使电流交流体挤压油膜和电流交流体剪切油膜相结合的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN95106439.8

申请日:

1995.06.13

公开号:

CN1115834A

公开日:

1996.01.31

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法律详情:

公开|||

IPC分类号:

F16F9/10

主分类号:

F16F9/10

申请人:

华中理工大学;

发明人:

吕崇耀

地址:

430074湖北省武汉市武昌珞喻路151号

优先权:

专利代理机构:

华中理工大学专利事务所

代理人:

骆如碧

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内容摘要

本发明涉及一种质量-弹簧系统。本发明利用锥形活塞和相应的锥形缸套组成电流变流体半主动减振器,将电流变流体挤压油膜阻尼器的挤压油膜和电流变流体剪切油膜式阻尼器的剪切油膜相结合,从而在活塞的运动过程中,使处于活塞外表面和缸套两电极之间的电流变流体油膜在两电极相互靠近时分别受到挤压油膜和剪切油膜的联合作用。

权利要求书

1: 一种形成电流变流体油膜的方法,其特征为使电流变流 体挤压油膜和电流变流体剪切油膜相结合,具体结合方式为: (1)在两端压差为零的前提下,将电流变流体设置在可沿一 定方向相互平行地运动的平行极板间,并使平行极板的切线方向 与平行极板相对运动的合成运动方向的往复运动方向间的锐角 夹角在大于0到小于90度之间,当相互平行地运动的平行极板 沿上述夹角方向相互平行地运动且相互靠近时,使位于极板间的 电流变流体油膜分别受到下列的油膜作用:首先是由于合成运动 在平行极板的切线方向上的分量而产生的纯电流变流体剪切油 膜的作用,它是指当将电流变流体设置于沿极板切线方向可平行 地相对运动的平行极板间并使平行极板沿极板切线方向平行地 相对运动时,设置于可平行地相对运动的平行极板间的电流变流 体油膜仅仅受到平行于极板的剪切应力的作用而沿极板切线方 向产生流动,其次是由于合成运动在平行极板的法线方向上的分 量而产生的纯电流变流体挤压油膜作用,它是指当将电流变流体 设置于可沿极板的法线方向而平行地相对运动的平行极板间并 使平行极板沿极板的法线方向平行地相对运动时,设置于可平行 地相对运动的平行极板间的电流变流体油膜仅仅受到挤压力的 作用而产生垂直于运动方向的流动,而且在流动的过程中,仅仅 受到阻滞其流动且平行于极板的剪切应力的作用,但该剪切应力 的方向与极板的运动方向垂直。 (2)在两端压差不为零的前提下,将电流变流体设置在可沿 一定方向相互平行地运动的平行极板间,并使平行极板的切线方 向与平行极板相对运动的合成运动方向的往复运动方向间的锐 角夹角在大于0到小于90度之间,当相互平行地运动的平行极 板沿上述夹角方向相互平行地运动且相互靠近时,使位于极板间 的电流变流体油膜分别受到下列的油膜作用:首先是由于合成运 动在平行极板的切线方向上的分量而产生的纯电流变流体剪切 油膜的作用,它是指当将电流变流体设置于沿极板切线方向可平 行地相对运动的平行极板间并使平行极板沿极板切线方向平行 地相对运动时,设置于可平行地相对运动的平行极板间的电流变 流体油膜仅仅受到平行于极板的剪切应力的作用而沿极板切线 方向产生流动;其次是阻滞由于两端压差作用而引起的压差流动 且平行于极板的剪切应力的作用,它是指设置于可平行地相对运 动的平行极板间的电流变流体油膜在极板两端的压差作用下沿 极板切线方向从事压差流动的过程中,仅仅受到阻滞其流动且平 行于极板的剪切应力的作用;最后是由于合成运动在平行极板的 法线方向上的分量而产生的纯电流变流体挤压油膜作用,它是指 当将电流变流体设置于可沿极板的法线方向而平行地相对运动 的平行极板间并使平行极板沿极板的法线方向平行地相对运动 时,设置于可平行地相对运动的平行极板间的电流变流体油膜仅 仅受到挤压力的作用而产生垂直于运动方向的流动,而且在流动 的过程中,仅仅受到阻滞其流动且平行于极板的剪切应力的作 用,但该剪切应力的方向与极板的运动方向垂直; (3)在两端压差为零的前提下,将电流变流体设置在可沿一 定方向相互平行地运动且具有经向封闭的同心的平行极板间,并 使平行极板的切线方向与平行极板相对运动的合成运动方向的 往复运动方向间的锐角夹角在大于0到小于90度之间,当相互 平行地运动的平行极板沿上述夹角方向相互平行地运动且相互 靠近时,使位于极板间的电流变流体油膜分别受到下列的油膜作 用;首先是由于合成运动在平行极板的切线方向上的分量而产生 的纯电流变流体剪切油膜的作用,它是指当将电流变流体设置于 沿极板切线方向可平行地相对运动的平行极板间并使平行极板 沿极板切线方向平行地相对运动时,设置于可平行地相对运动的 平行极板间的电流变流体油膜仅仅受到平行于极板的剪切应力 的作用而沿极板切线方向产生流动;其次是由于合成运动在平行 极板的法线方向上的分量而产生的纯电流变流体挤压油膜作用, 它是指当将电流变流体设置于可沿极板的法线方向而平行地相 对运动的平行极板间并使平行极板沿极板的法线方向平行地相 对运动时,设置于可平行地相对运动的平行极板间的电流变流体 油膜仅仅受到挤压力的作用而产生垂直于运动方向的流动,而且 在流动的过程中,仅仅受到阻滞其流动且平行于极板的剪切应力 的作用,但该剪切应力的方向与极板的运动方向垂直; (4)在两端压差不为零的前提下,将电流变流体设置在可沿 一定方向相互平行地运动且具有经向封闭的同心的平行极板间, 并使平行极板的切线方向与平行极板相对运动的合成运动方向 的往复运动方向间的锐角夹角在大于0到小于90度之间,当相 互平行地运动的平行极板沿上述夹角方向相互平行地运动且相 互靠近时,使位于极板间的电流变流体油膜分别受到下列的油膜 作用;首先是由于合成运动在平行极板的切线方向上的分量而产 生的纯电流变流体剪切油膜的作用,它是指当将电流变流体设置 于沿极板切线方向可平行地相对运动的平行极板间并使平行极 板沿极板切线方向平行地相对运动时,设置于可平行地相对运动 的平行极板间的电流变流体油膜仅仅受到平行于极板的剪切应 力的作用而沿极板切线方向产生流动;其次是阻滞由于两端压差 作用而引起的压差流动且平行于极板的剪切应力的作用,它是设 置于可平行地相对运动的平行极板间的电流变流体油膜在极板 两端的压差作用下沿极板切线方向从事压差流动的过程中,仅仅 受到阻滞其流动且平行于极板的剪切应力的作用;最后是由于合 成运动在平行极板的法线方向上的分量而产生的纯电流变流体 挤压油膜作用,它是指当将电流变流体设置于可沿极板的法线方 向而平行地相对运动的平行极板间并使平行极板沿极板的法线 方向平行地相对运动时,设置于可平行地相对运动的平行极板间 的电流变流体油膜仅仅受到挤压力的作用而产生垂直于运动方 向的流动,而且在流动的过程中,仅仅受到阻滞其流动且平行于 极板的剪切应力的作用,但该剪切应力的方向与极板的运动方向 垂直。

说明书


使电流变流体挤压油膜和电流 变流体剪切油膜相结合的方法

    本发明涉及一种质量一弹簧系统

    英国申请专利GB2255150A“用电流变流体实现运动控制”(MOTION CONTROL USING ELECTRO—RHEOLOGICALFLUIDS)涉及一种纯电流变流体剪切油膜式筒式减振器及其控制,象传统的纯电流变流体剪切油膜式筒式减振器一样,该专利克服了传统的筒式减振器在实现阻尼的连续、快速且大泛围内调节方面的难题。该专利的不足之处在于:(1)在给定尺寸的前提下,纯电流变流体剪切油膜式筒式减振器的阻尼力相对小;(2)而欲在给定尺寸的前提下,提高纯电流变流体剪切油膜式筒式减振器的阻尼力,就必然要提高外加电场强度,从而导致能耗提高;(3)提高外加电场强度必然受到电流变流体的击穿场强的限制以及给小型高压电源的设计提出了难题;(4)因此只有通过增大纯电流变流体剪切油膜式筒式减振器中活塞的侧面积(活塞长度或直径)获得大的阻尼力,从而导致减振器的尺寸增大,电流消耗增大,分布电容提高以及由此而引起的长的响应时间。如上归功于在适中的电场强度下,目前的电流变流体的剪切强度还不足。同时欧洲申请专利0460808A2“能够含有电流变流体的仪器”(AP-PARATUS CAPABLE OF CONTAINING AN ELECTRO—RHEOLOGICAL FLUID)涉及一种电流变流体挤压油膜式减振器,企图克服如上不足。虽然采用电流变流体挤压油膜式减振器能够实现对拉、压应力的放大,但这仍是以大地上、下电极尺寸为代价的。同时,电流变流体挤压油膜式减振器仅仅适用于油膜厚度变化不大的场合,即仅仅适用于对小振幅振动的隔振。对于大振幅的振动而言,油膜厚度以及上、下电极间隙大而且变化,大范围内效果较弱。另外,对于大振幅的振动而言,由于上、下电极间隙大、必须施加很高的电压,从而增加了小型高压电源的设计难度。

    根据上述现有技术存在的缺点,本发明的任务是提供一种使电流变流体挤压油膜和电流变流体剪切油膜相结合的方法。

    本发明通过以下技术措施实施:在两端压差为零的前提下,将电流变流体设置在可沿一定方向相互平行地运动的平行极板间,并使平行极板的切线方向与平行极板相对运动的合成运动方向的往复运动方向间的锐角夹角在大于0到小于90度之间。当相互平行地运动的平行极板沿上述夹角方向相互平行地运动且相互靠近时,使位于极板间的电流变流体油膜分别受到下列的油膜作用:首先是由于合成运动在平行极板的切线方向上的分量而产生的纯电流变流体剪切油膜的作用。它是指当将电流变流体设置于沿极板切线方向可平行地相对运动的平行极板间并使平行极板沿极板切线方向平行地相对运动时,设置于可平行地相对运动的平行极板间的电流变流体油膜仅仅受到平行于极板的剪切应力的作用而沿极板切线方向产生流动;其次是由于合成运动在平行极板的法线方向上的分量而产生的纯电流变流体挤压油膜作用。它是指当将电流变流体设置于可沿极板的法线方向而平行地相对运动的平行极板间并使平行极板沿极板的法线方向平行地相对运动时,设置于可平行地相对运动的平行极板间的电流变流体油膜仅仅受到挤压力的作用而产生垂直于运动方向的流动,而且在流动的过程中,仅仅受到阻滞其流动且平行于极板的剪切应力的作用,但该剪切应力的方向与极板的运动方向垂直。

    在两端压差不为零的前提下,将电流变流体设置在可沿一定方向相互平行地运动的平行极板间,并使平行极板的切线方向与平行极板相对运动的合成运动方向的往复运动方向间的锐角夹角在大于0到小于90度之间。当相互平行地运动的平行极板沿上述夹角方向相互平行地运动且相互靠近时,使位于极板间的电流变流体油膜分别受到下列的油膜作用:首先是由于合成运动在平行极板的切线方向上的分量而产生的纯电流变流体剪切油膜的作用。它是指当将电流变流体设置于沿极板切线方向可平行地相对运动的平行极板间并使平行极板沿极板切线方向平行地相对运动时,设置于可平行地相对运动的平行极板间的电流变流体油膜仅仅受到平行于极板的剪切应力的作用而沿极板切线方向产生流动;其次是阻滞由于两端压差作用而引起的压差流动且平行于极板的剪切应力的作用。它是指设置于可平行地相对运动的平行极板间的电流变流体油膜在极板两端的压差作用下沿极板切线方向从事压差流动的过程中,仅仅受到阻滞其流动且平行于极板的剪切应力的作用;最后是由于合成运动在平行极板的法线方向上的分量而产生的纯电流变流体挤压油膜作用。它是指当将电流变流体设置于可沿极板的法线方向而平行地相对运动的平行极板间并使平行极板沿极板的法线方向平行地相对运动时,设置于可平行地相对运动的平行极板间的电流变流体油膜仅仅受到挤压力的作用而产生垂直于运动方向的流动,而且在流动的过程中,仅仅受到阻滞其流动且平行于极板的剪切应力的作用,但该剪切应力的方向与极板的运动方向垂直。

    在两端压差为零的前提下,将电流变流体设置在可沿一定方向相互平行地运动且具有经向封闭的同心的平行极板间,并使平行极板的切线方向与平行极板相对运动的合成运动方向的往复运动方向间的锐角夹角在大于0到小于90度之间。当相互平行地运动的平行极板沿上述夹角方向相互平行地运动且相互靠近时,使位于极板间的电流变流体油膜分别受到下列的油膜作用;首先是由于合成运动在平行极板的切线方向上的分量而产生的纯电流变流体剪切油膜的作用。它是指当将电流变流体设置于沿极板切线方向可平行地相对运动的平行极板间并使平行极板沿极板切线方向平行地相对运动时,设置于可平行地相对运动的平行极板间的电流变流体油膜仅仅受到平行于极板的剪切应力的作用而沿极板切线方向产生流动;其次是由于合成运动在平行极板的法线方向上的分量而产生的纯电流变流体挤压油膜作用。它是指当将电流变流体设置于可沿极板的法线方向而平行地相对运动的平行极板间并使平行极板沿极板的法线方向平行地相对运动时,设置于可平行地相对运动的平行极板间的电流变流体油膜仅仅受到挤压力的作用而产生垂直于运动方向的流动,而且在流动的过程中,仅仅受到阻滞其流动且平行于极板的剪切应力的作用,但该剪切应力的方向与极板的运动方向垂直。

    在两端压差不为零的前提下,将电流变流体设置在可沿一定方向相互平行地运动且具有经向封闭的同心的平行极板间,并使平行极板的切线方向与平行极板相对运动的合成运动方向的往复运动方向间的锐角夹角在大于0到小于90度之间。当相互平行地运动的平行极板沿上述夹角方向相互平行地运动且相互靠近时,使位于极板间的电流变流体油膜分别受到下列的油膜作用;首先是由于合成运动在平行极板的切线方向上的分量而产生的纯电流变流体剪切油膜的作用。它是指当将电流变流体设置于沿极板切线方向可平行地相对运动的平行极板间并使平行极板沿极板切线方向平行地相对运动时,设置于可平行地相对运动的平行极板间的电流变流体油膜仅仅受到平行于极板的剪切应力的作用而沿极板切线方向产生流动;其次是阻滞由于两端压差作用而引起的压差流动且平行于极板的剪切应力的作用。它是设置于可平行地相对运动的平行极板间的电流变流体油膜在极板两端的压差作用下沿极板切线方向从事压差流动的过程中,仅仅受到阻滞其流动且平行于极板的剪切应力的作用;最后是由于合成运动在平行极板的法线方向上的分量而产生的纯电流变流体挤压油膜作用。它是指当将电流变流体设置于可沿极板的法线方向而平行地相对运动的平行极板间并使平行极板沿极板的法线方向平行地相对运动时,设置于可平行地相对运动的平行极板间的电流变流体油膜仅仅受到挤压力的作用而产生垂直于运动方向的流动,而且在流动的过程中,仅仅受到阻滞其流动且平行于极板的剪切应力的作用,但该剪切应力的方向与极板的运动方向垂直。

    附图锥形活塞和相应的锥形缸套组成的电流变流体半主动减振器结构原理图。

    下面结合附图对本发明作进一步说明如下:

    锥形活塞8与活塞杆14为固定联接,活塞杆14的一端与被隔振的质量15和传感器2联接,另一端与轴套11活动联接,轴套11由绝缘端盖12密封,并与锥形缸套9环形缸套6嵌镶在缸筒10内,环形缸套6的另一端由绝缘端盖5密封,在活塞干14与端盖5之间设轴套3,在缸筒10与绝缘端盖5之间设垫圈13和档圈4。电流变流体7被封闭在腔体内。安装在被隔振质量上的传感器2与控制器1联接,E为控制电场强度,E0为偏置电场强度。由这种锥形活塞和相应的锥形缸套组成的电流变流体半主动减振器,将电流变流体挤压油膜阻尼器的挤压油膜和电流变流体剪切油膜式阻尼器的剪切油膜相结合,从而在活塞的运动过程中,使处于活塞外表面和缸套两电极之间的电流变流体油膜在两电极相互靠近时分别受到挤压油膜和剪切油膜的联合作用,从而具有如下优点:

    (1)采用锥形活塞和相应的锥形缸套,将电流变流体挤压油膜阻尼器的挤压油膜和电流变流体剪切油膜式阻尼器的剪切油膜相结合,充分地发挥了电流变流体挤压油膜阻尼器对拉、压应力的放大作用;

    (2)采用锥形活塞和相应的锥形缸套,将电流变流体挤压油膜阻尼器的挤压油膜和电流变流体剪切油膜式阻尼器的剪切油膜相结合,充分地发挥了电流变流体挤压油膜阻尼器对拉、压应力的放大作用。由于在活塞的大幅度运动过程中,锥形活塞和相应的锥形缸套电极之间的间隙变化相对小,因而在适中的外加电场强度作用下,就可以获得满意的、可控的挤压油膜作用;

    (3)由于在活塞的大幅度运动过程中,锥形活塞和相应的锥形缸套电极之间的间隙变化相对小,不但在适中的外加电场强度作用下,就可以获得满意的、可控的剂压油膜作用,而且使该挤压油膜作用在相当大的振幅作用下变化不大,从而提供了较恒定的挤压油膜作用;

    (4)由于在活塞的大幅度运动过程中,锥形活塞和相应的锥形缸套电极之间的间隙变化相对小,不但在适中的外加电场强度作用下,就可以获得满意的、可控的挤压油膜作用,而且由此降低了设计小型高压电源的难度;

    (5)由于在活塞的大幅度运动过程中,锥形活塞和相应的锥形缸套电极之间的间隙变化相对小,不但在适中的外加电场强度作用下,就可以获得满意的、可控的挤压油膜作用,而且由此降低了能耗和随这而来的温升;

    (6)充分地发挥了电流变流体剪切油膜式阻尼器的阻尼作用不随振动幅值而变化的优点;

    (7)克服了在给定尺寸的前提下,电流变流体剪切油膜式筒式减振器的阻尼力相对小的缺点;

    (8)克服了在给定尺寸的前提下,提高电流变流体剪切油膜式筒式减振器的阻尼力,就必然要提高外加电场强度,从而导致能耗提高的问题;

    (9)不需通过增大电流变流体剪切油膜式筒式减振器中活塞的侧面积(活塞长度或直径)就可以获得大的阻尼力,从而减少了电流消耗,减少了分布电容,提高了响应速度;

    (10)采用锥形活塞和相应的锥形缸套,将电流变流体挤压油膜阻尼器的挤压油膜和电流变流体剪切油膜式阻尼器的剪切油膜相结合,可以使电流变流体阻尼器的综合尺寸(纵向尺寸X横向尺寸)趋于合理。

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本发明涉及一种质量-弹簧系统。本发明利用锥形活塞和相应的锥形缸套组成电流变流体半主动减振器,将电流变流体挤压油膜阻尼器的挤压油膜和电流变流体剪切油膜式阻尼器的剪切油膜相结合,从而在活塞的运动过程中,使处于活塞外表面和缸套两电极之间的电流变流体油膜在两电极相互靠近时分别受到挤压油膜和剪切油膜的联合作用。 。

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