本實(shí)用新型涉及一種雙向阻尼調(diào)節(jié)裝置，特別是一種基于超聲近場作用的磁流變作動器。

背景技術(shù)：

磁流變液是一種新型智能材料，由于在磁場中具有優(yōu)良的磁流變效應(yīng)，響應(yīng)速度快，在速度控制領(lǐng)域有著成熟的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)無極調(diào)速，控制性能好，并且磁流變液可以在流體和固體之間可逆高效變化，響應(yīng)速度毫米級。對于高速自由旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動軸雖然可以通過對磁流變液施加不同的磁場強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動軸任意時(shí)刻任意角度的控制，但是高速自由旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動軸無控時(shí)，由于磁流變液去除磁場后，磁流變液表現(xiàn)為牛頓流體狀態(tài)，并且有一定的零場粘度，對制動圓盤產(chǎn)生一定的零場阻尼矩，將會阻礙轉(zhuǎn)動軸的高速自由旋轉(zhuǎn)。如果磁流變作動器當(dāng)中設(shè)計(jì)一個(gè)調(diào)節(jié)磁流變液零場阻尼的結(jié)構(gòu)，就能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)動軸無控時(shí)高速自由的旋轉(zhuǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于現(xiàn)有的磁流變液作動器在轉(zhuǎn)動軸無控時(shí)阻尼力較大無法正常工作的問題，設(shè)計(jì)一種相配的基于超聲近場作用的磁流變液作動器，通過超聲近場工作部分和磁流變工作部分相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動軸的自由高速旋轉(zhuǎn)和任意角度的控制，整個(gè)作動器響應(yīng)速度快，易于控制，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，速度變化連續(xù)可調(diào)，拓展磁流變液的阻尼調(diào)節(jié)范圍

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：

一種基于超聲近場作用的磁流變作動器，它包括轉(zhuǎn)動軸18、左殼體4、右殼體9和骨架油封16，轉(zhuǎn)動軸18的一端穿過安裝在左殼體4中的骨架油封16后伸出左殼體4外，轉(zhuǎn)動軸16的另一端位于由左殼體4和右殼體9組成的密封腔中，密封腔中安裝在勵(lì)磁線圈10，勵(lì)磁線圈10通過隔磁套筒11與密封腔實(shí)現(xiàn)與密封腔中的磁流變液15的隔離，其特征是所述的轉(zhuǎn)動軸18位于密封腔中的一端上安裝有制動圓盤14，在右殼體9位于密封腔中的一面上安裝有圓盤定子13，圓盤定子13上安裝有壓電陶瓷12。

所述的圓盤定子13和壓電陶瓷12首先粘貼在一起，圓盤定子13通過螺紋和右殼體9連接在一起。

所述的左殼體4的內(nèi)孔臺階處安裝有左軸承3，并壓緊螺母1和墊片2限位固定在轉(zhuǎn)動軸18上；轉(zhuǎn)動軸18的軸肩和左殼體4內(nèi)孔臺階處安裝有支承轉(zhuǎn)動軸的右軸承17。

所述的骨架油封通過轉(zhuǎn)動軸18的軸肩和左殼體4的臺階進(jìn)行固定；制動圓盤14和轉(zhuǎn)動軸18通過螺紋連接，轉(zhuǎn)動軸18由右往左穿過骨架油封16、右軸承17和左軸承3，并通過壓緊螺母1壓緊墊片2實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動軸18的固定。

所述的勵(lì)磁線圈10和隔磁套筒11通過密封圈6安裝在左、右殼體內(nèi)的固定位置，通過螺栓7和螺母8鎖緊整個(gè)作動器。

所述左殼體上設(shè)有注射磁流變液15的通孔，當(dāng)磁流變液注滿腔體后，用密封螺釘5對通孔進(jìn)行密封。

本實(shí)用新型的有益效果是：

本實(shí)用新型將超聲近場工作部分和磁流變工作部分相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動軸的自由高速旋轉(zhuǎn)和任意角度的控制，整個(gè)作動器響應(yīng)速度快，易于控制，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，速度變化連續(xù)可調(diào)，擴(kuò)展磁流變液的阻尼調(diào)節(jié)范圍。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的工作原理示意圖。

圖2為本實(shí)用新型的作動器的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實(shí)用新型的作動器的整體結(jié)構(gòu)三維圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對本專利的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。

實(shí)施例一。

如圖1-3所示。

一種減少磁流變液作動器零場阻尼矩的方法，其特征是在圓盤定子13的一側(cè)加裝壓電陶瓷12，在高速自由旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動軸無控時(shí)，使壓電陶瓷通電，激發(fā)圓盤定子產(chǎn)生一個(gè)和轉(zhuǎn)動軸同向旋轉(zhuǎn)的超聲行波，從而產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)動軸同向旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動力矩，減小磁流變液零場情況下對制動圓盤的阻尼矩，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動軸高速自由的旋轉(zhuǎn)。如圖2所示，本實(shí)用新型利用對勵(lì)磁線圈施加電流大小不同產(chǎn)生不同的磁場強(qiáng)度，磁流變液產(chǎn)生的剪切應(yīng)力變化，對制動圓盤產(chǎn)生不同的制動力矩，實(shí)現(xiàn)對高速自由旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動軸17在空間任意角度的控制。本實(shí)用新型利用壓電陶瓷12激發(fā)圓盤定子13的超聲行波，產(chǎn)生磁流變液15對制動圓盤的超聲減摩作用和切向聲粘性力，對制動圓盤14施加一定減摩作用和驅(qū)動力矩，調(diào)節(jié)磁流變液零場情況下的15對制動圓盤的阻力矩。本實(shí)用新型的整個(gè)作動器有超聲近場部分和磁流變工作部分組成，轉(zhuǎn)動軸可以通過對磁流變液施加不同的磁場強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)任意角度的控制；高速自由旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動軸無控時(shí)，激發(fā)圓盤定子和轉(zhuǎn)動軸同向旋轉(zhuǎn)的超聲行波，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動軸同向旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動力矩，減小磁流變液零場情況下對制動圓盤的阻尼矩，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動軸高速自由的旋轉(zhuǎn)，如圖1所示。

實(shí)施例二。

如圖1-3所示。

一種基于超聲近場作用的磁流變液作動器，其三維外形結(jié)構(gòu)如圖3所示，它包括壓緊螺母1、墊片2、左軸承3、左殼體4、密封螺釘5、密封圈6、螺栓7、螺母8、右殼體9、勵(lì)磁線圈10、隔磁套筒11、壓電陶瓷12、圓盤定子13、制動圓盤14、磁流變液15、骨架油封16、右軸承17、轉(zhuǎn)動軸18，如圖2所示，圓盤定子13和壓電陶瓷12首先粘貼在一起，圓盤定子13通過螺紋和右殼體9連接在一起，通過對壓電陶瓷施加一定的電壓，激發(fā)圓盤定子的超聲行波，通過產(chǎn)生磁流變液對制動圓盤14的超聲減摩效果和切向聲粘性力，對制動圓盤產(chǎn)生一定的減摩作用和驅(qū)動力矩，調(diào)節(jié)磁流變液零場情況下對制動圓盤的阻力矩；左軸承3通過左殼體4的內(nèi)孔臺階和壓緊螺母1壓在墊片2上進(jìn)行限位固定，右軸承17通過轉(zhuǎn)動軸18的軸肩和左殼體4內(nèi)孔臺階進(jìn)行限位固定，通過安裝兩個(gè)軸承可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動軸18高速平穩(wěn)運(yùn)行；骨架油封通過轉(zhuǎn)動軸18的軸肩和左殼體4的臺階進(jìn)行固定，使用骨架油封16能夠有效實(shí)現(xiàn)對磁流變液15固態(tài)和液態(tài)的密封，并且骨架油封適用于旋轉(zhuǎn)類轉(zhuǎn)動軸的密封；制動圓盤14和轉(zhuǎn)動軸18通過螺紋連接，轉(zhuǎn)動軸18由右往左穿過骨架油封16、右軸承18和左軸承3，并通過壓緊螺母1壓緊墊片2實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動軸18的軸向固定，同時(shí)實(shí)現(xiàn)制動圓盤14的軸向固定；將勵(lì)磁線圈10、隔磁套筒11和密封圈6安裝在殼體內(nèi)的相應(yīng)位置，通過螺栓7和螺母8鎖緊整個(gè)作動器，通過隔磁套筒能夠?qū)?lì)磁線圈產(chǎn)生的磁力線盡可能多的穿過磁流變液，提高磁流變液15的利用效率，另外使用密封圈6一方面實(shí)現(xiàn)磁流變液的密封，另一方面實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁線圈和磁流變液的絕緣；通過注射孔注入磁流變液15，注滿殼體內(nèi)的工作間隙后，用密封螺釘5進(jìn)行密封。

本實(shí)用新型的工作原理是：如圖1所示，首先高速自由旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動軸無控時(shí)，超聲近場部分開始作用，對壓電陶瓷施加特定頻率的電壓，激發(fā)圓盤定子的超聲振動，通過壓電陶瓷的合理布置，激勵(lì)出與轉(zhuǎn)動軸同向旋轉(zhuǎn)的圓盤定子的超聲行波，使得磁流變液對制動圓盤產(chǎn)生一定的超聲懸浮力和切向聲粘性力，一方面超聲懸浮力使得磁流變液中的磁性顆粒更加均勻的分布在磁流變液的基液當(dāng)中，提高磁流變液的利用效率；另一方面對轉(zhuǎn)動軸產(chǎn)生一定同向運(yùn)動的驅(qū)動力矩，可以減少磁流變液對轉(zhuǎn)動軸的零場阻尼力矩，并且實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動軸的高速自由旋轉(zhuǎn)。當(dāng)需要對高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動軸實(shí)現(xiàn)任意角度的控制時(shí)，去除壓電陶瓷的施加電壓，超聲近場部分停止工作，由于超聲近場的作用，使得磁流變液中的磁性顆粒更加均勻的分布在磁流變液的基液當(dāng)中，此時(shí)對勵(lì)磁線圈施加一定的電流，勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的磁力線穿過磁流變液，磁流變液中的磁性顆粒被磁化后作出快速響應(yīng)，并且沿著磁力線方向呈鏈狀分布，并隨磁場強(qiáng)度的增加，磁流變液呈現(xiàn)固態(tài)和半固態(tài)狀態(tài)，對制動圓盤產(chǎn)生一定的制動力矩，從而實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)動軸任意角度的控制；當(dāng)去除勵(lì)磁線圈的電流后，磁流變液恢復(fù)牛頓流體狀態(tài)，對壓電陶瓷施加特定頻率的電壓，超聲近場作用，轉(zhuǎn)動軸恢復(fù)高速自由旋轉(zhuǎn)。整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)對高速自由旋轉(zhuǎn)軸的精確控制。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下還可以作出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

本實(shí)用新型未涉及部分與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。