專利名稱：使電流交流體擠壓油膜和電流交流體剪切油膜相結(jié)合的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種質(zhì)量一彈簧系統(tǒng)英國申請專利GB2255150A“用電流變流體實現(xiàn)運動控制”(MOTION CONTROL USING ELECTRO—RHEOLOGICALFLUIDS)涉及一種純電流變流體剪切油膜式筒式減振器及其控制，象傳統(tǒng)的純電流變流體剪切油膜式筒式減振器一樣，該專利克服了傳統(tǒng)的筒式減振器在實現(xiàn)阻尼的連續(xù)、快速且大泛圍內(nèi)調(diào)節(jié)方面的難題。該專利的不足之處在于(1)在給定尺寸的前提下，純電流變流體剪切油膜式筒式減振器的阻尼力相對??；(2)而欲在給定尺寸的前提下，提高純電流變流體剪切油膜式筒式減振器的阻尼力，就必然要提高外加電場強度，從而導致能耗提高；(3)提高外加電場強度必然受到電流變流體的擊穿場強的限制以及給小型高壓電源的設(shè)計提出了難題；(4)因此只有通過增大純電流變流體剪切油膜式筒式減振器中活塞的側(cè)面積(活塞長度或直徑)獲得大的阻尼力，從而導致減振器的尺寸增大，電流消耗增大，分布電容提高以及由此而引起的長的響應(yīng)時間。如上歸功于在適中的電場強度下，目前的電流變流體的剪切強度還不足。同時歐洲申請專利0460808A2“能夠含有電流變流體的儀器”(AP-PARATUS CAPABLE OF CONTAINING AN ELECTRO—RHEOLOGICAL FLUID)涉及一種電流變流體擠壓油膜式減振器，企圖克服如上不足。雖然采用電流變流體擠壓油膜式減振器能夠?qū)崿F(xiàn)對拉、壓應(yīng)力的放大，但這仍是以大的上、下電極尺寸為代價的。同時，電流變流體擠壓油膜式減振器僅僅適用于油膜厚度變化不大的場合，即僅僅適用于對小振幅振動的隔振。對于大振幅的振動而言，油膜厚度以及上、下電極間隙大而且變化，大范圍內(nèi)效果較弱。另外，對于大振幅的振動而言，由于上、下電極間隙大、必須施加很高的電壓，從而增加了小型高壓電源的設(shè)計難度。
根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，本發(fā)明的任務(wù)是提供一種使電流變流體擠壓油膜和電流變流體剪切油膜相結(jié)合的方法。
本發(fā)明通過以下技術(shù)措施實施在兩端壓差為零的前提下，將電流變流體設(shè)置在可沿一定方向相互平行地運動的平行極板間，并使平行極板的切線方向與平行極板相對運動的合成運動方向的往復(fù)運動方向間的銳角夾角在大于0到小于90度之間。當相互平行地運動的平行極板沿上述夾角方向相互平行地運動且相互靠近時，使位于極板間的電流變流體油膜分別受到下列的油膜作用首先是由于合成運動在平行極板的切線方向上的分量而產(chǎn)生的純電流變流體剪切油膜的作用。它是指當將電流變流體設(shè)置于沿極板切線方向可平行地相對運動的平行極板間并使平行極板沿極板切線方向平行地相對運動時，設(shè)置于可平行地相對運動的平行極板間的電流變流體油膜僅僅受到平行于極板的剪切應(yīng)力的作用而沿極板切線方向產(chǎn)生流動；其次是由于合成運動在平行極板的法線方向上的分量而產(chǎn)生的純電流變流體擠壓油膜作用。它是指當將電流變流體設(shè)置于可沿極板的法線方向而平行地相對運動的平行極板間并使平行極板沿極板的法線方向平行地相對運動時，設(shè)置于可平行地相對運動的平行極板間的電流變流體油膜僅僅受到擠壓力的作用而產(chǎn)生垂直于運動方向的流動，而且在流動的過程中，僅僅受到阻滯其流動且平行于極板的剪切應(yīng)力的作用，但該剪切應(yīng)力的方向與極板的運動方向垂直。
在兩端壓差不為零的前提下，將電流變流體設(shè)置在可沿一定方向相互平行地運動的平行極板間，并使平行極板的切線方向與平行極板相對運動的合成運動方向的往復(fù)運動方向間的銳角夾角在大于0到小于90度之間。當相互平行地運動的平行極板沿上述夾角方向相互平行地運動且相互靠近時，使位于極板間的電流變流體油膜分別受到下列的油膜作用首先是由于合成運動在平行極板的切線方向上的分量而產(chǎn)生的純電流變流體剪切油膜的作用。它是指當將電流變流體設(shè)置于沿極板切線方向可平行地相對運動的平行極板間并使平行極板沿極板切線方向平行地相對運動時，設(shè)置于可平行地相對運動的平行極板間的電流變流體油膜僅僅受到平行于極板的剪切應(yīng)力的作用而沿極板切線方向產(chǎn)生流動；其次是阻滯由于兩端壓差作用而引起的壓差流動且平行于極板的剪切應(yīng)力的作用。它是指設(shè)置于可平行地相對運動的平行極板間的電流變流體油膜在極板兩端的壓差作用下沿極板切線方向從事壓差流動的過程中，僅僅受到阻滯其流動且平行于極板的剪切應(yīng)力的作用；最后是由于合成運動在平行極板的法線方向上的分量而產(chǎn)生的純電流變流體擠壓油膜作用。它是指當將電流變流體設(shè)置于可沿極板的法線方向而平行地相對運動的平行極板間并使平行極板沿極板的法線方向平行地相對運動時，設(shè)置于可平行地相對運動的平行極板間的電流變流體油膜僅僅受到擠壓力的作用而產(chǎn)生垂直于運動方向的流動，而且在流動的過程中，僅僅受到阻滯其流動且平行于極板的剪切應(yīng)力的作用，但該剪切應(yīng)力的方向與極板的運動方向垂直。
在兩端壓差為零的前提下，將電流變流體設(shè)置在可沿一定方向相互平行地運動且具有經(jīng)向封閉的同心的平行極板間，并使平行極板的切線方向與平行極板相對運動的合成運動方向的往復(fù)運動方向間的銳角夾角在大于0到小于90度之間。當相互平行地運動的平行極板沿上述夾角方向相互平行地運動且相互靠近時，使位于極板間的電流變流體油膜分別受到下列的油膜作用；首先是由于合成運動在平行極板的切線方向上的分量而產(chǎn)生的純電流變流體剪切油膜的作用。它是指當將電流變流體設(shè)置于沿極板切線方向可平行地相對運動的平行極板間并使平行極板沿極板切線方向平行地相對運動時，設(shè)置于可平行地相對運動的平行極板間的電流變流體油膜僅僅受到平行于極板的剪切應(yīng)力的作用而沿極板切線方向產(chǎn)生流動；其次是由于合成運動在平行極板的法線方向上的分量而產(chǎn)生的純電流變流體擠壓油膜作用。它是指當將電流變流體設(shè)置于可沿極板的法線方向而平行地相對運動的平行極板間并使平行極板沿極板的法線方向平行地相對運動時，設(shè)置于可平行地相對運動的平行極板間的電流變流體油膜僅僅受到擠壓力的作用而產(chǎn)生垂直于運動方向的流動，而且在流動的過程中，僅僅受到阻滯其流動且平行于極板的剪切應(yīng)力的作用，但該剪切應(yīng)力的方向與極板的運動方向垂直。
在兩端壓差不為零的前提下，將電流變流體設(shè)置在可沿一定方向相互平行地運動且具有經(jīng)向封閉的同心的平行極板間，并使平行極板的切線方向與平行極板相對運動的合成運動方向的往復(fù)運動方向間的銳角夾角在大于0到小于90度之間。當相互平行地運動的平行極板沿上述夾角方向相互平行地運動且相互靠近時，使位于極板間的電流變流體油膜分別受到下列的油膜作用；首先是由于合成運動在平行極板的切線方向上的分量而產(chǎn)生的純電流變流體剪切油膜的作用。它是指當將電流變流體設(shè)置于沿極板切線方向可平行地相對運動的平行極板間并使平行極板沿極板切線方向平行地相對運動時，設(shè)置于可平行地相對運動的平行極板間的電流變流體油膜僅僅受到平行于極板的剪切應(yīng)力的作用而沿極板切線方向產(chǎn)生流動；其次是阻滯由于兩端壓差作用而引起的壓差流動且平行于極板的剪切應(yīng)力的作用。它是設(shè)置于可平行地相對運動的平行極板間的電流變流體油膜在極板兩端的壓差作用下沿極板切線方向從事壓差流動的過程中，僅僅受到阻滯其流動且平行于極板的剪切應(yīng)力的作用；最后是由于合成運動在平行極板的法線方向上的分量而產(chǎn)生的純電流變流體擠壓油膜作用。它是指當將電流變流體設(shè)置于可沿極板的法線方向而平行地相對運動的平行極板間并使平行極板沿極板的法線方向平行地相對運動時，設(shè)置于可平行地相對運動的平行極板間的電流變流體油膜僅僅受到擠壓力的作用而產(chǎn)生垂直于運動方向的流動，而且在流動的過程中，僅僅受到阻滯其流動且平行于極板的剪切應(yīng)力的作用，但該剪切應(yīng)力的方向與極板的運動方向垂直。
附圖
錐形活塞和相應(yīng)的錐形缸套組成的電流變流體半主動減振器結(jié)構(gòu)原理圖。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明如下錐形活塞8與活塞桿14為固定聯(lián)接，活塞桿14的一端與被隔振的質(zhì)量15和傳感器2聯(lián)接，另一端與軸套11活動聯(lián)接，軸套11由絕緣端蓋12密封，并與錐形缸套9環(huán)形缸套6嵌鑲在缸筒10內(nèi)，環(huán)形缸套6的另一端由絕緣端蓋5密封，在活塞干14與端蓋5之間設(shè)軸套3，在缸筒10與絕緣端蓋5之間設(shè)墊圈13和檔圈4。電流變流體7被封閉在腔體內(nèi)。安裝在被隔振質(zhì)量上的傳感器2與控制器1聯(lián)接，E為控制電場強度，E0為偏置電場強度。由這種錐形活塞和相應(yīng)的錐形缸套組成的電流變流體半主動減振器，將電流變流體擠壓油膜阻尼器的擠壓油膜和電流變流體剪切油膜式阻尼器的剪切油膜相結(jié)合，從而在活塞的運動過程中，使處于活塞外表面和缸套兩電極之間的電流變流體油膜在兩電極相互靠近時分別受到擠壓油膜和剪切油膜的聯(lián)合作用，從而具有如下優(yōu)點(1)采用錐形活塞和相應(yīng)的錐形缸套，將電流變流體擠壓油膜阻尼器的擠壓油膜和電流變流體剪切油膜式阻尼器的剪切油膜相結(jié)合，充分地發(fā)揮了電流變流體擠壓油膜阻尼器對拉、壓應(yīng)力的放大作用；(2)采用錐形活塞和相應(yīng)的錐形缸套，將電流變流體擠壓油膜阻尼器的擠壓油膜和電流變流體剪切油膜式阻尼器的剪切油膜相結(jié)合，充分地發(fā)揮了電流變流體擠壓油膜阻尼器對拉、壓應(yīng)力的放大作用。由于在活塞的大幅度運動過程中，錐形活塞和相應(yīng)的錐形缸套電極之間的間隙變化相對小，因而在適中的外加電場強度作用下，就可以獲得滿意的、可控的擠壓油膜作用；(3)由于在活塞的大幅度運動過程中，錐形活塞和相應(yīng)的錐形缸套電極之間的間隙變化相對小，不但在適中的外加電場強度作用下，就可以獲得滿意的、可控的劑壓油膜作用，而且使該擠壓油膜作用在相當大的振幅作用下變化不大，從而提供了較恒定的擠壓油膜作用；(4)由于在活塞的大幅度運動過程中，錐形活塞和相應(yīng)的錐形缸套電極之間的間隙變化相對小，不但在適中的外加電場強度作用下，就可以獲得滿意的、可控的擠壓油膜作用，而且由此降低了設(shè)計小型高壓電源的難度；(5)由于在活塞的大幅度運動過程中，錐形活塞和相應(yīng)的錐形缸套電極之間的間隙變化相對小，不但在適中的外加電場強度作用下，就可以獲得滿意的、可控的擠壓油膜作用，而且由此降低了能耗和隨這而來的溫升；(6)充分地發(fā)揮了電流變流體剪切油膜式阻尼器的阻尼作用不隨振動幅值而變化的優(yōu)點；(7)克服了在給定尺寸的前提下，電流變流體剪切油膜式筒式減振器的阻尼力相對小的缺點；(8)克服了在給定尺寸的前提下，提高電流變流體剪切油膜式筒式減振器的阻尼力，就必然要提高外加電場強度，從而導致能耗提高的問題；(9)不需通過增大電流變流體剪切油膜式筒式減振器中活塞的側(cè)面積(活塞長度或直徑)就可以獲得大的阻尼力，從而減少了電流消耗，減少了分布電容，提高了響應(yīng)速度；(10)采用錐形活塞和相應(yīng)的錐形缸套，將電流變流體擠壓油膜阻尼器的擠壓油膜和電流變流體剪切油膜式阻尼器的剪切油膜相結(jié)合，可以使電流變流體阻尼器的綜合尺寸(縱向尺寸X橫向尺寸)趨于合理。
權(quán)利要求
1.一種形成電流變流體油膜的方法，其特征為使電流變流體擠壓油膜和電流變流體剪切油膜相結(jié)合，具體結(jié)合方式為(1)在兩端壓差為零的前提下，將電流變流體設(shè)置在可沿一定方向相互平行地運動的平行極板間，并使平行極板的切線方向與平行極板相對運動的合成運動方向的往復(fù)運動方向間的銳角夾角在大于0到小于90度之間，當相互平行地運動的平行極板沿上述夾角方向相互平行地運動且相互靠近時，使位于極板間的電流變流體油膜分別受到下列的油膜作用首先是由于合成運動在平行極板的切線方向上的分量而產(chǎn)生的純電流變流體剪切油膜的作用，它是指當將電流變流體設(shè)置于沿極板切線方向可平行地相對運動的平行極板間并使平行極板沿極板切線方向平行地相對運動時，設(shè)置于可平行地相對運動的平行極板間的電流變流體油膜僅僅受到平行于極板的剪切應(yīng)力的作用而沿極板切線方向產(chǎn)生流動，其次是由于合成運動在平行極板的法線方向上的分量而產(chǎn)生的純電流變流體擠壓油膜作用，它是指當將電流變流體設(shè)置于可沿極板的法線方向而平行地相對運動的平行極板間并使平行極板沿極板的法線方向平行地相對運動時，設(shè)置于可平行地相對運動的平行極板間的電流變流體油膜僅僅受到擠壓力的作用而產(chǎn)生垂直于運動方向的流動，而且在流動的過程中，僅僅受到阻滯其流動且平行于極板的剪切應(yīng)力的作用，但該剪切應(yīng)力的方向與極板的運動方向垂直。(2)在兩端壓差不為零的前提下，將電流變流體設(shè)置在可沿一定方向相互平行地運動的平行極板間，并使平行極板的切線方向與平行極板相對運動的合成運動方向的往復(fù)運動方向間的銳角夾角在大于0到小于90度之間，當相互平行地運動的平行極板沿上述夾角方向相互平行地運動且相互靠近時，使位于極板間的電流變流體油膜分別受到下列的油膜作用首先是由于合成運動在平行極板的切線方向上的分量而產(chǎn)生的純電流變流體剪切油膜的作用，它是指當將電流變流體設(shè)置于沿極板切線方向可平行地相對運動的平行極板間并使平行極板沿極板切線方向平行地相對運動時，設(shè)置于可平行地相對運動的平行極板間的電流變流體油膜僅僅受到平行于極板的剪切應(yīng)力的作用而沿極板切線方向產(chǎn)生流動；其次是阻滯由于兩端壓差作用而引起的壓差流動且平行于極板的剪切應(yīng)力的作用，它是指設(shè)置于可平行地相對運動的平行極板間的電流變流體油膜在極板兩端的壓差作用下沿極板切線方向從事壓差流動的過程中，僅僅受到阻滯其流動且平行于極板的剪切應(yīng)力的作用；最后是由于合成運動在平行極板的法線方向上的分量而產(chǎn)生的純電流變流體擠壓油膜作用，它是指當將電流變流體設(shè)置于可沿極板的法線方向而平行地相對運動的平行極板間并使平行極板沿極板的法線方向平行地相對運動時，設(shè)置于可平行地相對運動的平行極板間的電流變流體油膜僅僅受到擠壓力的作用而產(chǎn)生垂直于運動方向的流動，而且在流動的過程中，僅僅受到阻滯其流動且平行于極板的剪切應(yīng)力的作用，但該剪切應(yīng)力的方向與極板的運動方向垂直；(3)在兩端壓差為零的前提下，將電流變流體設(shè)置在可沿一定方向相互平行地運動且具有經(jīng)向封閉的同心的平行極板間，并使平行極板的切線方向與平行極板相對運動的合成運動方向的往復(fù)運動方向間的銳角夾角在大于0到小于90度之間，當相互平行地運動的平行極板沿上述夾角方向相互平行地運動且相互靠近時，使位于極板間的電流變流體油膜分別受到下列的油膜作用；首先是由于合成運動在平行極板的切線方向上的分量而產(chǎn)生的純電流變流體剪切油膜的作用，它是指當將電流變流體設(shè)置于沿極板切線方向可平行地相對運動的平行極板間并使平行極板沿極板切線方向平行地相對運動時，設(shè)置于可平行地相對運動的平行極板間的電流變流體油膜僅僅受到平行于極板的剪切應(yīng)力的作用而沿極板切線方向產(chǎn)生流動；其次是由于合成運動在平行極板的法線方向上的分量而產(chǎn)生的純電流變流體擠壓油膜作用，它是指當將電流變流體設(shè)置于可沿極板的法線方向而平行地相對運動的平行極板間并使平行極板沿極板的法線方向平行地相對運動時，設(shè)置于可平行地相對運動的平行極板間的電流變流體油膜僅僅受到擠壓力的作用而產(chǎn)生垂直于運動方向的流動，而且在流動的過程中，僅僅受到阻滯其流動且平行于極板的剪切應(yīng)力的作用，但該剪切應(yīng)力的方向與極板的運動方向垂直；(4)在兩端壓差不為零的前提下，將電流變流體設(shè)置在可沿一定方向相互平行地運動且具有經(jīng)向封閉的同心的平行極板間，并使平行極板的切線方向與平行極板相對運動的合成運動方向的往復(fù)運動方向間的銳角夾角在大于0到小于90度之間，當相互平行地運動的平行極板沿上述夾角方向相互平行地運動且相互靠近時，使位于極板間的電流變流體油膜分別受到下列的油膜作用；首先是由于合成運動在平行極板的切線方向上的分量而產(chǎn)生的純電流變流體剪切油膜的作用，它是指當將電流變流體設(shè)置于沿極板切線方向可平行地相對運動的平行極板間并使平行極板沿極板切線方向平行地相對運動時，設(shè)置于可平行地相對運動的平行極板間的電流變流體油膜僅僅受到平行于極板的剪切應(yīng)力的作用而沿極板切線方向產(chǎn)生流動；其次是阻滯由于兩端壓差作用而引起的壓差流動且平行于極板的剪切應(yīng)力的作用，它是設(shè)置于可平行地相對運動的平行極板間的電流變流體油膜在極板兩端的壓差作用下沿極板切線方向從事壓差流動的過程中，僅僅受到阻滯其流動且平行于極板的剪切應(yīng)力的作用；最后是由于合成運動在平行極板的法線方向上的分量而產(chǎn)生的純電流變流體擠壓油膜作用，它是指當將電流變流體設(shè)置于可沿極板的法線方向而平行地相對運動的平行極板間并使平行極板沿極板的法線方向平行地相對運動時，設(shè)置于可平行地相對運動的平行極板間的電流變流體油膜僅僅受到擠壓力的作用而產(chǎn)生垂直于運動方向的流動，而且在流動的過程中，僅僅受到阻滯其流動且平行于極板的剪切應(yīng)力的作用，但該剪切應(yīng)力的方向與極板的運動方向垂直。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)。本發(fā)明利用錐形活塞和相應(yīng)的錐形缸套組成電流變流體半主動減振器，將電流變流體擠壓油膜阻尼器的擠壓油膜和電流變流體剪切油膜式阻尼器的剪切油膜相結(jié)合，從而在活塞的運動過程中，使處于活塞外表面和缸套兩電極之間的電流變流體油膜在兩電極相互靠近時分別受到擠壓油膜和剪切油膜的聯(lián)合作用。
文檔編號F16F9/10GK1115834SQ95106439
公開日1996年1月31日 申請日期1995年6月13日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月13日
發(fā)明者呂崇耀 申請人:華中理工大學