САМОВОЗБУЖДАЮЩИЙСЯ МАГНИТОЖИДКОСТНЫЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ДЕМПФЕР

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к системам гашения колебаний и вибрационной защиты.
Известен амортизатор транспортного средства (Патент на полезную модель RU №156789 МПК F16F 5/00, F16F 6/00, F16F 15/03, 2015 г.), содержащий корпус с круглой гайкой, имеющей уплотняющую манжету и направляющую втулку, зафиксированную в корпусе круглой гайкой, электромагнитную катушку, установленную на круглой гайке корпуса и размещенную в обойме из немагнитного материала, которая прикреплена к кольцевой гайке, шток, пропущенный с возможностью перемещения через уплотняющую манжету круглой гайки, через центральное отверстие направляющей втулки и через центральное отверстие электромагнитной катушки, причем шток состоит из колец постоянного магнита и колец из немагнитного материала, соединенных между собой поочередно стягивающим стержнем с резьбовым креплением, при этом корпус и шток снабжены проушинами, отличающийся тем, что в корпусе размещены резисторы, которые электрически соединены проводами с электромагнитной катушкой, при этом корпус амортизатора выполнен с перфорацией и снабжен мелкоячеистой сеткой.
Недостатками указанного амортизатора являются малый диапазон регулирования и малая сила сопротивления внешним колебаниям.
Известен магнитореологический амортизатор (Патент на изобретение RU №2232316, МПК F16F 9/53, 2004 г.), принятый за прототип, содержащий корпус с гидравлической полостью, заполненной магнитореологической жидкостью и разделенной поршнем на две части, канал, соединяющий обе части этой полости, шток, с размещенными в нем проводами, магнит, состоящий из обмотки и сердечника и создающий в проходящем через сердечник указанном канале магнитное поле с силовыми линиями, направленными по оси канала, снабженный управляющим устройством, изменяющим ток в обмотке магнита в зависимости от скорости перемещения поршня и подающим в управляющее устройство электрический сигнал, пропорциональный скорости перемещения поршня, датчиком давления двустороннего действия, размещенным в поршне и состоящим из двух пьезоэлектрических пластин и металлического диска, расположенного между ними.
Недостатком прототипа является низкая эффективность демпфирования и недостаточный диапазона гашения колебаний, из-за использования только одного фактора создания дополнительной диссипативной силы демпфирования (увеличение вязкости магнитореологической жидкости при воздействии магнитного поля) и питания обмотки магнита только из внешнего источника.
Техническим результатом от использования предложенного устройства является расширение рабочего диапазона гашения колебаний с возможностью его автоматического регулирования и, как следствие, увеличение эффективности демпфирования.
Указанный технический результат достигается тем, что в самовозбуждающемся магнитожидкостном электромеханическом демпфере, содержащем корпус с гидравлической полостью, заполненной магнитной жидкостью, шток с размещенными в нем проводами, электромагнит, управляющее устройство, корпус выполнен ферромагнитным с торцовыми ферромагнитными верхней и нижней крышками, внутренняя полость корпуса разделена ферромагнитной перегородкой на изолированные герметичные верхнюю камеру, являющуюся гидравлической полостью, и нижнюю камеру, в которой на внутренней цилиндрической поверхности корпуса расположена соленоидная якорная катушка, на части штока, находящейся в верхней камере, размещен электромагнит, образующий кольцевой зазор с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса и состоящий из катушки управления, размещенной в немагнитном цилиндрическом кожухе между двумя кольцевыми полюсами, на части штока, находящейся в нижней камере, размещен кольцевой постоянный магнит, намагниченный в радиальном направлении, при этом выводы катушки управления, проводами размещенными в полости штока, и выводы соленоидной якорной катушки соединены с управляющим устройством, выполненным с возможностью подключения к внешнему источнику питания.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображен общий вид самовозбуждающегося электромеханического магнитожидкостного демпфера в поперечном сечении.
Самовозбуждающийся магнитожидкостный электромеханический демпфер содержит ферромагнитный корпус 1 с торцовыми ферромагнитными верхней крышкой 2 и нижней крышкой 3. Внутренняя полость корпуса 1 разделена ферромагнитной перегородкой 4 на изолированные герметичные верхнюю камеру и нижнюю камеру. Верхняя камера является гидравлической полостью и заполнена магнитной жидкостью 5. В нижней камере на внутренней цилиндрической поверхности корпуса 1 расположена соленоидная якорная катушка 6. В корпусе 1 с возможностью вертикального движения установлен шток 7, при этом герметичность верхней и нижней камер обеспечивают уплотнительные кольца 8. На части штока 7, находящейся в верхней камере, закреплен электромагнит, цилиндрической формы, образующий с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса кольцевой зазор 9. Электромагнит состоит из катушки управления 10 размещенной в немагнитном цилиндрическом кожухе 11 между двумя кольцевыми полюсами 12. На части штока 7, находящейся в нижней камере, размещен кольцевой постоянный магнит 13, намагниченный в радиальном направлении. Выводы катушки управления 10, проводами 14, размещенными в полости штока 7, соединены с управляющим устройством 15. Выводы соленоидной якорной катушки 6 соединены с управляющим устройством 15. Управляющие устройство 15 выполнено с возможностью подключения к внешнему источнику питания 16.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
В статическом состоянии шток 7 неподвижен, и протекание магнитной жидкости 5 по зазору 9 не происходит. Под воздействием внешнего механического возмущения шток 7, с закрепленными на нем электромагнитом и кольцевым постоянным магнитом 12, совершает колебательные движения вдоль оси корпуса 1. Гашение механических колебаний происходит как за счет перетекания магнитной жидкости 5 через зазор 9, так и за счет электромагнитной силы от взаимодействия кольцевого постоянного магнита 12 и индуцированных токов в соленоидной якорной катушке 6. Кольцевой постоянный магнит 12 и соленоидная якорная катушка 6 являются электромагнитным демпфером, в качестве балластной нагрузки которого выступает активное сопротивление катушки управления 10, создающим дополнительную силу сопротивления колебаниям штока 7. При движении кольцевого постоянного магнита 12 в соленоидной якорной катушке 6 индуцируется электродвижущая сила (ЭДС). Управляющее устройство 15 выпрямляет ЭДС и подает к катушке управления 10 постоянный ток пропорциональный индуцированной ЭДС. При протекании тока по катушке управления 10 создается магнитное поле, проходящее через зазор 9 в зонах между корпусом 1 и полюсами 12 электромагнита. Изменение величины индукции магнитного поля в зазоре 9, пропорциональное ЭДС индуцированной в соленоидной якорной катушке 6, приводит к изменению вязкости магнитной жидкости 5 и, следовательно, силы сопротивления демпфера.
При возрастании амплитуды и(или) частоты колебания штока 7, увеличивается ЭДС, индуцируемая кольцевым постоянным магнитом 13 в соленоидной якорной катушке 6, управляющее устройство 15 увеличивает ток в катушке управления 10 пропорционально увеличению ЭДС, что приводит к повышению индукции магнитного поле в зазоре 9, увеличению вязкости магнитной жидкости 5 и силы сопротивления демпфера. При снижении амплитуды и(или) частоты колебания штока 7, уменьшается ЭДС, индуцируемая кольцевым постоянным магнитом 13 в соленоидной якорной катушке 6, управляющее устройство 15 уменьшает ток в катушке управления 10 пропорционально уменьшению ЭДС, что приводит к снижению индукции магнитного поля в зазоре 9, уменьшению вязкости магнитной жидкости 5 и силы сопротивления демпфера. Таким образом, происходит автоматическое регулирование силы сопротивления демпфера в зависимости от интенсивности внешнего механического возмущения.
Для дополнительного увеличения напряженности магнитного поля катушки управления 10 возможно подключение управляющего устройства 15 к внешнему источнику питания 16.
Таким образом, использование предлагаемого устройства обеспечивает расширение рабочего диапазона гашения колебаний с возможностью его автоматического регулирования и увеличение эффективности демпфирования.