基于金属橡胶孔隙材料磁流变高阻尼减振器及其减振方法与流程

1.本发明涉及一种基于金属橡胶孔隙材料磁流变高阻尼减振器及其减振方法，属于高精尖减振技术领域。


背景技术：

2.减振技术在民用建设、船舶舰艇建设、航空航天建设等领域中占据举足轻重的地位。众多工程结构、工业设备和仪器受到过大的振动载荷时，常常会使得仪器设备损坏、机械零部件的寿命缩短、设备精确度和可靠性降低等，严重时可能导致不可逆转的危害等后果。对于航空航天发射中的设备减振降幅，高阻尼性能的减振器将是关键技术中的重要设备。
3.金属橡胶是一种新型的弹性的高阻尼材料，由不同牌号和直径的细金属丝径螺旋卷绕制、螺旋卷定螺距拉伸、毛坯设备、冷冲压成型、后处理等一系列工艺设备而成，其内部为金属丝相互交错勾连形成类似橡胶高分子的空间网状结构，在外部动载荷作用下，金属丝螺旋线特性以及金属优异的物理机械性能，在真空中不挥发，不惧怕腐蚀环境，耐高、低温，且疲劳老化寿命长，可以充分利用在各种恶劣的环境中，例如航空航天建设中设备的减振降幅、船舶舰艇设备的减振减噪、精密仪器设备的抗冲击等领域。由于金属材料具有高阻尼减振性能，是一种很好的传统减振材料替代品。
4.为了解决高精密等设备中的振动问题，研制一种基于金属橡胶孔隙材料的磁流变高阻尼减振器，减弱设备在工况下或者运输过程中的的振动特性。


技术实现要素：

5.鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于金属橡胶孔隙材料磁流变高阻尼减振器及其减振方法。
6.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种基于金属橡胶孔隙材料磁流变高阻尼减振器，包括中空的壳体，所述壳体内部固连有多孔隙金属橡胶的半球形减振元件，半球形减振元件中部固连有活动杆，活动杆对面同轴设有固连在壳体上的固定杆，固定杆与活动杆之间设有防震枕，壳体内部空腔填充有磁流变液体。
7.优选的，所述壳体包括底盖、法兰、半球形外壳，法兰固定在半球形外壳的敞口边缘，法兰与底盖之间设有垫片并经螺钉锁紧。
8.优选的，所述半球形减振元件的边缘夹设于法兰与底盖之间进行固定。
9.优选的，所述活动杆为通过螺栓并穿过半球形外壳中部固定的衬套，通过螺栓与衬套之间设有密封套。
10.优选的，所述通过螺栓的外端延伸出壳体外部，所述通过螺栓的内端位于壳体内部并穿过半球形减振元件中部通孔后固设有通过螺栓头部，半球形减振元件经通过螺栓上螺接的通过螺母锁紧，通过螺母与半球形减振元件之间设有垫圈。
11.优选的，所述固定杆为固定螺栓，固定螺栓的外端位于壳体外部，固定螺栓的内端
沿底盖穿入壳体内部并固定有固定螺栓头部，固定螺栓头部与底盖之间设有密封圈，固定螺栓经固定螺母锁紧在底盖上。
12.优选的，所述通过螺栓头部与固定螺栓头部的相邻端面设有沉槽，防震枕位于两沉槽之间。
13.优选的，所述半球形减振元件采用半球形金属橡胶制作而成，所述防震枕采用柱形金属橡胶制作而成。
14.优选的，所述磁流变液体位于半球形减振元件两侧的空腔上。
15.一种基于金属橡胶孔隙材料磁流变高阻尼减振器的减振方法，按以下步骤进行：当减振器受到外部力的作用时，冲击力经由通过螺栓传递到半球形减振元件继而传递到防震枕得到缓冲削弱；力经由通过螺栓传递到半球形减振元件，这时半球形减振元件缓慢的向下运动，其孔隙由于在力的作用下慢慢地变小；在半球形减振元件向下运动过程中，其在纵向上慢慢变得压实，从而减振器的阻尼也慢慢的增加，此外由于减振器空腔中充满有磁流变液体，在半球形减振元件向下运动的过程中，由于半球形减振元件是多孔隙结构，致使半球形减振元件下方空腔中的液体窜入到上方的空腔中；随着半球形减振元件的下降位移的增大，导致其金属丝之间的空隙变得越来越密集，孔隙越来越小，半球形减振元件下方空腔中的磁流变液体压力不断变大，从而使得半球形减振元件的位移变化率减小，而减振器的阻尼逐渐地变大，减振器的阻尼性能提升，减振器进行减振缓冲。
16.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明的突出特点是减振器采用高阻尼性能的金属橡胶作为减振元件，磁流变液体与金属橡胶减振元件的有机结合，在受到外部载荷时，基于多孔隙结构特征的金属橡胶，减振器的阻尼是可变的。此发明结构简单，成本较低可以适用于各种恶劣环境中。
17.下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
18.图1为本发明实施例的构造示意图一。
19.图2为本发明实施例的构造示意图二。
20.图3为半球形减振元件不受外力作用时的金属橡胶孔隙结构示意图。
21.图4为半球形减振元件受到外力作用时的金属橡胶孔隙结构示意图。
22.图中：通过螺栓1、通过螺母2、垫圈3、防震枕4、半球形减振元件5、螺钉6、垫片7、底盖8、固定螺栓9、固定螺母10、密封圈11、法兰12、磁流变液体13、半球形外壳14、密封套15、衬套16、通过螺栓头部17、固定螺栓头部18。
具体实施方式
23.下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
24.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
25.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式
也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
26.如图1~4所示，本实施例提供了一种基于金属橡胶孔隙材料磁流变高阻尼减振器，包括中空的壳体，所述壳体内部固连有多孔隙金属橡胶的半球形减振元件，半球形减振元件中部固连有活动杆，活动杆对面同轴设有固连在壳体上的固定杆，固定杆与活动杆之间设有防震枕，壳体内部空腔填充有磁流变液体。
27.在本发明实施例中，所述壳体包括底盖、法兰、半球形外壳，法兰固定在半球形外壳的敞口边缘，法兰与底盖之间设有垫片并经螺钉锁紧。
28.在本发明实施例中，所述半球形减振元件的边缘夹设于法兰与底盖之间进行固定。
29.在本发明实施例中，所述活动杆为通过螺栓并穿过半球形外壳中部固定的衬套，通过螺栓与衬套之间设有密封套。
30.在本发明实施例中，所述通过螺栓的外端延伸出壳体外部，所述通过螺栓的内端位于壳体内部并穿过半球形减振元件中部通孔后固设有通过螺栓头部，半球形减振元件经通过螺栓上螺接的通过螺母锁紧，通过螺母与半球形减振元件之间设有垫圈。
31.在本发明实施例中，所述固定杆为固定螺栓，固定螺栓的外端位于壳体外部，固定螺栓的内端沿底盖穿入壳体内部并固定有固定螺栓头部，固定螺栓头部与底盖之间设有密封圈，固定螺栓经固定螺母锁紧在底盖上。
32.在本发明实施例中，所述通过螺栓头部与固定螺栓头部的相邻端面设有沉槽，防震枕位于两沉槽之间。
33.在本发明实施例中，所述半球形减振元件采用半球形金属橡胶制作而成，所述防震枕采用圆柱形金属橡胶制作而成。
34.在本发明实施例中，所述磁流变液体位于半球形减振元件两侧的空腔上。所述半球形减振元件浸泡在磁流变液体中并且将整个空腔分隔成上下两个独立空腔。
35.一种基于金属橡胶孔隙材料磁流变高阻尼减振器的减振方法，按以下步骤进行：当减振器受到外部力的作用时，冲击力经由通过螺栓传递到半球形减振元件继而传递到防震枕得到缓冲削弱；力经由通过螺栓传递到半球形减振元件，这时半球形减振元件缓慢的向下运动，其孔隙由于在力的作用下慢慢地变小；在半球形减振元件向下运动过程中，其在纵向上慢慢变得压实，从而减振器的阻尼也慢慢的增加，此外由于减振器空腔中充满有磁流变液体，在半球形减振元件向下运动的过程中，由于半球形减振元件是多孔隙结构，致使半球形减振元件下方空腔中的液体窜入到上方的空腔中；随着半球形减振元件的下降位移的增大，导致其金属丝之间的空隙变得越来越密集，孔隙越来越小，半球形减振元件下方空腔中的磁流变液体压力不断变大，从而使得半球形减振元件的位移变化率减小，而减振器的阻尼逐渐地变大，减振器的阻尼性能提升，减振器进行减振缓冲。
36.针对现有减振器由于其低阻尼特性，设计一种结构简单、结构紧凑、承载能力强且环境适应能力好，性能稳定，使用寿命长的减振器。本发明的一种基于金属橡胶孔隙材料的磁流变高阻尼减振器采用由金属橡胶制作成多孔隙的减振元件和由金属橡胶制作成抗冲击元件，充分利用金属橡胶优良的弹性、高阻尼性能及在真空中不挥发，不惧怕腐蚀环境，耐高、低温，且疲劳老化寿命长等特点，充分应用于船舶舰艇精密设备的减振缓冲中。用以
解决船舶设备、高精密仪器设备等的减振缓冲问题。本减振器采用球形外壳设计，上下两端设计有螺栓，可以将需要减振的设备固定于减振器的上端螺栓上，减振的下端螺栓将固定于基座上，当受到外部振动时减振器将纵向振动从而达到减振的效果。
37.底盖、半球形外壳、通过螺栓、固定螺栓均为高强度的铝材料，在保证减振器强度的条件下减轻减振器的质量。
38.半球形减振元件是由金属丝绕制而成的多孔隙的金属橡胶，减振器在不受到外部力的作用下时，半球形减振元件呈现出如附图3所示的较为稀疏的多孔隙结构。以往的减振器稳定性能较差、在长期使用的过程中结构特性容易导致减振器失效以及抗冲击性能弱的弊端，本发明解决了减振器在削减振动振幅的过程中阻尼特性难以改变和适应特定工况的情形。可以广泛地应用于各种恶劣的环境中，例如：航空航天、船舶舰艇、精密仪器设备等领域，在某些机床减振、风机、水泵、压力机组、空调水泵等需要减振的仪器设备中，确保仪器设备在工况下完好。
39.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。