一種帶彈性墊的內(nèi)錐角磁性液體阻尼減振器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種帶彈性墊的內(nèi)錐角磁性液體阻尼減振器，適用于航天器中長(zhǎng)直物體的減振。
【背景技術(shù)】
[0002]磁性液體阻尼減振器是一種被動(dòng)減振器，對(duì)慣性力的敏感度較高，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、耗能大和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。由于空間飛行器特殊的運(yùn)行環(huán)境，其自身體積、重量和能源受到一定的限制，因此磁性液體阻尼減振器非常適合于大型航天器長(zhǎng)直物體的低頻率、小振幅的減振，如空間站的太陽(yáng)能帆板、天線等，同時(shí)，其在地面上也具有廣闊的應(yīng)用前景，如長(zhǎng)達(dá)百米的大功率天線的減振，精密天平的減振等等。然而現(xiàn)有磁性液體阻尼減振器由于多種結(jié)構(gòu)問(wèn)題無(wú)法在工程實(shí)際中得到應(yīng)用，具體問(wèn)題如下:
[0003]現(xiàn)在最為常見(jiàn)的磁性液體阻尼減振器主要采用磁性液體的二階浮力原理，如對(duì)比文獻(xiàn)I (公開(kāi)號(hào)CN102032304A的申請(qǐng)專(zhuān)利)所述、對(duì)比文獻(xiàn)2 (公開(kāi)號(hào)CN104074903A的申請(qǐng)專(zhuān)利)所述、對(duì)比文獻(xiàn)3(公開(kāi)號(hào)CN102042359A的申請(qǐng)專(zhuān)利)所述、對(duì)比文獻(xiàn)4(公開(kāi)號(hào)CN102494070A)所述、對(duì)比文獻(xiàn)5 (公開(kāi)號(hào)JP11-230255A)所述和對(duì)比文獻(xiàn)6(公開(kāi)號(hào)CN103122965A)，少數(shù)采用了磁性液體的一階浮力原理，如對(duì)比文獻(xiàn)7 (公開(kāi)號(hào)JP11-223247A的申請(qǐng)專(zhuān)利)所述。
[0004]對(duì)比文獻(xiàn)I (公開(kāi)號(hào)為CN102032304A的申請(qǐng)專(zhuān)利)所述的減振器裝置，該減振器包括非導(dǎo)磁外殼、磁性液體、永磁體、螺母、端蓋、螺栓、螺釘、密封墊和O型密封圈。該申請(qǐng)專(zhuān)利通過(guò)將圓柱形的永磁體作為質(zhì)量塊，在非導(dǎo)磁外殼內(nèi)注滿磁性液體，從而利用磁性液體的二階浮力原理使得質(zhì)量塊懸浮在殼體中。當(dāng)外界振動(dòng)時(shí)，質(zhì)量塊和殼體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)造成磁性液體在質(zhì)量塊與殼體之間的間隙中流動(dòng)，從而產(chǎn)生粘性損耗。然而，該專(zhuān)利所述的減振器利用了磁性液體的二階浮力原理，通過(guò)在殼體內(nèi)充滿磁性液體使得永磁體能夠穩(wěn)定懸浮在殼體中，然而由于磁性液體的磁粘效應(yīng)，當(dāng)磁性液體充滿殼體后，永磁體在殼體內(nèi)部運(yùn)動(dòng)將非常緩慢，減振效果不好。其次，由于質(zhì)量塊為永磁體，殼體為普通圓柱桶狀，因此質(zhì)量塊重量和回復(fù)力大小均不可調(diào)。而且永磁體的材料通常比較脆，當(dāng)加速度極大時(shí)，很容易造成永磁體與殼體之間的碰撞，最終導(dǎo)致永磁體碎裂，從而造成減振器失效因此在工程應(yīng)用中不具有實(shí)用性。
[0005]對(duì)比文獻(xiàn)2 (公開(kāi)號(hào)為CN104074903A的申請(qǐng)專(zhuān)利)所述的減振器裝置，該減振器包括非導(dǎo)磁殼體、螺栓、螺母、永磁體、磁性液體、非磁性外殼、O型圈、氣孔、環(huán)形間隙等。該申請(qǐng)專(zhuān)利也是將永磁體作為質(zhì)量塊，在永磁體兩端吸附少量磁性液體，利用磁性液體的二階浮力原理使得永磁體懸浮，通過(guò)將殼體內(nèi)壁加工成圓弧狀使得磁性液體產(chǎn)生彈性力，從而使得永磁體始終處于殼體的正中。同時(shí)，該結(jié)構(gòu)也不需要將磁性液體充滿整個(gè)殼體，從而避免了對(duì)比文獻(xiàn)I的磁性液體充滿后在永磁體兩端的流動(dòng)困難問(wèn)題。然而當(dāng)質(zhì)量塊運(yùn)動(dòng)時(shí)，整個(gè)質(zhì)量塊將發(fā)生偏斜，導(dǎo)致質(zhì)量塊底面與殼體弧形內(nèi)壁發(fā)生刮蹭現(xiàn)象，導(dǎo)致減振效果不明顯，也無(wú)法避免加速度較大時(shí)，永磁體與殼體碰撞碎裂的問(wèn)題，同時(shí)該專(zhuān)利所用氣孔需要安接外套，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致整個(gè)減振器質(zhì)量增加，因此不具有實(shí)用性。
[0006]對(duì)比文獻(xiàn)3 (公開(kāi)號(hào)為CN102042359A的申請(qǐng)專(zhuān)利)所述的減振器裝置，該減振器與對(duì)比文獻(xiàn)I所述的裝置結(jié)構(gòu)類(lèi)似，但對(duì)比文獻(xiàn)3在永磁體上加工有4?8個(gè)通孔，該通孔可以使得磁性液體流動(dòng)更加順暢，且增大摩擦面積。然而，由于磁性液體充滿整個(gè)腔室，且永磁體兩端磁場(chǎng)非常強(qiáng)，無(wú)論是通孔內(nèi)的磁性液體還是永磁體與殼體之間的磁性液體都會(huì)因?yàn)檎扯冗^(guò)大而無(wú)法正常流動(dòng)，因此在永磁體上加工通孔的效果并不明顯，因此不具有實(shí)用性。
[0007]對(duì)比文獻(xiàn)4 (公開(kāi)號(hào)CN102494070A的申請(qǐng)專(zhuān)利)所述的減振器裝置，該減振器原理與對(duì)比文獻(xiàn)I所述裝置原理類(lèi)似，但該專(zhuān)利所述裝置將殼體加工成圓形的空心球狀，永磁體加工成實(shí)心球狀。然而，單純的形狀改變并不能解決磁性液體在永磁體與殼體之間流動(dòng)困難的問(wèn)題，也不能避免永磁鐵與殼體碰撞的碎裂問(wèn)題，因此不具有實(shí)用性。
[0008]對(duì)比文獻(xiàn)5 (公開(kāi)號(hào)JP11-230255A的申請(qǐng)專(zhuān)利)所述的減振器，該減振器是一種用于轉(zhuǎn)軸振動(dòng)的減振器，其利用磁性液體的二階浮力原理，將永磁體作為一個(gè)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量塊。該專(zhuān)利也無(wú)法解決磁性液體在永磁體與殼體之間流動(dòng)困難的問(wèn)題，其陶瓷材料的環(huán)5由于是脆性材料，也不能解決永磁體與其碰撞碎裂的問(wèn)題，因此不具有實(shí)用性。
[0009]對(duì)比文獻(xiàn)6 (公開(kāi)號(hào)CN103122965A的申請(qǐng)專(zhuān)利)所述的減振器裝置，該減振器是一種用于消減太陽(yáng)能帆板振動(dòng)的減振器，其利用了磁性液體的二階浮力原理，質(zhì)量塊為環(huán)形永磁體。該專(zhuān)利通過(guò)用帶錐角的墊片來(lái)保持永磁體的居中位置，然而當(dāng)圓柱形永磁體在殼體底部運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于錐角墊片的作用將發(fā)生傾斜從而導(dǎo)致永磁體與墊片發(fā)生刮蹭，粘性耗能降低。同時(shí)，該專(zhuān)利通過(guò)在殼體內(nèi)壁粘接沿徑向充磁的第一環(huán)形永磁體來(lái)防止作為質(zhì)量塊的第二環(huán)形永磁體的撞壁，第一環(huán)形永磁體與第二環(huán)形永磁體同極相對(duì)。當(dāng)在航天器發(fā)射過(guò)程中，加速度極大，有時(shí)會(huì)超過(guò)10個(gè)重力加速度時(shí)，第一環(huán)形永磁體和第二環(huán)形永磁體間距越小斥力越大，可以有效防止第二環(huán)形永磁體沿徑向的撞壁行為。然而由于永磁體之間的斥力為不平衡力，因此第二環(huán)形永磁體在受到沿徑向的斥力的同時(shí)，還會(huì)受到一個(gè)沿軸向的力矩，因此在航天器發(fā)射過(guò)程中，該力矩很容易導(dǎo)致第二環(huán)形永磁體與殼體端蓋或底面相撞，最終導(dǎo)致第二環(huán)形永磁體碎裂，不具有實(shí)用性因此在實(shí)際應(yīng)用中存在一定冋題。
[0010]對(duì)比文獻(xiàn)7(公開(kāi)號(hào)JP11-223247A的申請(qǐng)專(zhuān)利)所述的減振器裝置，該減振器是一種用于消減轉(zhuǎn)軸振動(dòng)的減振器，其利用了磁性液體的一階浮力原理，質(zhì)量塊為環(huán)形非導(dǎo)磁物質(zhì)，在轉(zhuǎn)軸上安裝一圈永磁體使得質(zhì)量塊在周向不發(fā)生偏移。然而，通過(guò)磁性液體的一階浮力原理可知，單獨(dú)一組永磁體對(duì)非導(dǎo)磁性的物質(zhì)懸浮是不穩(wěn)定的，很容易導(dǎo)致質(zhì)量塊在沿轉(zhuǎn)軸軸向方向產(chǎn)生偏移和擾動(dòng)，同時(shí)永磁體碰撞問(wèn)題無(wú)法得到解決，因此該專(zhuān)利不具有實(shí)用價(jià)值。
[0011]同時(shí)，對(duì)比文獻(xiàn)8(公開(kāi)號(hào)CN103149384A的申請(qǐng)專(zhuān)利)所述的磁性液體傳感器，利用在殼體內(nèi)部加工錐角的方式給永磁體提供一個(gè)回復(fù)力，并通過(guò)在殼體內(nèi)壁開(kāi)槽保證腔室兩側(cè)氣體的流通，然而該專(zhuān)利不能避免永磁體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中傾斜后與殼體的刮蹭問(wèn)題，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致永磁體傾斜后使得凹槽截面積減小，氣體流通受阻從而降低永磁體與殼體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。再者，該專(zhuān)利的結(jié)構(gòu)也很容易造成永磁體與殼體發(fā)生碰撞。
[0012]因此急需對(duì)磁性液體阻尼減振器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和改進(jìn)，使其能夠在實(shí)際工程中得到應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，現(xiàn)有磁性液體阻尼減振器由于多種結(jié)構(gòu)缺陷造成磁性液體流動(dòng)困難、永磁體撞壁和永磁體易傾斜與殼體錐角發(fā)生刮蹭等問(wèn)題，使其無(wú)法在工程實(shí)際中得到應(yīng)用。特提供一種帶彈性墊的內(nèi)錐角磁性液體阻尼減振器。
[0014]本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0015]一種帶彈性墊的內(nèi)錐角磁性液體阻