[发明专利]一种滚珠丝杠传动的旋转式磁流变阻尼器及其工作方法

说明书

本发明公开了一种滚珠丝杠传动的旋转式磁流变阻尼器，包括环形励磁式磁极、盘形磁流变液腔体，所述的盘形磁流变液腔体安置在环形励磁式磁极内部，所述的环形励磁式磁极具有4个圆周阵列式分布的铁芯绕组，可为盘形磁流变液腔体内的磁流变液提供多级可调的工作磁场；还包括滚动螺母、滚珠丝杠、旋转盘、旋转轴承和推力轴承，所述的滚珠螺母与旋转盘固接，所述的旋转盘安装在盘形磁流变液腔体内，所述转动轴承连接盘形磁流变液腔体与滚珠螺母，保证二者的相对转动，所述的滚珠丝杠穿过滚珠螺母，配合转动轴承和推力轴承将丝杠的直线运动转化为旋转盘的旋转运动。本发明滚珠丝杠传动的旋转式磁流变阻尼器，具有耐久性好、可调系数高，出力高的特点。

技术领域

本发明属于结构振动控制领域，具体涉及一种滚珠丝杠传动的旋转式磁流变阻尼器。

背景技术

磁流变(MR)阻尼器是利用磁流变液(磁流变液)的磁流变特性而研制的一种新型智能振动控制装置，它具有响应迅速、耗能低、阻尼力连续可调、成本适中、容错性好等优点，目前已广泛运用于土木工程、航天航空、汽车悬架等领域的智能减振控制。已存在的磁流变阻尼器中，根据磁流变液的受力状态和流动特点，MR液阻尼器可分为阀式、剪切式和剪切阀式。

目前最常用的形式是剪切阀式MR阻尼器，其封闭磁流变液的腔体以活塞为界可分为压缩腔和膨胀腔，其阻尼器出力来自于强大压差下磁流变液流过工作通道而产生的阻力。在实际半主动控制研究和工程应用中发现，在巨大压差下磁流变液的清液有可能会从出力杆外围的液封环处渗出，外界空气也会进入阻尼器腔体内。磁流变液中的清液的流失使得其流动性变差、甚至固结，使得MR阻尼器的可调系数大幅降低，从而失去其作为智能振动控制装置的优越性，另外，空气的进入会造成颈缩现象，降低阻尼器的耗能效果。分析此剪切阀式阻尼器的出力可知，剪切阀式MR阻尼器兼有剪切和阀式两种力的成分，而阀式出力占主要部分。结合已有研究结果可知，相同条件下剪切式出力比阀式出力的可调系数高数倍(约为)，故剪切式MR阻尼器更能发挥磁流变液的可调性能，但是由于一般的剪切式MR阻尼器最大出力较小，未能广泛推广。

本发明提出的滚珠丝杠传动的旋转剪切式MR阻尼器，其磁流变液无压差的工作环境规避了液封失效问题，提高了MR阻尼器的耐久性，降低维修成本。并且利用滚珠丝杠的力的放大效果使得旋转剪切式MR阻尼器兼顾可调性好、最大出力高的特性。通过选配不同标号的磁流变液和不同传动比的滚珠丝杠可以适用于多种结构的半主动控制。此发明结构紧凑、耐久性好、适用范围广泛，因此极具工程应用前景。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的问题，提供一种能够充分发挥磁流变液可变性能的，稳定可靠、耐久性好的滚珠丝杠传动的MR阻尼器。该磁流变阻尼器改变了传统的磁流变阻尼器的工作方式，通过滚珠丝杠传动机构将结构的平动位移转化为旋转盘的转动，励磁线圈及磁轭包裹在盘形磁流变液腔体外部，以提供有效的磁感应强度，从而保证阻尼器的最大出力和可调系数。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种滚珠丝杠传动的旋转式磁流变阻尼器，包括：

阻尼器外壳，阻尼器外壳具有中空内腔，中空内腔中设有环形励磁式磁极；盘形磁流变液腔体，设置在所述环形励磁式磁极的内部，盘形磁流变液腔体内充满磁流变液；

所述的阻尼器外壳，环形励磁式磁极和盘形磁流变液腔体三者之间相对固接；

一旋转盘，设置在充满磁流变液的盘形磁流变液腔体内，旋转盘法向平行于环形励磁式磁极主磁场的磁力线方向；

一滚珠丝杆，滚珠丝杆一端穿过阻尼器外壳的轴心后位于中空内腔内部，另一端延伸至阻尼器外壳外部设置，位于中空内腔内部的滚珠丝杆上配合连接有滚珠螺母，所述滚珠螺母与所述旋转盘之间固定连接；

盘形磁流变液腔体的轴孔和滚珠螺母的外壁之间设有一对带液封环的转动轴承；

所述转动轴承外侧设置有一对顶推轴承；