2.3.5 各部件之间的连接
由于气隙的磁阻非常大,在磁路中任何小的连接配合都会导致磁路的总磁阻大幅度地增加,因此应当尽量避免不必要的连接配合,在本文设计的阻尼器中,活塞和活塞杆采用同一种材料制作成一体,杜绝了高磁阻的微小气隙的产生。
2.3.6 励磁线圈的设计
根据电阻的公式:
2-8
式2-8中 为电阻率;l为导体长度:S为导体的截面积。可见,在线圈材料选定(即电阻率确定)的情况下,线圈电阻与线长成正比,与截面积成反比,为了使阻尼器的总能耗降低,应降低线圈的电阻值,选用大线径的漆包线。另外,根据耗电功率公式P= R,由于磁流变液阻尼器通常采用较大的电流, 电阻过大会产生较大的热能,为了避免线圈过热引起短路,也应选定大线径的线圈。
在磁路设计中,通过磁路欧姆定律计算得到的磁动势IN,在协调线圈的励磁电流和匝数来满足要求。
2.3.7 在结构中的安装
1一四氟材料垫圈;2一铜垫圈;3一缸筒;4一线圈;5一端盖;6一活塞杆 ;
图 2.5磁流变阻尼器设计简图
设计和制作阻尼器的最终目的是要在工程结构中使用,本文设计的阻尼器后期将在框架 模型的振动台实验中进行应用,因此在设计中还要考虑它在框架结构中的安装问题。本文考虑在阻尼器两端安装轴向脚架,如图 2.5中所示。
2.4 磁流变阻尼器的设计
2.4.1 参数设计
我们遵循上一节中总结的设计原则,设计的磁流变阻尼器采用了如下表所示的基本参数:
表 2.1磁流变阻尼器的基本参数
缸筒内径D(mm) 间隙厚度h(mm) 活塞直径D(mm) 活塞有效长度L(mm)
40 2 36 30
其他的尺寸参数、材料及细部构造都是根据《液压工程手册》中油缸的规定进行设计的:
(1) 缸筒厚度:
缸筒在工作过程中要承受很大的压强,要考虑应具有一定的强度和刚度。取油缸厚度 与缸体内径D比在0.08~0.3之间时,由机械设计规范公式:
2-9
其中,[ ]为许用应力,根据规范取为 /n(n为安全系数) 经计算可得:
≥8 mm
由于还要在缸筒上考虑密封装置和安螺栓,可将壁厚取为15 mm,即缸筒外径为70mm。经壁厚、塑性变形、爆裂压力验算,均满足规范规定。
(2) 活塞杆直径:
在前一节所述的设计原则中,活塞作为磁路的一部分,要选择高饱和磁感应强度且剩磁较小的软磁材料。电工纯铁、低碳钢、铸铁等都是作为导磁回路很常用的软磁材料,作为实验研究,采用20#钢就可满足要求,其饱和磁感应强度比较高,磁性能足够满足要求。
根据规范采用下面的公式进行计算:
2-10
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