一種振動(dòng)加工用磁流變液激振裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種磁流變液高頻相變激振裝置，特別是涉及一種振動(dòng)加工用磁流變液激振裝置及方法。
技術(shù)背景:
[0002]激振器是附加在某些機(jī)械設(shè)備上用以產(chǎn)生激勵(lì)力的裝置，是產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)的重要部件。激振器能使被激物體獲得一定形式和強(qiáng)度的振動(dòng)，已廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天、地震振動(dòng)模擬、機(jī)電系統(tǒng)及其零部件性能和疲勞壽命試驗(yàn)，以及利用振動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械搗固、破巖、壓路、鉆孔和勘探等?，F(xiàn)有各類振動(dòng)激振裝置，按照激振形式的不同分為機(jī)械式、電動(dòng)式、液壓式、電致或磁致伸縮效應(yīng)式和氣動(dòng)式等形式。各類激振裝置各具特點(diǎn)，滿足不同機(jī)械設(shè)備的需求。
[0003]機(jī)械式激振器主要分為離心式和直接作用式兩類。離心式激振器的頻率范圍一般為5?100Hz，負(fù)載為50?10000N，直接作用式激振器的頻率范圍為I?200Hz，可得到很大的推力和較大的振動(dòng)幅值。這類振動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，但上限頻率較低，廣泛應(yīng)用于各種低頻振動(dòng)場(chǎng)合。又如，專利號(hào)為CN200710098800.1 (授權(quán)公告號(hào)CN101043172A，授權(quán)公告日2007年9月26日)公開(kāi)了一種電磁激振器。該發(fā)明主要包括上蓋、永磁體、磁芯、螺線管、蓋板、膠墊、底座、振動(dòng)傳動(dòng)桿。當(dāng)螺線管不通電時(shí)，永磁體吸引振動(dòng)傳動(dòng)桿，當(dāng)螺線管中通過(guò)交變電流時(shí)候，就會(huì)改變永磁體對(duì)振動(dòng)傳動(dòng)桿的吸引力大小，從而在磁力作用下弓I起振動(dòng)桿的振動(dòng)，振動(dòng)頻率隨著交變電流的頻率變化。該發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但受到固有磁飽和的限制，不易獲得大激振力和振動(dòng)頻率，且振幅位移有限。專利號(hào)200910100830.0 (授權(quán)公告號(hào)CN101608965B，授權(quán)公告日2011年2月9日)公開(kāi)了一種單出桿液壓缸電液激振器。該發(fā)明包括2D電液激振閥、單出桿液壓缸和加載對(duì)象，采用閥芯旋轉(zhuǎn)和軸向雙自由度設(shè)計(jì)而成。在控制閥中閥芯由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，使得沿閥芯臺(tái)肩周向均勻開(kāi)設(shè)的溝槽與閥套上的窗口相配合的閥口面積大小成周期性變化，因而使得進(jìn)出液壓缸活塞端面面積較大的容腔的流量大小及方向發(fā)生周期性的變化，驅(qū)動(dòng)液壓執(zhí)行元件單出桿液壓桿做周期性的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)與單出桿液壓桿活塞桿相連的加載對(duì)象做來(lái)回振動(dòng)。該發(fā)明能夠大幅度提高電液激振頻率，但是結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。
[0004]磁流變液是當(dāng)前智能材料研宄的一個(gè)重要分支，也是一種具有發(fā)展前途和工程應(yīng)用價(jià)值的新興材料。磁流變液主要由磁性粒子、載液和添加劑三個(gè)部分組成。磁流變液在磁場(chǎng)的作用下能產(chǎn)生明顯的磁流變效應(yīng)，即在液態(tài)和固態(tài)之間進(jìn)行快速可逆的轉(zhuǎn)化，這種轉(zhuǎn)化是在毫秒量級(jí)的時(shí)間內(nèi)完成的。在該過(guò)程中，磁流變液的粘度保持連續(xù)，無(wú)級(jí)變化，整個(gè)轉(zhuǎn)化過(guò)程極快，且可控能耗極小，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)主動(dòng)控制。隨著磁流變液性能的提高和研宄的發(fā)展，磁流變技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于航空航天、機(jī)械工程、汽車工程、精密加工工程、控制工程等領(lǐng)域。在未來(lái)的幾十年里，磁流變液與磁流變器件具有很大的市場(chǎng)前景。因此，研宄出一種磁流變液激振器有重要的意義。
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0005]本發(fā)明基于現(xiàn)有液壓激振器激振頻率較低的技術(shù)難題，提供了一種振動(dòng)加工用磁流變液激振裝置。該發(fā)明是一種將高頻交變電磁場(chǎng)振動(dòng)轉(zhuǎn)化為機(jī)械振動(dòng)的換能方法；是一種利用封閉容腔內(nèi)磁流變液在交變磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生固液體積變化，從而激發(fā)振動(dòng)的方法；是一種利用固液相變引發(fā)體積膨脹收縮振動(dòng)，并進(jìn)行變幅放大的振動(dòng)方法；是一種具有激振缸、變幅機(jī)構(gòu)和磁流變液供液系統(tǒng)的裝置；是一種具有激振器工況(激振振幅和頻率調(diào)整等)監(jiān)控的裝置。
[0006]一種振動(dòng)加工用磁流變液激振裝置，包括激振缸、磁流變液液壓系統(tǒng)、激振器工況監(jiān)控系統(tǒng)；
[0007]所述的激振缸包括激振缸體、安裝底板、電磁線圈、激振端蓋；電磁線圈環(huán)繞于激振缸體外側(cè)面，激振端蓋與激振缸體通過(guò)螺栓連接，激振缸體通過(guò)螺栓固定安裝于安裝底板上；
[0008]所述的磁流變液液壓系統(tǒng)包括磁流變液箱、過(guò)濾器、油泵、電機(jī)、單向閥、溢流閥、油壓表、手動(dòng)球閥、卸荷閥、溫度計(jì)；磁流變液箱通過(guò)管路與過(guò)濾器入口相連，過(guò)濾器出口通過(guò)管路與油泵的進(jìn)口相連，電機(jī)帶動(dòng)油泵運(yùn)轉(zhuǎn)；油泵出口通過(guò)油管與單向閥進(jìn)口相連，單向閥出口與溢流閥的進(jìn)口、手動(dòng)球閥的進(jìn)口、卸荷閥的進(jìn)口相通，溢流閥的出口、卸荷閥的出口通過(guò)管路與磁流變液箱相連，手動(dòng)球閥出口通過(guò)管路與激振缸體的進(jìn)口相連，油壓表設(shè)置在溢流閥的進(jìn)口，溫度計(jì)設(shè)置在磁流變液箱內(nèi)；
[0009]所述的激振器工況監(jiān)控系統(tǒng)包括超聲波電源、激光位移傳感器、傳感器支架、前置放大器、轉(zhuǎn)換板、數(shù)據(jù)采集卡和工控機(jī)；超聲波電源與電磁線圈連接，激光位移傳感器用螺栓安裝于傳感器支架平臺(tái)上，并將檢測(cè)端對(duì)準(zhǔn)激振端蓋外側(cè)，傳感器支架與安裝底板通過(guò)螺栓連接固定；激光位移傳感器與前置放大器的信號(hào)輸入端口連接，前置放大器的輸出端口與轉(zhuǎn)換板的模擬量輸入接線端口連接，轉(zhuǎn)換板通過(guò)電纜與數(shù)據(jù)采集卡連接，數(shù)據(jù)采集卡通過(guò)PCI插槽與工控機(jī)相連。
[0010]有益效果:
[0011]1、本發(fā)明利用封閉容腔內(nèi)磁流變液在交變磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生固液相變引發(fā)體積膨脹收縮，從而激發(fā)振動(dòng)；
[0012]2、本發(fā)明不僅能夠大幅提高激振頻率，而且設(shè)備結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單；
[0013]3、本發(fā)明具有工況監(jiān)控裝置，能夠?qū)ふ裾穹皖l率進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且可以快速方便的調(diào)整激振振幅和頻率。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為磁流變液激振器；
[0015]圖2為激振缸機(jī)械結(jié)構(gòu)俯視圖；
[0016]圖3為激振缸機(jī)械結(jié)構(gòu)剖視圖。
具體實(shí)施方案:
[0017]下面結(jié)合附圖，對(duì)本專利作進(jìn)一步描述。
[0018]如圖1、圖2、圖3所示，一種振動(dòng)加工用磁流變液激振裝置，包括激振缸、磁流變液液壓系統(tǒng)、激振器工況監(jiān)控系統(tǒng)。
[0019]所述的激振缸包括激振缸體9、安裝底板10、電磁線圈13、激振端蓋14。電磁線圈13環(huán)繞于激振缸體9外側(cè)面，激振端蓋14與激振缸體9通過(guò)螺栓連接，激振缸體9通過(guò)螺栓固定安裝于安裝底板10上；
[0020]所述的磁流變液液壓系統(tǒng)包括磁流變液箱1、過(guò)濾器2、油泵3、電機(jī)4、單向閥5、溢流閥6、油壓表7、手動(dòng)球閥8、卸荷閥20、溫度計(jì)21。磁流變液箱I通過(guò)管路與過(guò)濾器2入口相連，過(guò)濾器2出口通過(guò)管路與油泵3的進(jìn)口相連，電機(jī)4帶動(dòng)油泵3運(yùn)轉(zhuǎn)。油泵3出口通過(guò)油管與單向閥5進(jìn)口相連，單向閥5出口與溢流閥6的進(jìn)口、手動(dòng)球閥8的進(jìn)口、卸荷閥20的進(jìn)口相通，溢流閥6的出口、卸荷閥20的出口通過(guò)管路與磁流變液箱I相連，手動(dòng)球閥8出口通過(guò)管路與激振缸體9的進(jìn)口相連，油壓表7設(shè)置在溢流閥6的進(jìn)口，溫度計(jì)21設(shè)置在磁流變液箱I內(nèi)。
[0021]所述的激振器工況監(jiān)控系統(tǒng)包括超聲波電源16、激光位移傳感器12、傳感器支架
11、前置放大器15、轉(zhuǎn)換板17、數(shù)據(jù)采集卡18和工控機(jī)19。超聲波電源16與電磁線圈13連接，激光位移傳感器12用螺栓安裝于傳感器支架11平臺(tái)上，并將檢測(cè)端對(duì)準(zhǔn)激振端蓋14外側(cè)，傳感器支架11與安裝底板10通過(guò)螺栓連接固定。激光位移傳感器12與前置放大器15的信號(hào)輸入端口連接，前置放大器15的輸出端口與轉(zhuǎn)換板17的模擬量輸入接線端口連接，轉(zhuǎn)換板17通過(guò)電纜與數(shù)據(jù)采集卡18連接，數(shù)據(jù)采集卡18通過(guò)PCI插槽與工控機(jī)19相連。
[0022]打開(kāi)手動(dòng)球閥，啟動(dòng)油泵和電機(jī)，磁流變液液壓系統(tǒng)開(kāi)始向激振缸內(nèi)供給磁流變液。觀察油壓表的示數(shù)，調(diào)節(jié)溢流閥，當(dāng)壓力表指示到某一個(gè)指定數(shù)值后，關(guān)閉油泵和電機(jī)以及手動(dòng)球閥，此時(shí)激振缸內(nèi)將維持恒定的壓強(qiáng)。打開(kāi)超聲波電源，給電磁線圈供以脈沖電流，使得激振缸內(nèi)的磁流變液處于交變磁場(chǎng)中。在磁流變效應(yīng)的作用下，磁流變液將在固態(tài)與液態(tài)之間發(fā)生快速可逆的轉(zhuǎn)化，與此同時(shí)，磁流變液的固液相變會(huì)引發(fā)體積膨脹收縮振動(dòng)，從而引起激振端蓋的激振。激光位移傳感器發(fā)射出的激光光束經(jīng)激振端蓋外側(cè)表面反射到自身的探測(cè)器上，通過(guò)感應(yīng)到的光束位置的不同，可精確地測(cè)量出激振端蓋的振幅與頻率。激光位移傳感器采集到的振動(dòng)信號(hào)經(jīng)前置放大器放大后，以模擬量輸入轉(zhuǎn)換板，轉(zhuǎn)換板及數(shù)據(jù)采集卡將輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行高速A/D轉(zhuǎn)換，最終輸入到工控機(jī)。改變超聲波電源輸出的電流，電磁線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)也會(huì)隨之改變，從而改變激振端蓋的的振幅與頻率。關(guān)閉超聲波電源后，激振端蓋停止振動(dòng)，打開(kāi)卸荷閥卸去激振缸內(nèi)部的壓強(qiáng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種振動(dòng)加工用磁流變液激振裝置，包括激振缸、磁流變液液壓系統(tǒng)、激振器工況監(jiān)控系統(tǒng)； 其特征在于:所述的激振缸包括激振缸體、安裝底板、電磁線圈、激振端蓋；電磁線圈環(huán)繞于激振缸體外側(cè)面，激振端蓋與激振缸體通過(guò)螺栓連接，激振缸體通過(guò)螺栓固定安裝于安裝底板上； 所述的磁流變液液壓系統(tǒng)包括磁流變液箱、過(guò)濾器、油泵、電機(jī)、單向閥、溢流閥、油壓表、手動(dòng)球閥、卸荷閥、溫度計(jì)；磁流變液箱通過(guò)管路與過(guò)濾器入口相連，過(guò)濾器出口通過(guò)管路與油泵的進(jìn)口相連，電機(jī)帶動(dòng)油泵運(yùn)轉(zhuǎn)；油泵出口通過(guò)油管與單向閥進(jìn)口相連，單向閥出口與溢流閥的進(jìn)口、手動(dòng)球閥的進(jìn)口、卸荷閥的進(jìn)口相通，溢流閥的出口、卸荷閥的出口通過(guò)管路與磁流變液箱相連，手動(dòng)球閥出口通過(guò)管路與激振缸體的進(jìn)口相連，油壓表設(shè)置在溢流閥的進(jìn)口，溫度計(jì)設(shè)置在磁流變液箱內(nèi)； 所述的激振器工況監(jiān)控系統(tǒng)包括超聲波電源、激光位移傳感器、傳感器支架、前置放大器、轉(zhuǎn)換板、數(shù)據(jù)采集卡和工控機(jī)；超聲波電源與電磁線圈連接，激光位移傳感器用螺栓安裝于傳感器支架平臺(tái)上，并將檢測(cè)端對(duì)準(zhǔn)激振端蓋外側(cè)，傳感器支架與安裝底板通過(guò)螺栓連接固定；激光位移傳感器與前置放大器的信號(hào)輸入端口連接，前置放大器的輸出端口與轉(zhuǎn)換板的模擬量輸入接線端口連接，轉(zhuǎn)換板通過(guò)電纜與數(shù)據(jù)采集卡連接，數(shù)據(jù)采集卡通過(guò)PCI插槽與工控機(jī)相連。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種振動(dòng)加工用磁流變液激振裝置，包括激振缸、磁流變液液壓系統(tǒng)、激振器工況監(jiān)控系統(tǒng)；所述的激振缸包括激振缸體、安裝底板、電磁線圈、激振端蓋；所述的磁流變液液壓系統(tǒng)包括磁流變液箱、過(guò)濾器、油泵、電機(jī)、單向閥、溢流閥、油壓表、手動(dòng)球閥、卸荷閥、溫度計(jì)；所述的激振器工況監(jiān)控系統(tǒng)包括超聲波電源、激光位移傳感器、傳感器支架、前置放大器、轉(zhuǎn)換板、數(shù)據(jù)采集卡和工控機(jī)；本發(fā)明不僅能夠大幅提高激振頻率，而且設(shè)備結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單；本發(fā)明具有工況監(jiān)控裝置，能夠?qū)ふ裾穹皖l率進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且可以快速方便的調(diào)整激振振幅和頻率。
【IPC分類】B06B1-04
【公開(kāi)號(hào)】CN104607378
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410709227
【發(fā)明人】倪敬, 李璐, 蒙臻
【申請(qǐng)人】杭州電子科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2014年11月28日