[发明专利]一种新型压电陶瓷与电流变液自耦合阻尼器

说明书

本发明是一种新型压电陶瓷与电流变液自耦合阻尼器。它由受力部分、压电部分、阻尼部分、补偿气室部分和封装部分组成。内外电极板分别镶嵌在阻尼器内外筒上。内外电极之间形成阻尼通道，内筒上部设有回流小孔，下部设有弧形回流间隙。当活塞杆受到外界的振动时，压簧板随活塞杆一起运动。与压簧板连接的弹簧给上下对称布置的压电陶瓷施加压力，压电陶瓷受压产生感应电压。感应电压通过导线连接到内外电极上，在环形阻尼通道间产生电场，增加电流变液的粘度，从而减小活塞的振动。活塞振动幅度越大，压电陶瓷产生的电压越高，电流变液产生的阻力就越大，从而达到系统自耦合减振的目的。本发明省去了外部电源和控制系统。

技术领域

本发明涉及一种新型电流变液阻尼器，在工作时无需外接电源，能够随外界振动幅度自耦合减振的智能阻尼器。

背景技术

电流变液（electrorheological fluids, ERF流体）是一种智能材料，它一般是由微米（或纳米）尺度的具有高介电常数的颗粒均匀分散在绝缘的低介电常数的油相介质中形成的悬浮液。当施加外电场时，ERF流体从流动状态转变为类固体状态，其表观粘度急增几个数量级，并达到较高的剪切应力。该过程是可逆、可控、迅速和低功耗的。这些优良的机电耦合性能使ERF流体能有效地解决机械工程中能量传递和控制问题。赵晓鹏等在专利“一种无外电源的自耦合电流变液阻尼器”（ZL02139476.8）中，设计了用压电陶瓷供电的自适应电流变液阻尼器，省去了外部电源，但是整个阻尼器只有在向下压缩的过程中压电陶瓷才起作用，液体阻尼才会变化，回程中并无可变阻尼。阻尼器中没有考虑活塞杆造成的阻尼器内腔体积变化，实际应用中几乎不可实现。另外，阻尼器下部回流采用的是小孔，时间久了电流变液颗粒容易沉降堵塞小孔，严重影响阻尼器性能。在专利“楔形施力的自适应阻尼器”（ZL96236426.6）中，由于使用了省力结构，故外界振动不能过大。以上两种阻尼器各自的缺陷，使得应用起来受到一定限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型压电陶瓷与电流变液自耦合阻尼器，它具有直接受力、抗振动幅度大、行程大、刚性小等特点。阻尼器压电陶瓷采用上下对称布置，使得阻尼器在拉伸和压缩行程时都能提供可变阻尼力。阻尼器的气室设置在阻尼器上部，增加了活塞杆的导向行程，增加了阻尼器的稳定性。阻尼器的下部采用弧形回流间隙，防止电流变液颗粒沉降造成堵塞，增加了阻尼器使用性能和寿命。

附图说明

图1是根据本发明提出的压电陶瓷与电流变液自耦合阻尼器的主视剖面图。图1中各部件及编号为：

1.底座 2.弧形间隙 3.环形阻尼通道 4.内电极板 5.外电极板 6.孔道 7.垫片 8.六角螺母 9.螺栓 10.压簧板 11.活塞杆 12.顶盖 13.直筒盖 14.压电陶瓷 15.上连接板16.弹簧 17.导线 18.下连接板 19.O形密封圈 20.气室 21.环形浮动活塞 22.电流变液23.活塞 24.充放液孔。

具体实施方式

本发明的目的是这样实现的：本发明的结构如图1所示。它由受力部分，包括活塞杆（11）、压簧板（10）、弹簧（16）、活塞（23）；压电部分，包括直筒盖（13）、压电陶瓷（14）、上连接板（15）、导线（17）、下连接板（18）；阻尼部分，包括弧形间隙（2）、环形阻尼通道（3）、内电极板（4）、外电极板（5）、孔道（6）、电流变液（22）；封装部分，包括底座（1）、垫片（7）、六角螺母（8）、螺栓（9）、顶盖（12）、O形密封圈（19）；以及补偿气室部分，包括气室（20），环形浮动活塞（21）五部分组成。其中受力部分、压电部分、阻尼部分以及补偿气室部分上下顺序连接。内外电极镶嵌在阻尼器内外筒上，内外电极之间形成阻尼通道。

活塞杆（11）与活塞（23）是永久连接。压簧板（10）固定在活塞杆（11）上，压簧板（10）的上下端连接弹簧（16）。活塞杆（11）通过直筒盖（13）和顶盖（12）的中心孔与外施力机构相连。顶盖（12）与阻尼器外筒通过螺纹连接，从而固定住直筒盖（13）和弹簧（16）。