新型磁流变阻尼器抗冲击载荷性能分析.pdf

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1、第12期机械设计与制造2012年12月MachineryDesign&Manufacture71文章编号：1001—3997(2012)12—0071—03新型磁流变阻尼器抗冲击载荷性能分析木黄林黄学功王炅(南京理工大学机械工程学院，南京210094)Anti——Impact——LoadPerformanceAnalysisofNewMRDamperHUANGLin，HUANGXue-gong，WANGJiong(CollegeofMechanicalEngineering，NanjingUniversi

2、tyofScienceandTechnology，Nanjing210094，China)【摘要】针对工程领域中高冲击载荷作用下的磁流变阻尼器存在流体通道拥堵，轴向磁场单一等问题，设计了新型的磁流变阻尼器。相比以前阻尼器，新阻尼器整体结构缩小，各级线圈匝数减少且独立连接。完成了磁流变阻尼器电磁模型的计算与PID控制算法的仿真分析，并根据仿真结果对新旧阻尼器进行了比较。结果表明，新设计的磁流变阻尼器较之前的阻尼器，能够产生轴向随时间变化的磁场，缓解了因磁场增强导致的流体通道拥堵的现象，在相同的冲击载荷作用下

3、，实现了位移与能耗的同时下降。关键词：冲击载荷；磁流变阻尼器；变化磁场；PID控制；比较【Abstract】Accordingtothefluidchannelcongestionandseaxialmagneticfieldproblemsexist—ingontheMRdamperworkedunderthe恸impactload，anewMRdamperisdesigned．Comparedwiththepreviousdamper,thenewdalnperstructureisreduced，a

4、ndeverystagecoilisconnectedindependentlyandthenumberofturnsisless．ecalculationofMRdamper’SelectromagneticmodelandthesimulationanalysisbasedonthePIDcontrolalgorithmarefinished．Thenewandolddampersarecomparedaccordingtothesimulationresults．Theresultsshowthat

5、thenewlydesignedMRdampercangenerateanaxialtimevaryingmagneticfield，alleviatingthechannelcongestionphenomenoncausedbytheincreaseofthem，_neticfield．Workingonthesalll~impactload，itCanreducethedisplacementandtheenerg'yconsumptionsimultaneouslycomparedwiththep

6、riordamper．KeyWords：ImpactLoad；MRDamper；TimeVaryingMagneticField；PIDControlAlgorithm；Compare中图分类号：TH16文献标识码：A1引言会产生拥堵现象，降低了控制的灵活性，不能达到最优的缓冲减振效果，因此迫切需要设计新型的磁流变阻尼器。磁流变阻尼器是利用磁流变液的可控特性实现阻尼力无级可调的智能机械动作器件，具有结构简单、能耗低、提供阻尼力2新型磁流变阻尼器大、阻尼力可调范围宽、响应速度快【1等特点，通过与计算机技术2

7、．1新型磁流变阻尼器结构和控制理论相结合，实现对振动的控制，目前已成功应用于建筑、根据高冲击载荷的特点，设计了一种各级线圈独立连接的桥梁、汽车、机械等减振控制领域。以上应用基本都集中在随机载长行程磁流变阻尼器。结构图，如图1所示。荷下的减振，然而对于冲击条件下减振的研究却很少，国内一些科研人员进行了火炮磁流变反后坐装置的技术研究，取得了一定的技术成果。冲击载荷作用下的磁流变阻尼器的特点是作用行程长、输出阻尼力大，以实现对传递到结构上的冲击力和位移的控制。目图1磁流变阻尼器结构图。前，冲击载荷作用下的磁流变

8、阻尼器普遍采用的是多级线圈串联Fig．1TheStructureofMRDamper的结构形式，这种结构虽然简单，控制方便，但传递到结构上的冲新设计的磁流变阻尼器采用单杆单缸剪切阀结构，各级线击力只能得到有效程度的减小，同时带来位移的增大嗍。阻尼器上圈独立连接，可分别进行控制，较以前设计的阻尼器，轴向可以产的线圈骨架过长，电磁线圈只能统一控制，无法在时间和轴向上生随时间变化的磁场。新旧磁流变阻尼器具体结构尺寸，如表1同时控制阻