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时间:2020-04-05
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1、多线圈式磁流变阻尼器的研制与性能分析口张琳桂林空军学院广西桂林541o03摘要:传统的磁流变阻尼器通常采用单级线圈活塞式结构,这种结构虽然简单便于加工,但却使磁流变阻尼器动态性能的提高受到限制。为此将原有的单线圈式磁流变阻尼器设计成三级并联式线圈,并就加工的两种阻尼器分别进行电流响应时间和阻尼性能实验。实验结果表明,采用三级并联线圈可有效提高磁流变阻尼器的动态性能,且阻尼性能也得到一定程度的提高。关键词:磁流变阻尼器(MRD)三级并联线圈电流响应时间阻尼性能中图分类号:0361文献标识码:A文章编号:10O0—4998(200
2、8)11—0037—02近年来,随着国外研究机构不断加大磁流变液工线圈匝数增大而增大,但是增大线圈匝数的同时也会程应用的研究力度,国内一些高校和研究所也开始把增大回路的电感。因此,设计方案中定线圈匝数Ⅳ(即目光投向磁流变液及其应用的研究上。纵观近几年的电阻)为常量,决定r的参数只有电感。对于单级线有关文献报告可以发现,涉及到如何改善MRD动态性圈(见图2a),其电感厶为:能方面的技术较少。而无论将MRD应用于振动控制领:×10一(4)』域或流体传输领域,其动态性能的好坏将直接影响到整个系统的动态性能。动态响应时间是衡量系统动态
3、K:——————上———~⋯1+O.9;+0.32上‘5,性能的一项重要性能指标,本文将从动态响应时间这厂一角度对如何提高磁流变液MRD的动态性能作些理式中:结构参数f、r、z分别代表所绕线圈径向厚度、平论与实验探讨(关于MRD的结构设计和工作原理可参均半径和有效线圈长度。考文献[1])。为提高MRD的动态响应时间,将单级线圈平均分成3个并联小线圈,见图2(b),每个小线圈的有效长度1MRD电磁回路设计均为Z/3,总有效线圈长度不变,线圈电阻不变,则总MRD的反应速度是决定系统动态性能的重要指电感厶为:标。而MRD反应速度的快
4、慢取决于MRD中电磁回路三=l++3~2(12+3+J7l3)(6)的响应时间。忽略电磁铁中的涡流效应,则电磁回路可式中:三、、厶分别为3个小线圈由自感引起的电感;以简化为由一电感和电阻串联而成的电路,如图1所z、,、分别为线圈1和2、2和3、1和3之间由互感示,其中回路中的电流需满足方程:引起的电感。,】三(£)+R(f)=(£)(1)通过式(4)~(6)对两种连接方式的电感进行比较U可以发现,并联连接方式所产生的电感远小于单线圈式中:、是回路线圈的电感和电阻;是输入电压。所产生的电感。由此可以认为,当设计的MRD力学性假定
5、输入电压为一常量,则式(1)的解为:能在满足使用要求时,可将MRD的单线圈改进为三级()=(1一。一譬r)(2)并联式线圈。利用这一技术可以提高MRD的反应速』L式(2)表明要花近3/的时间才能使电流达到度,从而改善系统的动态性能。稳定值的95%,电流的这种指数响应对大多数实际应2两种电磁回路MRD结构参数用场合是不够的。令动态响应时间指标:r=/(3)由式(2)可知,要使电流在尽可能短的时间内达到指定值就应使尽可能地小。根据式(3),电磁回路的设计应使回路中有较小的电感和较大的电阻。电阻随收稿日期:2008年5月机械制造46
6、卷第53l期2oo8/11回图3a为单线圈MRD结构简图,侧翼A和B轴向通过比较可知,当,=0A时,两种MRD在相同位移时总长度£为MRD的有效工作长度,D为MRD阀体内产生的阻尼力大小变化不大,这正符合零场阻尼力小径,危为环形间隙高度;D为MRD阀芯直径。图3b为的要求;当外加电流负载加大时,相同位移情况下,三三级并联线圈MRD结构简图,与图3a相比,MRD所级并联线圈MRD产生的阻尼力稍有增大;当,=1.0A用材料、轴向总长度、径向尺寸均不变;线圈总匝数Ⅳ时,三级并联线圈MRD产生阻尼力是单线圈MRD产不变,但由单级分为匝
7、数等同的三级;有效工作长度生阻尼力的1.26倍。由此可见,相同实验条件,三级并不变,但被三段线圈等分成A、B、c、D四段。联线圈MRD较单线圈MRD有更好的阻尼性能。本文用于实验的MRD结构尺寸如下:L=32mm,D3=4Omm,=1mm,D=2Omm,D2=50mm,Ⅳ:l5O0(对于三级线圈式,每级线圈匝数Ⅳ=50O)。4结论动态响应时间是衡量MRD动态性能的重要指标3实验结果及性能比较之一。本文从提高动态响应时间角度进行理论与实验图4给出了上面两种不同电磁回路MRD电流响应分析,证明了改变MRD电磁线圈的级数和连接方式可
8、时间的比较。对于单线圈MRD,电流响应时间要近1s以提高MRD的反应速度。同时实验结果也表明,在单的时间才能使电流达到目标值的95%;而对于三级并线圈MRD基础上改进的三级并联线圈MRD的阻尼联线圈MRD,电流效果不仅没有减弱,反而较单线圈MRD略有提高。响应时间约为0.37
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