括非导磁壳体、环状永磁铁、磁性液体、非导磁惯性块、周向通孔、轴向通孔、O型密封圈、端盖、内定位环、端面定位环；上述各组件之间的连接：将内定位环和非导磁惯性块依次从非导磁壳体端口导入，放置于非导磁壳体的中间部位，再从非导磁壳体两端分别导入内壁包覆有磁性液体的环状永磁铁，然后导入端面定位环，非导磁壳体两端采用O型圈密封，并通过端盖进行端面固定。

采用的非导磁惯性块的工作模块为沙漏状，两个工作模块间连续衔接。该工作模块的轴向中心点位于经过环状永磁铁轴向中心点处的横截面上，该工作模块工作面在轴截面上的投影线与轴线的夹角范围为：1°～15°。该工作模块端面外径小于环状永磁铁的内径，这样使得其端面可从环状永磁铁中间穿过。另外，为了使该工作模块在惯性力作用下不从环状永磁铁中脱离，则非导磁惯性块的中间连接圆柱的外径大于环状永磁铁的内径。

非导磁壳体内部被两个包覆有磁性液体的环状永磁铁隔为三段密封的腔体，为了增加非导磁惯性块对惯性力响应的灵敏度，避免被密封气体对非导磁惯性块所受惯性力的影响，特在非导磁惯性块轴向开有轴向通孔，在非导磁惯性块的中间连接圆柱段周向开有对称分布有周向通孔，且轴向通孔和周向通孔相互连通，使得三段密封腔为一个连通体。另外，非导磁惯性块的轴向通孔具有调节非导磁惯性块自身质量的作用，对应轴向通孔的孔径与非导磁惯性块端面外径的比值范围为：0.2～0.5。

本发明和已有技术相比所具有的有益效果：

相比常见的磁性液体阻尼减振器，该减振器的永磁铁与非磁性壳体固结，采用非导磁惯性块响应惯性力，非导磁惯性块的质量和圆周表面可调，根据需要可通过增大结构尺寸来提高减振器的耗能水平，使得磁性液体阻尼减振器的结构尺寸和减振效果不受永磁铁质量的限制。另外，该减振器所采用的非导磁惯性块呈沙漏状，能够保证非导磁惯性块的平衡位置始终不变，增加了减振器的稳定性。非导磁惯性块的中间连接圆柱段的外径大于环状永磁铁的内径，以保证惯性力作用下非导磁惯性块不从环状永磁铁中滑落，从而增强了减振器的可靠性。

附图说明

图1为本发明的结构原理图。

图2为图1的A-A剖面图。

图中1.非导磁壳体，2.环状永磁铁，3.磁性液体，4.非导磁惯性块，5.周向通孔，6.轴向通孔，7.O型密封圈，8.端盖，9.内定位环，10.端面定位环。

具体实施方式

一种含有沙漏状非导磁惯性块的磁性液体阻尼减振器，该装置包括非导磁壳体(1)、环状永磁铁(2)、磁性液体(3)、非导磁惯性块(4)、周向通孔(5)、轴向通孔(6)、O型密封圈(7)、端盖(8)、内定位环(9)、端面定位环(10)。上述各部分之间的连接：先将内定位环(9)和非导磁惯性块(4)依次从非导磁壳体(1)端口导入，放置于非导磁壳体(1)的中间部位，再从非导磁壳体两端分别导入内壁包覆了磁性液体(3)的环状永磁铁(2)，然后导入端面定位环(10)，非导磁壳体(1)两端采用O型密封圈(7)密封，并通过端盖(8)进行端面固定。

非导磁惯性块(4)的工作模块为沙漏状，其对应轴截面上的投影线与轴线的夹角为5°。非导磁惯性块(4)端面直径为29.6mm，环状永磁铁的内径为30mm。非导磁惯性块(4)的中间连接圆柱段的直径为31mm。非导磁惯性块(4)的轴向通孔(6)的孔径为10mm，周向通孔(5)的孔径为6mm。所用的磁性液体(2)为酯基磁性液体，非导磁壳体(1)和非导磁惯性块(4)所用的材料均为铝合金，环状永磁铁(2)所用的材料为钕铁硼。

Claims (7)

1.一种含有沙漏状非导磁惯性块的磁性液体阻尼减振器，该阻尼减振器包括非导磁壳体(1)、环状永磁铁(2)、磁性液体(3)、非导磁惯性块(4)、周向通孔(5)、轴向通孔(6)、O型密封圈(7)、端盖(8)、内定位环(9)、端面定位环(10)；上述各组件之间的连接：

从非导磁壳体(1)的端口依次装入内定位环(9)和非导磁惯性块(4)，并放置于非导磁壳体(1)的中间部位，再从非导磁壳体(1)两端分别导入内壁包覆有磁性液体(3)的环状永磁铁(2)，从非导磁壳体(1)两端分别导入端面定位环(10)，非导磁壳体(1)两端采用O型密封圈(7)密封，并通过端盖(8)进行端面固定；

其特征在于：环状永磁铁(2)与非导磁壳体(1)固定连接，环状永磁铁(2)的内壁包覆有磁性液体(3)；非导磁惯性块(4)呈沙漏状，穿过环状永磁铁(2)的轴心，磁性液体(3)与非导磁惯性块(4)的圆周表面接触。

2.根据权利要求1所述的一种含有沙漏状非导磁惯性块的磁性液体阻尼减振器，其特征在于所述非导磁惯性块(4)含有两个沙漏状的工作模块，两个沙漏状的工作模块连续衔接。

3.根据权利要求2所述的一种含有沙漏状非导磁惯性块的磁性液体阻尼减振器，其特征在于该工作模块圆周面在轴截面上的投影线与轴线的夹角范围为：1°～15°。

4.根据权利要求2所述的一种含有沙漏状非导磁惯性块的磁性液体阻尼减振器，其特征在于该工作模块的端面外径小于环状永磁铁(2)的内径，二者之间的间隙尺寸范围为：0.2mm～0.5mm。

5.根据权利要求2所述的一种含有沙漏状非导磁惯性块的磁性液体阻尼减振器，其特征在于两工作模块连接处圆柱的外径大于环状永磁铁(2)的内径。

6.根据权利要求1所述的一种含有沙漏状非导磁惯性块的磁性液体阻尼减振器，其特征在于所述非导磁惯性块(4)的轴向开有轴向通孔(6)，通孔孔径与非导磁惯性块(4)端面外径的比值范围为：0.2～0.5。

7.根据权利要求1所述的一种含有沙漏状非导磁惯性块的磁性液体阻尼减振器，其特征在于所述非导磁惯性块(4)中间柱状圆周表面对称分布有周向通孔(5)，周向通孔(5)与轴向通孔(6)相互连通。