內錐角磁性液體阻尼減振器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及內錐角磁性液體阻尼減振器，適用于航天器中長直物體的減振。
【背景技術】
[0002]磁性液體阻尼減振器是一種被動減振器，對慣性力的敏感度較高，具有結構簡單、體積小、耗能大和壽命長等優點。由于空間飛行器特殊的運行環境，其自身體積、重量和能源受到一定的限制，因此磁性液體阻尼減振器非常適合于大型航天器長直物體的低頻率、小振幅的減振，如空間站的太陽能帆板、天線等，同時，其在地面上也具有廣闊的應用前景，如長達百米的大功率天線的減振，精密天平的減振等等。然而現有磁性液體阻尼減振器由于多種結構問題無法在工程實際中得到應用，具體問題如下:
[0003]現在最為常見的磁性液體阻尼減振器主要采用磁性液體的二階浮力原理，如對比文獻I (公開號CN102032304A的申請專利)所述、對比文獻2 (公開號CN104074903A的申請專利)所述、對比文獻3(公開號CN102042359A的申請專利)所述、對比文獻4(公開號CN102494070A)所述、對比文獻5 (公開號JP11-230255A)所述和對比文獻6(公開號CN103122965A)，少數采用了磁性液體的一階浮力原理，如對比文獻7 (公開號JP11-223247A的申請專利)所述。
[0004]對比文獻I (公開號為CN102032304A的申請專利)所述的減振器裝置，該減振器包括非導磁外殼、磁性液體、永磁體、螺母、端蓋、螺栓、螺釘、密封墊和O型密封圈。該申請專利通過將圓柱形的永磁體作為質量塊，在非導磁外殼內注滿磁性液體，從而利用磁性液體的二階浮力原理使得質量塊懸浮在殼體中。當外界振動時，質量塊和殼體之間的相對運動造成磁性液體在質量塊與殼體之間的間隙中流動，從而產生粘性損耗。然而，該專利所述的減振器利用了磁性液體的二階浮力原理，通過在殼體內充滿磁性液體使得永磁體能夠穩定懸浮在殼體中，然而由于磁性液體的磁粘效應，當磁性液體充滿殼體后，永磁體在殼體內部運動將非常緩慢，減振效果不好。其次，由于質量塊為永磁體，殼體為普通圓柱桶狀，因此質量塊重量和回復力大小均不可調，因此在工程應用中不具有實用性。
[0005]對比文獻2 (公開號為CN104074903A的申請專利)所述的減振器裝置，該減振器包括非導磁殼體、螺栓、螺母、永磁體、磁性液體、非磁性外殼、O型圈、氣孔、環形間隙等。該申請專利也是將永磁體作為質量塊，在永磁體兩端吸附少量磁性液體，利用磁性液體的二階浮力原理使得永磁體懸浮，通過將殼體內壁加工成圓弧狀使得磁性液體產生彈性力，從而使得永磁體始終處于殼體的正中。同時，該結構也不需要將磁性液體充滿整個殼體，從而避免了對比文獻I的磁性液體充滿后在永磁體兩端的流動困難問題。然而當質量塊運動時，整個質量塊將發生偏斜，導致質量塊底面與殼體弧形內壁發生刮蹭現象，導致減振效果不明顯，同時該專利所用氣孔需要安接外套，結構復雜，導致整個減振器質量增加，因此不具有實用性。
[0006]對比文獻3 (公開號為CN102042359A的申請專利)所述的減振器裝置，該減振器與對比文獻I所述的裝置結構類似，但對比文獻3在永磁體上加工有4?8個通孔，該通孔可以使得磁性液體流動更加順暢，且增大摩擦面積。然而，由于磁性液體充滿整個腔室，且永磁體兩端磁場非常強，無論是通孔內的磁性液體還是永磁體與殼體之間的磁性液體都會因為粘度過大而無法正常流動，因此在永磁體上加工通孔的效果并不明顯，因此不具有實用性。
[0007]對比文獻4 (公開號CN102494070A的申請專利)所述的減振器裝置，該減振器原理與對比文獻I所述裝置原理類似，但該專利所述裝置將殼體加工成圓形的空心球狀，永磁體加工成實心球狀。然而，單純的形狀改變并不能解決磁性液體在永磁體與殼體之間流動困難的問題，因此不具有實用性。
[0008]對比文獻5 (公開號JP11-230255A的申請專利)所述的減振器，該減振器是一種用于轉軸振動的減振器，其利用磁性液體的二階浮力原理，將永磁體作為一個旋轉質量塊。該專利也無法解決磁性液體在永磁體與殼體之間流動困難的問題，因此不具有實用性。
[0009]對比文獻6 (公開號CN103122965A的申請專利)所述的減振器裝置，該減振器是一種用于消減太陽能帆板振動的減振器，其利用了磁性液體的二階浮力原理，質量塊為環形永磁體。該專利通過用帶錐角的墊片來保持永磁體的居中位置，然而當圓柱形永磁體在殼體底部運動時，由于錐角墊片的作用將發生傾斜從而導致永磁體與墊片發生刮蹭，粘性耗能降低，因此在實際應用中存在一定問題。
[0010]對比文獻7(公開號JP11-223247A的申請專利)所述的減振器裝置，該減振器是一種用于消減轉軸振動的減振器，其利用了磁性液體的一階浮力原理，質量塊為環形非導磁物質，在轉軸上安裝一圈永磁體使得質量塊在周向不發生偏移。然而，通過磁性液體的一階浮力原理可知，單獨一組永磁體對非導磁性的物質懸浮是不穩定的，很容易導致質量塊在沿轉軸軸向方向產生偏移和擾動，因此該專利不具有實用價值。
[0011]同時，對比文獻8(公開號CN103149384A的申請專利)所述的磁性液體傳感器，利用在殼體內部加工錐角的方式給永磁體提供一個回復力，并通過在殼體內壁開槽保證腔室兩側氣體的流通，然而該專利不能避免永磁體在運動過程中傾斜后與殼體的刮蹭問題，同時也會導致永磁體傾斜后使得凹槽截面積減小，氣體流通受阻從而降低永磁體與殼體之間的相對運動速度。
[0012]因此急需對磁性液體阻尼減振器的結構進行重新設計和改進，使其能夠在實際工程中得到應用。

【發明內容】

[0013]本發明所要解決的技術問題是，現有磁性液體阻尼減振器由于多種結構缺陷造成磁性液體流動困難和永磁體易傾斜與殼體錐角發生刮蹭等問題，使其無法在工程實際中得到應用。特提供內錐角磁性液體阻尼減振器。
[0014]本發明解決技術問題所采用的技術方案是:
[0015]內錐角磁性液體阻尼減振器，該裝置包括殼體、磁性液體、左定位永磁體、左定位棒、第一耗能永磁體、連接棒、第二耗能永磁體、右定位棒、右定位永磁體、右端蓋、通氣槽、左端蓋。
[0016]所述殼體設有內孔，內孔左端為從左到右直徑逐漸減小的錐孔，內孔右端為從右到左直徑逐漸減小的錐孔，內孔中間部分為等直徑的通孔，內孔孔壁開有通氣槽。所述左定位永磁體、左定位棒、第一耗能永磁體、連接棒、第二耗能永磁體、右定位棒和右定位永磁體從左到右依次固定連接形成質量塊，并保證同軸；在左定位永磁體、第一耗能永磁體、第二耗能永磁體和右定位永磁體上注射一定量的磁性液體；所述左端蓋和右端蓋分別與殼體左、右端面固定連接。由于第一耗能永磁體、第二耗能永磁體的支撐作用，使得錐孔角度可以在5° ( Θ〈90°范圍內進行選取，擴大了參數選取范圍。
[0017]所述殼體為非導磁性材料，其內孔左、右兩端錐孔的錐角5° ( θ〈90°，內孔通氣槽數量為2?6個，沿內孔圓周方向均勻分布，所有通氣槽的截面總面積為殼體中間部位等直徑通孔面積的1/8?1/3，通氣槽的高度大于磁性液體進入通氣槽的高度。殼體左、右兩端的錐孔可以給由左定位永磁體、左定位棒、第一耗能永磁體、連接棒、第二耗能永磁體、右定位棒和右定位永磁體所形成的質量塊提供一個定心作用，使質量塊在振動過程中始終受到一個指向對稱中心的定心力。通氣槽可以確保腔室兩側氣體的流通，至少2個以上沿圓周均勻分布的通氣槽可以防止現有技術(對比文獻2和8所述裝置)在地面使用時，用于重力影響使得磁性液體堵住通氣槽或減小通氣槽的面積，影響質量塊的運動速度。
[0018]所述通氣槽的長度與由左定位永磁體、左定位棒、第一耗能永磁體、連接棒、第二耗能永磁體、右定位棒和右定位永磁體所形成的質量塊的長度之差應大于兩倍的振幅。通氣槽的長度設計可以有效防止在達到最大振幅時，質量塊運動到無通氣