阻尼器设计

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tmd调频质量阻尼器设计方法

tmd调频质量阻尼器设计方法

tmd调频质量阻尼器设计方法摘要:1.引言2.TMD调频质量阻尼器的工作原理3.TMD调频质量阻尼器的设计方法4.设计参数及其影响因素5.设计实例及分析6.结论正文:【引言】调频质量阻尼器(TMD)作为一种被动控制系统,在工程结构减震控制领域得到了广泛的应用。

TMD系统主要由质量块、弹簧和阻尼器组成。

通过对TMD系统进行合理设计,可以有效降低结构在地震、风载等动力荷载下的响应,提高结构的安全性和舒适性。

本文将详细介绍TMD调频质量阻尼器的设计方法。

【TMD调频质量阻尼器的工作原理】TMD调频质量阻尼器的工作原理是通过质量块的振动响应与结构主体振动响应的相位差来调节结构的振动特性。

在动力荷载作用下,质量块受到激励产生振动,通过弹簧与阻尼器与结构主体相连,使得质量块的振动能量传递到结构主体,达到减震目的。

【TMD调频质量阻尼器的设计方法】TMD调频质量阻尼器的设计方法主要包括以下几个步骤:1.确定设计目标:根据结构特点及使用要求,明确TMD系统的减震目标,如减震效果、频率响应等。

2.选择参数:根据设计目标,选取合适的质量块质量、弹簧刚度和阻尼系数等参数。

3.设计结构形式:结合结构特点,确定TMD系统的结构形式,如悬挂式、支承式等。

4.计算分析:利用振动分析方法,对TMD系统进行计算分析,评估减震效果。

5.调整优化:根据计算结果,对设计参数进行调整优化,直至满足设计目标。

【设计参数及其影响因素】1.质量块质量:质量块质量越大,减震效果越明显,但同时会增加结构自重和造价。

2.弹簧刚度:弹簧刚度越小,减震效果越好,但可能导致系统稳定性降低。

3.阻尼系数:阻尼系数越大,减震效果越好,但会影响系统的运动性能。

4.结构频率:与结构主体频率相近的TMD系统,减震效果更明显。

5.结构形式:不同结构形式的TMD系统,其减震效果和适用范围有所不同。

【设计实例及分析】以某高层建筑为例,根据工程需求,采用悬挂式TMD系统进行设计。

气动振动阻尼器的设计与优化

气动振动阻尼器的设计与优化

气动振动阻尼器的设计与优化引言:振动是机械和结构体中常见的现象,它可能对机器的稳定性和工作效果产生负面影响。

为了解决这个问题,研究人员提出了各种各样的振动控制方法。

其中,气动振动阻尼器被广泛应用于各种领域,如航空航天、机械制造和桥梁建设等。

本文将探讨气动振动阻尼器的设计原理和优化方法。

1. 气动振动阻尼器的工作原理气动振动阻尼器是一种基于气体流动原理的振动控制装置。

它包括一个可控制的气体流通通道和一个液压缸。

当机械系统发生振动时,气体流动通过通道进入液压缸,产生阻尼力,从而减小振动幅度。

具体来说,气体流动通过控制阀门进行调节,改变压力和流速,以实现振动的控制效果。

2. 气动振动阻尼器的设计原则在设计气动振动阻尼器时,需要考虑以下几个原则:2.1 预测振动特性:在设计之前,需要通过模拟和实验来预测机械系统的振动特性。

通过分析振动频率和振幅,可以确定所需的阻尼器的参数和尺寸。

2.2 选择合适的气体流体:振动阻尼器的性能和效果受气体流体的选择影响。

常用的气体包括氮气、氦气和压缩空气等。

根据具体应用和振动频率,选择合适的气体以达到最佳的控制效果。

2.3 优化气体流通通道:气体流通通道的设计对振动阻尼器的性能有重要影响。

通过优化通道的形状、长度和直径等参数,可以改善气体流动的稳定性和阻尼能力。

同时,还需要考虑通道的材料和制造工艺,以保证其耐久性和可靠性。

2.4 考虑能量损耗:振动阻尼器在工作过程中会消耗一定的能量。

因此,在设计过程中需要权衡振动控制效果和能耗之间的关系,以实现性能的平衡。

3. 气动振动阻尼器的优化方法在设计完成后,可以通过优化方法来提高振动阻尼器的性能。

以下是几种常用的优化方法:3.1 拓扑优化:通过拓扑优化方法可以改变振动阻尼器的结构形式,以达到最小质量或最大阻尼性能的目标。

通过数值模拟和算法优化,可以得到最优化的振动阻尼器结构。

例如,可以通过拓扑优化来减少振动阻尼器的自重,提高整体性能。

新型阻尼器的设计和性能分析

新型阻尼器的设计和性能分析

新型阻尼器的设计和性能分析随着科技的不断发展,新型阻尼器的设计和性能分析也取得了显著的进步。

阻尼器是机械工程中常见的一种元件,用于减缓和消除物体的振动和噪声。

在大型机械设备中广泛应用,如高速列车、桥梁、建筑物等,在工业和民用领域中发挥着重要的作用。

一、新型阻尼器的分类目前常见的阻尼器包括油压阻尼器、气静压阻尼器、摩擦阻尼器等。

除此之外,还有一些新型阻尼器逐渐得到人们的认可和应用,如磁流体阻尼器、流体压电阻尼器、智能材料阻尼器等。

磁流体阻尼器是一种利用磁流体的磁性来控制机械振动和噪音的阻尼器。

磁流体阻尼器具有体积小、结构简单、响应速度快等优点,被广泛应用于高速列车、铁路桥梁等领域。

流体压电阻尼器是一种利用流体压电材料来产生阻尼力的新型阻尼器。

该阻尼器不仅将流体压电材料的压电效应和液体阻尼的作用有机结合起来,而且具有快速响应、稳定性高等优点。

智能材料阻尼器是一种利用智能材料的特性来实现振动和噪音控制的新型阻尼器。

智能材料阻尼器的阻尼特性可以通过控制电场来实现,其响应速度快、稳定性好,同时具有可重复使用、易于控制等优点。

二、新型阻尼器的设计原理新型阻尼器的设计原理相较于传统阻尼器有所不同。

新型阻尼器一般采用新材料、新结构和新技术,以实现更高的阻尼效果和更好的控制性能。

其中,阻尼器的材料是关键因素。

以智能材料阻尼器为例,其核心是智能材料。

智能材料具有特殊的物理和化学性质,如压电效应、磁致伸缩效应、磁致阻抗效应等,可以获得很高的灵敏度和响应速度。

使用这些材料设计的阻尼器可以通过调整电场、磁场等外界条件来控制材料的特性,从而实现对机械振动和噪音的控制。

除材料外,结构设计也是影响阻尼器性能的重要因素。

在设计新型阻尼器时,需要充分考虑结构的合理性,如固有频率、阻尼比、放置位置等。

结构设计的不合理会导致性能下降,必须进行相应的优化和改进。

三、新型阻尼器的性能分析新型阻尼器的性能分析是设计过程中必不可少的环节。

要对阻尼器进行性能评估,需要进行模拟和实验,从而获得其振动和噪音控制效果。

抗震阻尼器设计流程

抗震阻尼器设计流程

抗震阻尼器设计流程Designing seismic dampers is a crucial process in ensuring the safety and stability of buildings in earthquake-prone areas. 抗震阻尼器设计是确保地震多发地区建筑物安全稳定的关键步骤。

It involves a complex and meticulous procedure that requires careful planning, analysis, and execution. 这涉及一个复杂而细致的程序,需要仔细的规划、分析和执行。

From selecting the appropriate type of damper to calculating the necessary dimensions and materials, each step plays a significant role in the overall effectiveness of the design. 从选择适当类型的阻尼器到计算必要的尺寸和材料,每一步在设计的整体有效性中都起着重要的作用。

The first step in designing seismic dampers is to conduct a thorough risk assessment of the building and its surroundings. 设计抗震阻尼器的第一步是对建筑及其周围环境进行彻底的风险评估。

This involves analyzing the potential seismic hazards that the structure may face and identifying vulnerable areas that need reinforcement. 这涉及分析建筑可能面临的潜在地震危害,确定需要加固的脆弱区域。

机械阻尼器的优化设计及性能分析

机械阻尼器的优化设计及性能分析

机械阻尼器的优化设计及性能分析机械阻尼器是一种常用的装置,用于减振和吸收机械系统中产生的冲击和振动。

它可以通过消耗系统的能量来减少振动的幅度和频率,从而提高系统的稳定性和安全性。

在本文中,我们将探讨机械阻尼器的优化设计方法和性能分析。

首先,我们需要了解机械阻尼器的工作原理。

机械阻尼器通常由弹簧和阻尼器组成。

当机械系统振动时,弹簧可以存储和释放能量,而阻尼器会将这些能量消耗掉。

通过调整弹簧的刚度和阻尼器的阻尼系数,我们可以优化机械阻尼器的性能。

在机械阻尼器的设计过程中,我们首先需要确定系统所需的阻尼比。

阻尼比是指阻尼器所提供的阻尼力与系统固有频率相比的比值。

对于某些特定应用领域(例如建筑物和桥梁),阻尼比的范围已经有了标准化的建议。

然而,在其他应用中,我们可能需要根据具体的工程需求来确定阻尼比。

一种常见的方法是使用质量比法进行阻尼比的估计。

质量比是指阻尼器的质量与系统质量之间的比值。

通过调整阻尼器的质量,我们可以控制阻尼比。

此外,还可以利用计算机仿真技术,通过建立动力学模型来精确计算阻尼比,并进行优化设计。

在确定阻尼比后,我们可以开始优化设计机械阻尼器的参数。

其中,弹簧的刚度和阻尼器的阻尼系数是最重要的参数。

弹簧的刚度决定了机械系统的固有频率,而阻尼器的阻尼系数决定了阻尼器所提供的阻尼力。

在优化设计过程中,我们可以使用数学方法和优化算法来求解最优参数。

例如,可以使用梯度下降法或进化算法等算法来搜索最佳解。

此外,还可以利用计算机仿真软件进行多次试验和参数调整,以找到最优解。

在设计完成后,接下来需要进行机械阻尼器的性能分析。

性能分析可以通过实验或数值模拟来完成。

在实验中,我们可以使用振动台或其他测试设备,对机械阻尼器进行振动测试,并测量系统的振动幅度和频率。

在数值模拟中,我们可以建立系统的动力学模型,并使用相关软件进行模拟计算。

通过性能分析,我们可以评估机械阻尼器的效果。

我们可以比较优化设计的机械阻尼器与其他传统设计的阻尼器之间的性能差异。

动力系统中的阻尼器优化设计

动力系统中的阻尼器优化设计

动力系统中的阻尼器优化设计在动力系统中,阻尼器是一种重要的装置,用于减少机械振动和冲击。

它起到了稳定系统运行的作用,同时也能延长机械设备的寿命。

本文将探讨动力系统中阻尼器的优化设计。

1. 阻尼器的作用和类型阻尼器是一种能够消耗能量的装置,通过阻尼力来减少机械振动的幅度。

它可以分为液体阻尼器和摩擦阻尼器两种类型。

液体阻尼器是利用液体的黏性来产生阻尼力的装置。

它通常由一个密闭的容器和液体组成。

当机械振动时,液体的黏性会产生阻尼力,从而减少振动的幅度。

液体阻尼器具有结构简单、阻尼力可调节等优点,广泛应用于航空航天、汽车等领域。

摩擦阻尼器则是利用摩擦力来减少机械振动的装置。

它通常由两个摩擦面和一个压力装置组成。

当机械振动时,摩擦面之间产生摩擦力,从而减少振动的幅度。

摩擦阻尼器具有结构简单、可靠性高等优点,广泛应用于建筑、桥梁等领域。

2. 阻尼器的优化设计方法为了提高阻尼器的效果,需要进行优化设计。

以下是几种常见的优化设计方法。

首先是材料的选择。

阻尼器的材料应具有良好的耐磨性和耐腐蚀性,以确保其长期稳定运行。

同时,材料的刚度和强度也需要满足系统的要求,以保证阻尼器的正常工作。

其次是结构的优化。

阻尼器的结构应尽量简单,以减少制造成本和维护难度。

同时,结构的刚度和稳定性也需要考虑,以确保阻尼器在运行过程中不会发生变形或失效。

另外,阻尼器的参数也需要进行优化。

例如,液体阻尼器的黏性和容积、摩擦阻尼器的压力和摩擦系数等。

这些参数的选择应根据具体的系统要求和工作条件来确定,以达到最佳的阻尼效果。

最后,阻尼器的安装位置和数量也需要考虑。

通常情况下,阻尼器应安装在机械系统的振动节点处,以最大限度地减少振动的传递。

此外,根据系统的振动特性,可以选择合适的阻尼器数量,以达到最佳的阻尼效果。

3. 阻尼器优化设计的应用案例阻尼器优化设计在实际应用中具有重要意义。

以下是一个应用案例。

在高速列车的悬挂系统中,阻尼器的优化设计对于提高列车的运行稳定性和乘坐舒适性非常重要。

阻尼均匀效果设计

阻尼均匀效果设计

阻尼均匀效果设计
阻尼均匀效果设计是一种用于降低振动幅度和能量传递的技术。

阻尼均匀效果设计的目标是通过在结构中引入适当的阻尼材料,以减少结构的振动,提高结构的稳定性和耐震性能。

阻尼均匀效果设计可以应用于各种结构,包括桥梁、建筑物、机械设备等。

设计阻尼均匀效果时,需要考虑结构的固有频率、振动模式和振动幅度等因素。

常见的阻尼均匀效果设计方法包括:
1. 阻尼器设计:通过在结构中添加阻尼器,如液体阻尼器、摆式阻尼器、摩擦阻尼器等,来提供额外的阻尼效果。

这些阻尼器可以通过调整其参数(如刚性、阻尼系数等)来实现对结构振动的控制。

2. 阻尼材料设计:通过在结构中添加阻尼材料,如粘弹性材料、聚合物材料等,来提供内部阻尼效果。

这些材料具有较高的阻尼特性,可以吸收结构振动的能量,并转化为热能。

3. 基础隔振设计:通过在结构的基础上设置隔振设备,如弹簧隔振器、薄板隔振器等,来减少结构与地面的接触,降低振动传递。

这些隔振设备可以调整其刚度和阻尼特性,从而实现对结构振动的控制。

在进行阻尼均匀效果设计时,需要通过数值模拟、实验测试等方法对结构的振动响应进行评估和优化。

同时,还需要对阻尼材料和隔振设备进行材料性能测试和参数调整,以实现最佳的
阻尼均匀效果。

最后,还需要进行结构的施工和监测,以确保阻尼均匀效果的有效性和长期稳定性。

阻尼器工程施工方案设计

阻尼器工程施工方案设计

随着我国建筑行业的快速发展,建筑物的结构形式日益复杂,抗震性能要求越来越高。

阻尼器作为一种有效的减震装置,在建筑抗震领域得到了广泛应用。

本文针对某工程项目,提出阻尼器工程施工方案设计。

二、工程概况本项目为一栋高层住宅楼,总建筑面积约12万平方米,建筑高度约100米。

结构形式为钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系。

根据地震设防要求,需在建筑结构中设置阻尼器,以提高建筑物的抗震性能。

三、阻尼器类型及选型根据工程特点和抗震要求,本工程采用粘滞阻尼器。

粘滞阻尼器具有以下优点:1. 耗能能力强,能够有效降低建筑结构的地震响应;2. 结构紧凑,安装方便;3. 稳定性好,使用寿命长。

根据工程规模和抗震要求,本工程选用VFD粘滞阻尼器,型号为VFD100。

四、阻尼器施工方案设计1. 施工准备(1)熟悉设计图纸,了解阻尼器的安装位置、型号和数量;(2)组织施工人员进行技术交底,明确施工要求和安全措施;(3)准备施工工具和材料,如吊车、钢筋、混凝土、焊条等;(4)做好现场安全防护措施,确保施工安全。

2. 施工工艺(1)埋件施工:按照设计图纸要求,在结构中预埋钢筋,焊接固定埋件;(2)阻尼器安装:将阻尼器吊装至预埋件位置,连接固定;(3)阻尼器调试:调整阻尼器,使其满足设计要求;(4)焊接:将阻尼器节点板与预埋件满焊;(5)清理现场:对焊接部位进行打磨、清理,确保美观。

3. 施工质量控制(1)确保埋件位置准确,焊接牢固;(2)安装阻尼器时,注意调整使其水平、垂直;(3)焊接质量应符合规范要求;(4)阻尼器调试应满足设计要求。

4. 安全措施(1)施工人员应穿戴安全帽、安全带等防护用品;(2)吊装阻尼器时,确保吊装设备完好,吊装人员熟练;(3)焊接作业时,做好防火、防中毒措施;(4)施工现场应设置警示标志,确保施工安全。

五、施工进度安排根据工程实际情况,制定合理的施工进度计划,确保阻尼器施工按期完成。

六、结语本文针对某高层住宅楼工程,提出了阻尼器工程施工方案设计。

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1.结构设计2.工作原理2.1磁流变液磁流变液是在1948 年被Rabinow,J.发明的一种由非磁性基液(如矿物油、硅油等)、微小磁性颗粒、表面活性剂(也称稳定剂)等组合而成的智能型流体材料。

在无磁场加入的条件下,磁流变液将表现为低粘度较强流动性的牛顿流体特性,加入磁场后,则会表现为高粘度低流动性的Bingham 流体特性。

非磁性基液是一种绝缘、耐腐蚀、化学性能稳定的有机液体。

基液所拥有的特征是:粘度较低,磁流变液在没有磁场加入的条件下表现为低粘度状态,这样能够较好的降低磁流变液的零场粘度;沸点高、凝固点较低,这样就可以确保磁流变液在温度变化波动较大的环境下工作依然可以保持较高的稳定性;较高的密度,能够保证磁流变液不会因沉降问题而无法正常使用;无毒无味、廉价,保障其安全性的同时做到能够广泛使用。

微小磁性颗粒是一种可离散、可极化的软磁性固体颗粒,其单位是微米数量级的。

其主要的特征有[5]:低矫顽力,对于已经磁化过的液体,加较小的磁场就能够使其恢复零磁场状态,即拥有较高的保磁能力;高磁导率,能够在弱磁场中获得较强的磁感应强度从而节约能量;磁滞回线狭窄、内聚力小;磁性颗粒的体积应相对大一些,用于存贮更多的能量。

表面活性剂是可以增加溶液或混合物等稳定性的化学物质。

在实际使用过程中,磁流变液比较容易出现沉降分层现象,所以需要在磁流变液中加入表面活性剂保证物理化学性能的平衡,减少分层、降低沉降。

2.2磁流变液的工作模式磁流变液在外加磁场影响下出现磁流变效应现象,改变流体的表观粘度、流动状态,从而改变剪切屈服应力等参数,使输出的阻尼力能够实时变化,达到所期望的目的。

现如今,磁路变液的一般工作模式有三类:流动式、剪切式及挤压式,如下图所示。

(a)流动式(b)剪切式(c)挤压式图1-3 磁流变液工作模式Fig. 1-3 MR fluid working mode流动式:如图1-3(a)所示,在两块固定静止的磁极板中间具有充足的磁流变液,对磁流变液施加一个压力使其流过两磁极板,其中,两极板之间外加了与磁流变液运动方向垂直的磁场。

当磁性液体经过磁场时,其流体特性与流动状态被改变从而产生剪切应力即阻尼力。

改变线圈的输入电流强弱从而使磁场强度发生变化,阻尼力也会跟着变化,实现实时调节的效果。

流动式多用于控制阀、阻尼器、电磁元件等的设计。

剪切式:如图1-3(b)所示,两块磁极板相对运动,方向与两磁极板之间的间隙平行,其中,两磁极板之间具有充足的静止不运动的磁性液体,外加磁场的方向也垂直于两磁极板并作用在磁性液体上而产生阻尼力,同样可以调节线圈电流大小来控制阻尼力值。

剪切式多用于研究设计离合器、制动器、阻尼器等。

挤压式:如图1-3(c)所示,与剪切式一样,是通过两个磁极板的运动来改变磁性液体的流体性能而得到阻尼力,但与剪切式不同的是,两磁极板的运动方向与磁场的方向是平行的。

当挤压两块磁极板时,两磁极板之间的磁性液体受压向周围扩散运动,在磁场影响下产生阻尼力。

阻尼力大小的调节与流动式、剪切式的方式一样。

这种工作模式因其位移较小,只适用于设计行程不大的磁流变阻尼器。

除上面三种工作模式以外,还有一种较为常见的工作模式叫剪切阀式,这种工作模式是由流动式与剪切式组合而成的:磁流变液受压力的作用通过流动式与剪切式两者结合的磁场作用。

本设计采用一种特殊的流动式:两个固定磁极与产生可变磁场的线圈都固定在活塞上。

2.3阻尼液(磁流变液MRF)工作原理:(1)磁流变液磁化成链状结构原因的相变理论[5],相变理论可以合理解释MRF 液-固转化的现象,但不能解决有关链束强度的问题。

通过磁流变液的小角度散射实验和磁光实验,可以发现磁流变液在外加磁场的作用下可以分为三种分离的相。

如图1 所示,1)当磁场强度较低或者无磁场时,磁性颗粒是相对自由的运动状态,相互之间处于独立状态,磁性微粒在载液中随机分布,是自由相;2)当磁场强度变大时,磁性颗粒会沿着磁场的方向形成一条条细链状的结构,但细链之间是互相独立的,所以这会相应增加MRF 与磁场方向同向上的剪切应力,这是有序相;3)当磁场强度进一步增强后,细的长链状结构会吸引结合短小的链状结构而变长变粗,剪切应力进一步增大,形成固态相。

同时,因为其在磁场下形成的有序链状结构,MRF 剪切应力的大小还与磁场方向有关,与磁场方向夹角越大,应力越强,所以在与磁场相同方向上MRF 的应力变化不大。

4) 这种变化是可逆、可控、连续的(a)自由相(b)有序相(c)固态相图 1.1 MRF 三相状态示意图Fig.1.1 MRF three-phase state diagrams(2)场致偶极理论在场致偶极理论中,MRF 内的微粒在磁场的作用下磁化为磁偶极子,在静磁作用下相互吸引并且按照一定方向运动,微粒排列成有序链状结构,直观上的表现就是MRF 在磁场作用下由液态变为固态。

场致偶极理论指出了影响MRF 单链强度的因素,但是无法全面解释MRF 的剪切屈服强度与悬浮液微粒大小间的关联和链束变粗的过程。

(3)两种理论互相补充2.4减震器磁场工作原理MR 减振器的基本工作原理是通过改变电流大小控制磁场强度,利用磁场强度的变化改变MRF 的流变特性,从而实现对MR 减振器的精确控制。

MR 减振器的阻尼力主要由两个部分组成:粘滞阻尼力与库伦阻尼力,库伦阻尼力也叫作剪切阻尼力。

其中,粘滞阻尼力是不受控制的,在特定的减振器中,主要与MRF 的零场粘度和减振器活塞的运动速度有关,且基本与速度和零场粘度的组合函数呈线性关系。

在零磁场状态下,因为MRF 流变特性表现为牛顿流体,剪切阻尼力可忽略不计,只考虑粘滞阻尼力。

剪切阻尼力主要与MRF 在磁场作用下的剪切应力有关,即MRF在“半固态”时活塞运动剪切MRF 所产生的力,但MRF 的剪切应力与磁感应强度为非线性关系。

2.5活塞工作原理活塞由三部分构成:活塞本身:承受阻尼液粘滞阻尼力与剪切阻尼力,耗能装置当活塞在外力作用下向上运动,迫使上侧液腔内MRF 在高压作用下通过阻尼通道流入下侧液腔,因液体粘性与剪切应力使两侧液腔产生压差,这是MR 减振器阻尼力的主要来源。

固磁体:提供磁场,防止微粒沉降,提高MRF 的稳定性线圈:线圈是磁场发生装置,串联反向缠绕在活塞体上,导线通过活塞杆与活塞体间的通孔引出到减振器外部,其产生的磁场与阻尼通道内液体流向垂直,用于控制MRF 的流变特性。

改变电流大小控制磁场强度,利用磁场强度的变化改变MRF 的流变特性,从而实现对MR 减振器的精确控制。

随电流增强,磁场增强,阻尼液随之由自由液体随之变稠,剪切阻尼力变大,耗能更多。

反之亦然。

线圈绕组外涂有保护层,可选择环氧树脂等无腐蚀、耐高温、耐磨损的保护层材料。

3.选型(1)缸体:外部缸筒所用材料不仅要有足够的强度与刚度,还要有较高的导磁率和磁饱和率缸筒作为MR 减振器的主要受力部件,与活塞杆相同,需要选择受力型材料。

作为承受内压的薄壁型缸筒,设计时除了要进行壁厚、塑性变形验算外,还要进行爆裂验证。

20#作为一种常用的机械加工材料,具有机械强度高、易于加工的优点,符合MR 减振器对缸筒性能的要求。

缸筒设计时要进行强度验算,假设减振器内的额定压力为pn,其应满足的验算条件为()或()式中:σy为缸筒材料的屈服强度,Pa;D1为缸筒的内径,m;D2为缸筒的外径,m。

本文设计的缸筒内径40mm,外径48mm。

(2)阻尼液:1)具有调节控制的可连续性、能耗少、无毒无腐蚀无污染、不易磨损、应用范围广等优点;同时,它也是一种复杂流体,组成成分比较多,包括载液与均布在载液中的微小磁性颗粒。

为了防止微粒沉降,提高MRF 的稳定性,还会添加适量的添加剂2) MRF 的耐高温性能十分重要,在高温时如何保证液体的无毒、低挥发、低膨胀性是首先要解决的问题。

3)抗沉降、抗凝结性4)降低温度对MRF 应变性能的影响,散热性要好。

5)但如果MRF 的再分散性不符合要求,即沉降的MRF凝结成块,器件的运动是无法使其重新分布到载液中的6)减磨性,MRF会对壁面和自身都会产生明显的磨损7)良好的力学特性,为提高阻尼力的可调范围,需要MRF具有零场粘度低、屈服力高的特点。

(3)密封端部密封方式的选择上,端盖与缸筒间的静密封选用两级O 型圈密封,活塞杆与端盖间的动密封选用两级斯特封,并在外部添加防尘圈,防止外部灰尘、异物进入密封件内,影响密封件使用寿命(4)活塞杆活塞杆是减振器重要的传力部件,不仅要承受往复、高强度的拉伸与压缩载荷,同时还要具有抗弯曲、振动与横向冲击的能力。

因此,为了满足活塞杆的强度韧性要求,选择20#作为加工材料。

活塞杆直径主要依靠下式确定式中:d1为活塞杆的外径,m;d2为活塞杆的内径,m;Fz为活塞杆受到的轴向力,N;[σ]为所选材料的容许应力,Pa。

取Fz=5000N,[σ]=110MPa,样机活塞杆的尺寸经过计算取外径d1=12mm,内孔直径d2=5mm。

活塞杆内的长孔加工难度较高,传统工艺无法达到加工要求,可采用激光加工或直接选用内孔为5mm 的钢管进行加工。

同时,为了降低加工难度,内壁粗糙度要求不高,因此,为防止漆包线穿过时划伤保护层,可以在内孔上涂抹绝缘漆、将漆包线利用热缩管进行保护或直接在导线绕组后将漆包线连接现有的绝缘导线,利用绝缘导线穿过活塞杆。

同时,活塞杆往复运动过程中外壁与端盖内孔、MRF 内的铁磁微粒等存在摩擦,利用镀铬抛光的加工工艺对活塞杆外壁进行处理,可以增加活塞杆表面的光洁度、增强表面的防腐蚀性能、提高硬度与耐磨性,减小MR 减振器的摩擦阻力,延长活塞杆的使用寿命。

(5)活塞活塞部分的零部件包括活塞体、导磁壳、活塞底板与线圈绕组。

活塞体、导磁壳与活塞底板都是磁场磁路经过的地方,是其重要组成部分,所以要求所用材料具有高导磁率的特点,一般选用铁磁材料。

但是铁磁材料的非线性磁化特性使得当磁场强度在增长到一定程度后会发生饱和,所以为获得预设的MR 减振器阻尼力性能指标,应选择饱和磁感应强度高的材料。

同时,磁滞现象会增大零磁场时的MR 减振器阻尼力,降低减振器的阻尼力可调范围,影响MR 减振器的控制精度,所选材料应为矫顽力和剩磁比较小的软磁材料。

综上所述,该样机选择电工纯铁作为活塞体、导磁壳以及活塞底板的加工材料。

导磁壳体与底板上的阻尼通道缝隙可以利用线切割工艺进行加工。

线圈绕组作为磁场发生装置是MR 减振器的核心部件,其在缠绕、装配过程中需要格外注意。

本文选用的是0.56mm 的漆包线,虽然所加工机械零件都进行了圆角处理,但为防止刮伤漆包线,零部件尤其是活塞体表面需要进行绝缘处理(涂抹绝缘漆)。

缠绕时应注意两级线圈绕向相反,并检测是否发生短路。

线圈缠绕完成后,为防止减振器工作过程中MRF 内铁磁微粒磨损、划伤漆包线,需要在线圈表面涂抹一层保护层。

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