一種基于擠壓模式的磁流變彈性體阻尼器的制造方法
【專利摘要】一種基于擠壓模式的磁流變彈性體阻尼器。本實(shí)用新型屬于一種阻尼器，具體涉及一種基于擠壓模式的磁流變彈性體阻尼器。本實(shí)用新型為解決現(xiàn)有高速切削加工時(shí)，銑刀切削材料時(shí)引起的系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)的改變，導(dǎo)致切削系統(tǒng)產(chǎn)生振動的問題。一種基于擠壓模式的磁流變彈性體阻尼器包括下導(dǎo)磁體、線圈、套筒、磁流變彈性體、上導(dǎo)磁體、上蓋和外殼，下導(dǎo)磁體固接在機(jī)床的夾具基座上，線圈纏繞在下導(dǎo)磁體的凸起上，套筒套裝在線圈的外側(cè)且設(shè)置在下導(dǎo)磁體的上表面，磁流變彈性體套裝在線圈的外側(cè)且設(shè)置在套筒的上端，上導(dǎo)磁體設(shè)置在磁流變彈性體的上方，上蓋固接在上導(dǎo)磁體的上表面，上蓋上端的中部位置設(shè)有連接凸起。本實(shí)用新型用于振動抑制。
【專利說明】
—種基于擠壓模式的磁流變彈性體阻尼器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種阻尼器，具體涉及一種基于擠壓模式的磁流變彈性體阻尼器。

【背景技術(shù)】
[0002]高溫合金材料在高速切削時(shí)切削性能極差，整體葉輪結(jié)構(gòu)復(fù)雜、空間狹小，葉片薄、彎扭大、易變形，加工過程中的切削力易引起切削過程的不穩(wěn)定性，葉片受到切削力后會產(chǎn)生顫振并出現(xiàn)嚴(yán)重的“讓刀”現(xiàn)象，從而產(chǎn)生振動(主要為顫振)，這種振動往往難以抑制。因此切削振動問題在高溫合金葉輪多軸銑削加工過程中尤為突出，嚴(yán)重影響葉輪表面質(zhì)量，降低銑削中心主軸和刀具壽命，從而使得加工效率難以提高，有時(shí)會對整個加工系統(tǒng)造成不良影響，甚至帶來潛在的服役安全隱患，整體葉輪實(shí)際加工生產(chǎn)中通常選擇合理的切削參數(shù)來尋找切削穩(wěn)定域，但是準(zhǔn)確預(yù)測切削穩(wěn)定域并確定合適的切削加工參數(shù)這一方法，加工效率很低，加工費(fèi)用昂貴，制造周期漫長，在短期內(nèi)都是很難做到的。
[0003]銑削加工振動控制方式分為兩類:其一為切削參數(shù)在線調(diào)整控制法，其二為振動控制法。而振動控制法根據(jù)控制執(zhí)行裝置性質(zhì)的不同分為主動控制方法、被動控制方法和半主動控制方法。主動控制具有極強(qiáng)的適應(yīng)性和調(diào)節(jié)性，可實(shí)現(xiàn)高水平的振動控制。但由于其對較大能源的要求以及造價(jià)高(驅(qū)動系統(tǒng)一般為液壓驅(qū)動系統(tǒng)，復(fù)雜且造價(jià)高)、加工工藝復(fù)雜、設(shè)備的維修費(fèi)用高、可靠性和穩(wěn)定性差等方面的問題，其應(yīng)用仍受到限制。被動控制的吸振器參數(shù)與機(jī)床的工藝狀態(tài)相關(guān)性強(qiáng)，應(yīng)用受到了極大的限制。近年來，一些學(xué)者把磁流變彈性體引入到振動抑制的方法中來，并取得了很好的效果，實(shí)現(xiàn)顫振抑制成為可能。
[0004]磁流變彈性體作為一種新型的磁流變材料，由微米級的磁性顆粒及高分子聚合物載體(一般是橡膠)組成，由于液體橡膠和鐵磁性顆?；旌象w在外加磁場的作用下固化，混合物中的鐵磁性顆粒在磁致效應(yīng)下形成鏈狀結(jié)構(gòu)。由于磁流變彈性體同時(shí)具有彈性體和磁流變材料的一些特點(diǎn)，如響應(yīng)速度快(ms量級)，可逆性好，剛度可控等，又克服了磁流變液密封與沉降性等缺點(diǎn)，因而磁流變彈性體及其應(yīng)用已經(jīng)成為一個研究的熱點(diǎn)。磁流變彈性體在機(jī)械加工、精密制造、汽車和飛機(jī)等振動的控制、降噪等方面都有很好的應(yīng)用前景，磁流變彈性體的使用可以簡化某些機(jī)械結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)一些特殊功能。
[0005]就目前研究情況看，在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)高溫合金葉輪穩(wěn)定域準(zhǔn)確預(yù)測及加工參數(shù)優(yōu)化等的目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)，因而開發(fā)快速、準(zhǔn)確、通用性強(qiáng)的顫振監(jiān)視與控制系統(tǒng)是現(xiàn)代高精度生產(chǎn)的迫切需要，如果能夠?qū)崿F(xiàn)對整體葉輪在加工過程中的模態(tài)參數(shù)進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)償，就能夠在一定程度上抑制加工顫振，從而提高機(jī)床的加工精度與產(chǎn)品質(zhì)量。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有高速切削加工時(shí)，銑刀切削材料時(shí)引起的系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)的改變，導(dǎo)致切削系統(tǒng)產(chǎn)生振動的問題，進(jìn)而提出一種基于擠壓模式的磁流變彈性體阻尼器。
[0007]本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是:本實(shí)用新型包括下導(dǎo)磁體、線圈、套筒、磁流變彈性體、上導(dǎo)磁體、上蓋和外殼，下導(dǎo)磁體固接在機(jī)床的夾具基座上，下導(dǎo)磁體上端的中部位置設(shè)有凸起，線圈纏繞在下導(dǎo)磁體的凸起上，套筒套裝在線圈的外側(cè)且設(shè)置在下導(dǎo)磁體的上表面，磁流變彈性體套裝在線圈的外側(cè)且設(shè)置在套筒的上端，上導(dǎo)磁體設(shè)置在磁流變彈性體的上方，上導(dǎo)磁體下端的中部位置設(shè)有凹槽，下導(dǎo)磁體上凸起的上端和線圈的上端均設(shè)置在上導(dǎo)磁體上的凹槽內(nèi)，上導(dǎo)磁體上凹槽的凹面與下導(dǎo)磁體上凸起的上表面之間設(shè)有間隙，上蓋固接在上導(dǎo)磁體的上表面，上蓋上端的中部位置設(shè)有連接凸起，連接凸起的上端與被控對象連接，外殼的中間位置設(shè)有通孔，上蓋的連接凸起穿過外殼的通孔，外殼套裝在上蓋、上導(dǎo)磁體、磁流變彈性體、套筒和下導(dǎo)磁體的外側(cè)，外殼下端的邊緣與下導(dǎo)磁體下端的邊緣固接。
[0008]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比包含的有益效果是:本實(shí)用新型基于磁流變彈性體材料，利用磁流變彈性體材料在磁場的作用變化下來改變磁流變彈性體材料的剛度和阻尼系數(shù)，實(shí)現(xiàn)對航空發(fā)動機(jī)整體葉輪在多軸高速切削時(shí)產(chǎn)生的顫振起到抑制的作用。對整體葉輪的切削振動實(shí)現(xiàn)有效的控制，抑制加工過程中的振動，擴(kuò)展高速切削加工的穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)簡單，安裝調(diào)整控制方便，整體葉輪的加工效率提高了 75%以上，加工精度在原有的基礎(chǔ)上提高了兩個精度等級，降低加工成本，避免主動振動抑制裝置較大能源的要求以及造價(jià)高、加工工藝復(fù)雜、設(shè)備的維修費(fèi)用高等方面的問題，同時(shí)磁流變彈性體阻尼器能夠?qū)崿F(xiàn)多個模態(tài)的目標(biāo)抑制，性能穩(wěn)定，克服被動控制局限性等的缺點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0010]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種基于擠壓模式的磁流變彈性體阻尼器包括下導(dǎo)磁體1、線圈2、套筒3、磁流變彈性體4、上導(dǎo)磁體5、上蓋6和外殼7，下導(dǎo)磁體I固接在機(jī)床的夾具基座上，下導(dǎo)磁體I上端的中部位置設(shè)有凸起1-1，線圈2纏繞在下導(dǎo)磁體I的凸起1-1上，套筒3套裝在線圈2的外側(cè)且設(shè)置在下導(dǎo)磁體I的上表面，磁流變彈性體4套裝在線圈2的外側(cè)且設(shè)置在套筒3的上端，上導(dǎo)磁體5設(shè)置在磁流變彈性體4的上方，上導(dǎo)磁體5下端的中部位置設(shè)有凹槽5-1，下導(dǎo)磁體I上凸起1-1的上端和線圈2的上端均設(shè)置在上導(dǎo)磁體5上的凹槽5-1內(nèi)，上導(dǎo)磁體5上凹槽5-1的凹面與下導(dǎo)磁體I上凸起1-1的上表面之間設(shè)有間隙8，上蓋6固接在上導(dǎo)磁體5的上表面，上蓋6上端的中部位置設(shè)有連接凸起6-1，連接凸起6-1的上端與被控對象連接，外殼7的中間位置設(shè)有通孔7-1，上蓋6的連接凸起6-1穿過外殼7的通孔7-1，外殼7套裝在上蓋6、上導(dǎo)磁體5、磁流變彈性體4、套筒3和下導(dǎo)磁體I的外側(cè)，外殼7下端的邊緣與下導(dǎo)磁體I下端的邊緣固接。
[0011 ] 如此設(shè)計(jì)磁流變彈性體4在磁場下制備磁流變彈性體，把液態(tài)彈性體基體和鐵磁性顆粒進(jìn)行均勻攪拌，在成鏈固化時(shí)，把混合液放到磁場內(nèi)，混合液中的鐵磁性顆粒在磁流變效應(yīng)作用下相互運(yùn)動并產(chǎn)生有序結(jié)構(gòu)。在使用時(shí)，銑刀對整體葉輪的葉片進(jìn)行銑削加工，切削時(shí)產(chǎn)生的振動傳導(dǎo)到上蓋6上，勵磁線圈配套電路向線圈2供電，通過改變供電電流，來調(diào)節(jié)磁場使磁流變彈性體4的剛度、阻尼系數(shù)發(fā)生變化，從而達(dá)到其彈性、剪切模量和損耗因子的可控，進(jìn)而改變整體葉輪加工的模態(tài)參數(shù)，抑制振動的產(chǎn)生。
[0012]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述間隙8的大小為Imm?2_。其它組成和連接方式與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0013]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述下導(dǎo)磁體I與機(jī)床夾具基座的固接方式為螺栓連接，外殼7下端邊緣與下導(dǎo)磁體I下端邊緣的固接方式為螺栓連接。其它組成和連接方式與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0014]【具體實(shí)施方式】四:結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述下導(dǎo)磁體I是軟磁性材料制作的下導(dǎo)磁體1，套筒3是軟磁性材料制作的套筒3，上導(dǎo)磁體5是軟磁性材料制作的上導(dǎo)磁體5。其它組成和連接方式與【具體實(shí)施方式】一或三相同。如此設(shè)計(jì)使勵磁線圈2產(chǎn)生的磁場聚集在導(dǎo)磁套筒3、上導(dǎo)磁體5和下導(dǎo)磁體I構(gòu)成的閉合磁場區(qū)域內(nèi)。
[0015]工作原理
[0016]針對整體葉輪高速切削時(shí)模態(tài)參數(shù)變化的特點(diǎn)，依據(jù)磁流變彈性體的優(yōu)良特性，將磁流變彈性體阻尼器安裝在高速切削機(jī)床上，通過改變控制電流來調(diào)節(jié)磁場的變化，進(jìn)而改變磁流變彈性體的剛度，使產(chǎn)生的阻尼力發(fā)生變化，進(jìn)而改變整體葉輪切削加工時(shí)的模態(tài)參數(shù)，對產(chǎn)生的顫振進(jìn)行隨動控制。
[0017]在線圈中通入直流電流后，由于電磁感應(yīng)效應(yīng)，線圈周圍將產(chǎn)生磁場，且磁極位于線圈兩端，可由右手定則判定，同時(shí)，在該磁流變彈性體阻尼器中，將產(chǎn)生閉合磁路。而阻尼器中的磁流變彈性體受到磁場的作用，由于磁致效應(yīng)其材料本身的剛度將產(chǎn)生變化，從而達(dá)到抑制振動的作用。磁流變阻尼器產(chǎn)生阻尼力的大小與施加在磁流變彈性體上的磁場強(qiáng)度有關(guān)，而施加在磁流變彈性體上的磁場強(qiáng)度與通入線圈的直流電流大小有關(guān)，因而可以利用通入線圈中的電流來控制磁流變阻尼器的剛度。而當(dāng)斷開電源后，線圈中失去電流，原本存在于線圈周圍的磁場也會隨即消失，由于磁流變彈性體的可逆性，該款磁流變阻尼器的剛度迅速恢復(fù)到初始狀態(tài)。
[0018]此外，由于磁流變彈性體4因配制比例、固化環(huán)境、顆粒和基體等因素都會影響磁流變彈性體最終的性能，故本實(shí)用新型采用的磁流變彈性體為在磁場下制備，其中的鐵磁性顆粒以有序的鏈狀結(jié)構(gòu)分布在彈性體基體中，能產(chǎn)生需要的磁流變效應(yīng)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于擠壓模式的磁流變彈性體阻尼器，其特征在于:所述一種基于擠壓模式的磁流變彈性體阻尼器包括下導(dǎo)磁體(I)、線圈(2)、套筒(3)、磁流變彈性體(4)、上導(dǎo)磁體(5)、上蓋(6)和外殼(7)，下導(dǎo)磁體(I)固接在機(jī)床的夾具基座上，下導(dǎo)磁體(I)上端的中部位置設(shè)有凸起(1-1)，線圈(2)纏繞在下導(dǎo)磁體(I)的凸起(1-1)上，套筒(3)套裝在線圈(2)的外側(cè)且設(shè)置在下導(dǎo)磁體(I)的上表面，磁流變彈性體(4)套裝在線圈(2)的外側(cè)且設(shè)置在套筒(3)的上端，上導(dǎo)磁體(5)設(shè)置在磁流變彈性體(4)的上方，上導(dǎo)磁體(5)下端的中部位置設(shè)有凹槽(5-1)，下導(dǎo)磁體(I)上凸起(1-1)的上端和線圈(2)的上端均設(shè)置在上導(dǎo)磁體(5)上的凹槽(5-1)內(nèi)，上導(dǎo)磁體(5)上凹槽(5-1)的凹面與下導(dǎo)磁體(I)上凸起(1-1)的上表面之間設(shè)有間隙(8)，上蓋(6)固接在上導(dǎo)磁體(5)的上表面，上蓋(6)上端的中部位置設(shè)有連接凸起出-1)，連接凸起出-1)的上端與被控對象連接，外殼(7)的中間位置設(shè)有通孔(7-1)，上蓋(6)的連接凸起(6-1)穿過外殼(7)的通孔(7-1)，外殼(7)套裝在上蓋￠)、上導(dǎo)磁體(5)、磁流變彈性體(4)、套筒(3)和下導(dǎo)磁體(I)的外側(cè)，外殼(7)下端的邊緣與下導(dǎo)磁體(I)下端的邊緣固接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于擠壓模式的磁流變彈性體阻尼器，其特征在于:所述間隙⑶的大小為Imm?2mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于擠壓模式的磁流變彈性體阻尼器，其特征在于:所述下導(dǎo)磁體(I)與機(jī)床夾具基座的固接方式為螺栓連接，外殼(7)下端邊緣與下導(dǎo)磁體(I)下端邊緣的固接方式為螺栓連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述一種基于擠壓模式的磁流變彈性體阻尼器，其特征在于:所述下導(dǎo)磁體(I)是軟磁性材料制作的下導(dǎo)磁體(1)，套筒(3)是軟磁性材料制作的套筒(3)，上導(dǎo)磁體(5)是軟磁性材料制作的上導(dǎo)磁體(5)。
【文檔編號】F16F9/53GK203926578SQ201420371723
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】徐文娟, 任眾, 李廣錄, 王加有, 張鐵山, 趙燦 申請人:黑龍江科技大學(xué)