ИНЕРЦИОННЫЙ МАГНИТОЖИДКОСТНЫЙ ДЕМПФЕР (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2015 года по МПК F16F7/104 F16F9/53 

Изобретение относится к устройствам, реализующим способ поглощения энергии удара или колебательного движения путем диссипации энергии в текущей вязкой жидкости при перемещении подвижного инерционного цилиндра относительно корпуса демпфера, и может применяться для гашения колебаний и изменения частоты собственных колебаний трубопроводов, узлов машин и механизмов, установок на упругих основаниях.

Известны динамические гасители колебаний (Магнитные жидкости / Б.М. Берковский, В.Ф. Медведев, М.С. Краков. - М.: Химия, 1989. - С.170-171), содержащие соединенный с защищаемым объектом цилиндрический корпус из немагнитного материала, внутри которого в жидкости с магнитными свойствами, в дальнейшем магнитная жидкость (МЖ), плавает инерционная масса, составленная из постоянных магнитов и самоцентрирующаяся в немагнитном корпусе. При возникновении колебаний вала защищаемого объекта инерционная масса вращается относительно корпуса и вязкостные диссипативные потери в МЖ поглощают энергию колебания.

Известно демпфирующее устройство, в котором диссипативные потери вызываются вязкостью МЖ, находящейся в поле постоянных магнитов (Авторское свидетельство СССР №1213283, МПК F16F 6/00, 1986 г.), содержащее основание и подвижный элемент, выполненные из немагнитного материала. Между ними установлены постоянные магниты разноименными полюсами друг к другу, на поверхность которых нанесена МЖ. Между постоянными магнитами установлены немагнитные перегородки.

Недостатком перечисленных устройств является отсутствие возможности настройки на требуемую эффективность поглощения энергии колебания. Вязкость МЖ зависит от значения магнитной индукции в области течения жидкости или сдвига ее слоев. Изменяя вид и размеры постоянного магнита, можно конструировать демпфирующие устройства на разные параметры, но после изготовления изменить их уже нельзя. Другим недостатком является возможность использования только сочетания немагнитного и магнитопроводящего элементов, которые при наличии разделяющей их МЖ и изменяющегося значения магнитного поля создают опорный эффект, а в осесимметричных системах эффект самоцентрирования немагнитного элемента относительно магнитного.

Известно прямоходовое демпфирующее устройство (Магнитные жидкости / Б.М. Берковский, В.Ф. Медведев, М.С. Краков. - М.: Химия, 1989. - С.170-171), принятое за прототип, содержащее цилиндрический корпус, внутри которого установлены кольцевые постоянные магниты с осевой намагниченностью и ферромагнитные дисковые кольца, образующие систему магнитных полюсов с чередующейся полярностью, и внутреннюю полость, заполненную МЖ. Корпус имеет сверху крышку с центральным отверстием, в котором проходит шток, соединяющий защищаемый объект с расположенным в полости подвижным цилиндром из немагнитного материала. Подвижный цилиндр совершает колебательные движения в осевом направлении относительно неподвижного цилиндрического корпуса. Энергия колебательного движения преобразуется в энергию вязкостного трения в МЖ.

Недостатком указанного прямоходового демпфирующего устройства является наличие зазора между штоком и крышкой, через который может вытекать МЖ при возвратно-поступательном движении подвижного цилиндра. Немагнитный подвижный цилиндр не касается корпуса из-за эффекта самоцентрирования в заполненной МЖ цилиндрической полости системы магнитных полюсов. Однако применить магнитопроводящий цилиндр для увеличения магнитного потока и вязкости МЖ в целях повышения эффективности демпфирования невозможно из-за больших сил одностороннего магнитного тяжения и возникновения трения между подвижным цилиндром и системой магнитных полюсов. Как и в других устройствах с постоянными магнитами, в данной конструкции отсутствует возможность регулирования силовых и вязкостных характеристик демпфера, что является главным недостатком известных конструкций.

Применение магнитопроводящего подвижного инерционного цилиндра позволило бы получить увеличение значений магнитной индукции в зазоре устройства, большую вязкость перетекающей МЖ и рост энергии, поглощаемой демпфером при гашении колебаний. Однако силы одностороннего магнитного тяжения ведут к возникновению касания подвижного элемента с системой магнитных полюсов и выходу из строя всего устройства.

Технический результат заключается в усилении эффекта демпфирования, в создании возможности настройки параметров демпфирующего устройства применительно к конкретным условиям эксплуатации за счет расширения диапазона изменения вязкости МЖ, и в исключении вытекания и безвозвратных потерь дорогостоящей МЖ.

Технический результат в первом варианте достигается тем, что в инерционном магнитожидкостном демпфере, содержащем магнитную систему с чередующейся полярностью, состоящую из кольцевых постоянных магнитов с осевой намагниченностью и ферромагнитных полюсных дисковых колец, образующую внутреннюю цилиндрическую полость, в которой в магнитной жидкости расположен инерционный подвижный элемент, установленный с возможностью осевого перемещения, магнитная система размещена между немагнитных дисковых колец, снабжена верхней и нижней крышками, стянута элементами крепления, размещенными в соосных отверстиях верхней и нижней крышек, и снабжена съемными шунтирующими элементами из ферромагнитного материала, расположенными между полюсных дисковых колец, внешние диаметры полюсных дисковых колец и немагнитных дисковых колец одинаковые и больше внешнего диаметра кольцевого постоянного магнита, но меньше диаметра крышек, на внутренней цилиндрической поверхности каждого немагнитного дискового кольца выполнена кольцевая канавка, в которую помещены сферические тела качения, при этом инерционный подвижный элемент выполнен из магнитопроводящего материала и соединен через упругие элементы с нижней и верхней крышками, а верхняя крышка соединена со штоком. Съемные шунтирующие элементы выполнены в форме полуколец или кольцевых сегментов, высота которых равна высоте кольцевых постоянных магнитов.

Технический результат во втором варианте достигается тем, что в инерционном магнитожидкостном демпфере, содержащем магнитную систему с чередующейся полярностью, состоящую из кольцевых постоянных магнитов с осевой намагниченностью и ферромагнитных полюсных дисковых колец, образующую внутреннюю цилиндрическую полость, в которой в магнитной жидкости расположен инерционный подвижный элемент, установленный с возможностью осевого перемещения, магнитная система размещена между немагнитных дисковых колец, снабжена верхней и нижней крышками, стянута элементами крепления, размещенными в соосных отверстиях полюсных дисковых колец и верхней и нижней крышек, внешние диаметры кольцевых постоянных магнитов и немагнитных дисковых колец меньше внешних диаметров полюсных дисковых колец и крышек, на внутренней цилиндрической поверхности каждого немагнитного дискового кольца выполнена кольцевая канавка, в которую помещены сферические тела качения, шунтирующий элемент выполнен в виде втулки из ферромагнитного материала и соединен с нижней крышкой посредством резьбового соединения с возможностью осевого перемещения, при этом инерционный подвижный элемент выполнен из магнитопроводящего материала и соединен через упругие элементы с нижней и верхней крышками, а верхняя крышка соединена со штоком.

В любом варианте кольцевые постоянные магниты выполнены сборными из наружной и внутренней немагнитных втулок, установленных коаксиально, между которыми размещены постоянные магниты прямоугольного сечения. В любом варианте одна из крышек имеет заправочное отверстие и снабжена пробкой.

Исключить вытекание МЖ позволяет использование закрытой с торцов крышками системы магнитных полюсов чередующейся полярности, в полости которой, заполненной МЖ, перемещается помещенный в эту полость подпружиненный с торцов инерционный подвижный элемент в форме цилиндра. Инерционный подвижный элемент, изготовленный из немагнитного материала, самоцентрируется в полости системы магнитных полюсов чередующейся полярности, заполненной МЖ.

Заметного увеличения значений напряженности магнитного поля в зазоре, в котором течет МЖ при демпфировании колебаний, можно достичь выполнением инерционного подвижного элемента из ферромагнитного материала. Возникающие при этом силы одностороннего тяжения компенсируются установкой специальных опор качения, которые при малых значениях эксцентриситета испытывают незначительные радиальные усилия, мало изнашиваются и не снижают надежность конструкции.

Вязкость МЖ, необходимую для эффективного демпфирования колебаний защищаемого объекта в конкретных условиях эксплуатации, можно изменять регулированием значения магнитной индукции в зазоре между инерционным подвижным элементом и поверхностью системы магнитных полюсов способом шунтирования магнитного потока. В этих целях образующие полюсы и помещенные между кольцевыми постоянными магнитами ферромагнитные полюсные дисковые кольца имеют внешний диаметр больше внешнего диаметра кольцевых постоянных магнитов. В зазор между ферромагнитными полюсными дисковыми кольцами, равный высоте постоянных магнитов, помещают такой же высоты ферромагнитные шунтирующие элементы, выполненные в форме полуколец или кольцевых сегментов, которые замыкают часть магнитного потока на себя и уменьшают его в зазоре, где перетекает МЖ. Величина шунтируемого магнитного потока зависит от толщины шунтирующих элементов и их количества.

Шунтирующие элементы устанавливают осесимметрично, чтобы уменьшить несимметрию магнитного поля вокруг инерционного подвижного элемента. Установка шунтирующих элементов в середине по высоте демпфирующего устройства уменьшает вязкость МЖ и вязкостную диссипацию энергии колебания при перетекании МЖ симметрично относительно колеблющегося инерционного подвижного элемента.

Установка шунтирующих элементов в верхней или нижней части демпфирующего устройства уменьшает вязкость МЖ в зазоре несимметрично относительно инерционного цилиндра, что изменяет силовое воздействие на него и характер колебаний. Верхняя установка шунтирующих элементов уменьшает силу, противодействующую движению инерционного подвижного элемента вверх, и усиливает противодействие движению его вниз. Нижняя установка шунтирующих элементов уменьшает силу, противодействующую движению инерционного подвижного элемента вниз, и увеличивает силу, противодействующую движению вверх.

В магнитном поле МЖ образует структуру, на разрушение которой требуется значительная энергия. Начальная сила сдвига инерционного подвижного элемента заметно больше, чем усилие его сдвига в текущей МЖ. Течение жидкой рабочей среды возникает после смещения инерционного подвижного элемента относительно системы магнитных полюсов и перемещающего МЖ из одной торцевой полости демпфера в другую торцевую полость. До смещения инерционного подвижного элемента относительно системы магнитных полюсов присоединенная масса определяется всей массой демпфера, а после смещения инерционного подвижного элемента относительно системы магнитных полюсов присоединенная масса уменьшается на значение массы колеблющегося инерционного подвижного элемента. Фаза воздействия инерционного подвижного элемента на общую колеблющуюся массу объекта зависит от вязкости МЖ, определяемой значением магнитной индукции воздействующего на нее магнитного поля и скорости смещения инерционного подвижного элемента относительно системы магнитных полюсов.

Описанные эффекты показывают, что возможность изменения значения магнитного поля в зазоре системы, например магнитным шунтированием, позволит не только регулировать значение вязкости рабочей среды и степень диссипации энергии колебания инерционного цилиндра, но и изменять начальное усилие смещения инерционного цилиндра, то есть изменять присоединенную массу и влиять на значение частоты резонанса всей системы.

Сущность инерционного магнитожидкостного демпфера поясняется чертежами:

на фиг.1 приведен инерционный магнитожидкостный демпфер в первом варианте исполнения (с шунтирующими элементами);

на фиг.2 приведен инерционный магнитожидкостный демпфер во втором варианте исполнения (с внешней шунтирующей ферромагнитной втулкой);

на фиг.3 показано распределение магнитного поля для немагнитного инерционного подвижного элемента в отсутствие шунтирующего элемента (фиг.3, а), при шунтирующем элементе малой толщины (фиг.3, б) и большой толщины (фиг.3, в);

на фиг.4 показано распределение магнитного поля для инерционного подвижного элемента из ферромагнитного материала в отсутствие шунтирующего элемента (фиг.4, а), при шунтирующем элементе малой толщины (фиг.4, б) и большой толщины (фиг.4, в).

На чертежах использованы следующие обозначения: полюсные дисковые кольца 1, наружные втулки 2, внутренние втулки 3, постоянные магниты 4, немагнитные дисковые кольца 5, верхняя крышка 6, нижняя крышка 7, инерционный подвижный элемент 8, шпильки 9, магнитная жидкость 10, конусная пробка 11, болты 12, шток 13, пружины 14, сферические тела качения 15, ферромагнитные шунтирующие элементы 16, внешняя шунтирующая ферромагнитная втулка 17.

Конструкция магнитожидкостного демпфера в первом варианте исполнения приведена на фиг.1. Магнитная система демпфера состоит из полюсных дисковых колец 1, между которыми коаксиально установлены наружные втулки 2 и внутренние втулки 3, образующие кольцевые пространства, в которых размещены постоянные магниты 4. Наружные втулки 2 и внутренние втулки 3 служат для ограничения объема размещения постоянных магнитов 4, образующих в совокупности кольцевой постоянный магнит с осевой намагниченностью. Полюсные дисковые кольца 1 выполнены из магнитопроводящего материала, а наружные втулки 2 и внутренние втулки 3 - из немагнитного материала. Можно использовать и целиковые кольцевые постоянные магниты с осевой намагниченностью без применения немагнитных втулок 2 и 3, если это позволяют требуемые габариты устройства. Внешний диаметр полюсных дисковых колец 1 должен быть больше диаметра наружной втулки 2. Постоянные магниты 4 применяются с высокой коэрцитивной силой из закритического материала.

Магнитная система собирается из нескольких слоев, центрируется по внутреннему диаметру полюсных дисковых колец 1 и имеет чередующуюся полярность полюсов, образуемых полюсными дисковыми кольцами 1. В каждом слое постоянные магниты 4 имеют осевую намагниченность, одинаковое расположение полюсов и образуют в совокупности один постоянный магнит большого диаметра определенной полярности. Слои постоянных магнитов располагаются так, чтобы их полярности были направлены встречно. В результате магнитный поток проходит в полюсных дисковых кольцах 1 в радиальном направлении и замыкается через зазор и соседние полюсные дисковые кольца 1, создавая при этом в зазоре систему чередующихся полюсов и магнитных потоков.

Внутренние цилиндрические поверхности полюсных дисковых колец 1, внутренних втулок 3 и немагнитных дисковых колец 5 образуют цилиндрическую внутреннюю полость. Магнитная система ограничивается сверху и снизу немагнитными дисковыми кольцами 5. Верхняя крышка 6 и нижняя крышка 7 стягивают магнитную систему и инерционный подвижный элемент 8, установленный на пружинах 14 посредством немагнитных шпилек 9, равномерно расположенных по окружности крышек 6 и 7. Одна из крышек, например верхняя 6, снабжена заливочным отверстием, которое служит для заполнения внутренней полости нанодисперсной магнитной жидкостью 10, с герметичной конусной пробкой 11. К верхней крышке 6 посредством болтов 12 крепится шток 13, соединенный с колеблющимся объектом. Для предотвращения вытекания магнитной жидкости 10 все стыки при сборке промазывают герметиком, нейтральным по отношению к жидкости-носителю, на основе которой приготовлена нанодисперсная МЖ.

Помещенный во внутреннюю полость магнитной системы цилиндрический инерционный подвижный элемент 8 фиксируется по оси в центре внутренней полости пружинами 14, опирающимися на крышки 6 и 7. Количество пружин определяется массой инерционного подвижного элемента 8 и его габаритами. Может быть установлено по одной или несколько пружин с каждой стороны. Места расположения пружин 14 образуют торцевые полости, необходимые для организации перетекания МЖ при осевом движении инерционного подвижного элемента 8.

В целях компенсации силы одностороннего магнитного тяжения при изготовлении инерционного подвижного элемента 8 из магнитопроводящего материала в немагнитных дисковых кольцах 5 выполнены кольцевые канавки, в которые симметрично по окружности помещены сферические тела качения 15 (шарики), выполняющие функцию опор качения при перемещении инерционного подвижного элемента 8 и предотвращающие образование эксцентриситета заметной величины.

Настройка магнитожидкостного демпфера на конкретные условия эксплуатации осуществляется установкой ферромагнитных шунтирующих элементов 16, выполненных в виде дисковых полуколец или кольцевых сегментов, которые шунтируют часть магнитного потока, уменьшая его величину в рабочем зазоре. Ферромагнитные шунтирующие элементы 16 могут иметь разную толщину, но высота их всегда равна высоте постоянного магнита 4. Силы магнитного притяжения не дают ферромагнитным шунтирующим элементам 16 выпадать из пространства между полюсными дисковыми кольцами 1.

Эффективность шунтирования зависит от количества и толщины шунтирующих элементов 16, устанавливаемых между полюсными дисковыми кольцами 1. Чем больше установлено шунтирующих элементов 16 в виде дисковых полуколец или кольцевых сегментов и чем больше их суммарное сечение, тем меньший магнитный поток проходит в рабочий зазор и меньше вязкость нанодисперсной магнитной жидкости 10.

Возможности шунтирования магнитного потока ферромагнитными шунтирующими элементами 16 в виде дисковых полуколец или кольцевых сегментов разной толщины при магнитном и немагнитном инерционном подвижном элементе определяются перераспределением в рабочем зазоре и на периферии системы магнитного потока, картины которого смоделированы методом конечных элементов с учетом плоскомеридионального распределения магнитного поля в среде ELCUT (фиг.3 и 4). Из картин поля видно, что установка шунтирующего элемента уменьшает значение магнитного потока в зазоре между магнитной системой и инерционным подвижным элементом. Чем больше толщина шунтирующего элемента, тем меньше магнитное поле в рабочем зазоре.

При меньшей вязкости жидкости уменьшаются диссипативные потери при перетекании МЖ из одной торцевой части рабочей полости в другую, что ведет к уменьшению эффективности демпфирования. Меньшие значения магнитной индукции в рабочем зазоре соответствуют меньшей степени структурирования МЖ и меньшему значению начальной силы сдвига инерционного подвижного элемента относительно корпуса демпфера. После разрушения структуры МЖ уменьшается сила взаимодействия колеблющегося корпуса демпфера и инерционного подвижного элемента, что соответствует уменьшению присоединенной массы, увеличению собственной частоты колебания всего объекта и смещению резонансной частоты всей системы в область более высоких частот. При движении инерционного подвижного элемента относительно магнитной системы возникают вязкостные потери в рабочей среде, перетекающей из одной торцевой полости в другую. Чем интенсивнее движение инерционного подвижного элемента относительно магнитной системы демпфера, тем больше диссипация энергии и быстрее затухание колебаний.

Таким образом, устанавливая разное количество ферромагнитных шунтирующих элементов 16 в виде дисковых полуколец или кольцевых сегментов разной толщины между полюсными дисковыми кольцами 1 одного слоя и между полюсными дисковыми кольцами разных слоев, можно настраивать силовую и диссипативную характеристики уже изготовленного демпфера для конкретных условий эксплуатации, что расширяет область использования магнитожидкостного демпфера.

Данная конструкция магнитожидкостного демпфера имеет полностью закрытый внутренний объем с МЖ, что предотвращает ее потери при работе и исключает необходимость применения дополнительных уплотнительных устройств. Используемый эффект перетекания МЖ через зазор большой длины из одной полости в другую позволяет увеличить потери энергии по сравнению с простым сдвиговым перемещением рабочего элемента в МЖ. Чередование полярности полюсов и магнитного поля в рабочем зазоре позволяет поддерживать необходимую интенсивность магнитного поля на всем протяжении зазора. При этом магнитное насыщение внутреннего цилиндрического инерционного подвижного элемента, если он выполнен ферромагнитным, находится в допустимом диапазоне, что трудно выполнить в двухполюсной системе с полюсами большой ширины.

Инерционный подвижный элемент 8 может быть выполнен из магнитопроводящего и из немагнитного материалов. Магнитопроводящий инерционный подвижный элемент позволяет достичь в рабочем зазоре больших значений магнитной индукции, сил страгивания подвижного элемента, вязкости МЖ и диссипативных потерь при течении МЖ в зазоре. Однако при этом возникают значительные силы одностороннего тяжения, что вызывает необходимость выполнять опоры качения (сферические тела качения 15) для их компенсации. Расчеты показывают, что применение сферических тел качения 15 позволяет получить малые значения эксцентриситета внутреннего цилиндра и малые силы одностороннего магнитного тяжения, практически не влияющие на работу и надежность демпфера. Подвижный инерционный элемент 8 из немагнитного материала обладает эффектом самоцентрирования в полости, заполненной МЖ, при наличии знакопеременного магнитного поля, создаваемого магнитной системой с чередующейся полярностью магнитных полюсов. Однако для унификации изготавливаемых деталей подвижный инерционный элемент из немагнитного материала лучше выполнять с опорами качения (сферическими телами качения 15) так же, как и из магнитного материала.

Во втором варианте исполнения инерционного магнитожидкостного демпфера регулирование эффективности демпфирования за счет изменения степени шунтирования магнитного потока обеспечивается изменением положения внешней шунтирующей ферромагнитной втулки 17, сопряженной с нижней крышкой 7 (фиг.2) демпфера резьбовым соединением. Наружный диаметр крышки 7 должен быть больше наружных диаметров полюсных дисковых колец 1 на удвоенную глубину нарезаемой резьбы.

Навинчивание внешней шунтирующей ферромагнитной втулки 17 на крышку 7 ведет к увеличению количества полюсных дисковых колец 1, магнитный поток которых шунтируется через него, а магнитный поток в рабочем зазоре демпфера уменьшается. Уменьшается количество областей зазора, в которых МЖ имеет наибольшую вязкость, и уменьшается вязкостная диссипация при движении инерционного подвижного элемента во внутренней полости демпфера. Появление немагнитного зазора между полюсными дисковыми кольцами 1 и внешней шунтирующей ферромагнитной втулкой 17 мало сказывается на степени шунтирования магнитного потока, так как площадь поверхности полюсного дискового кольца 1 по внешнему диаметру велика. Шунтирование магнитного потока полюсных дисковых колец 1 с одной стороны по оси демпфера придает анизотропность силовой характеристике. Движение инерционного подвижного элемента 17 в одном направлении вызывает меньшее силовое противодействие, чем его движение в другом направлении.

Изменение магнитного потока внешней шунтирующей ферромагнитной втулкой позволяет увеличить диаметры немагнитной наружного втулки 2 и немагнитной внутренней втулки 3, внутренние диаметры полюсных дисковых колец 1 и внутренней полости магнитной системы, а также диаметр инерционного подвижного элемента 8 и его массу. Приближение массы инерционного подвижного элемента к остальной массе демпфера повышает эффективность демпфирующего устройства.

Предлагаемый инерционный магнитожидкостный демпфер работает следующим образом. При возникновении колебания защищаемого объекта инерционный подвижный элемент 8 смещается относительно магнитной системы с чередующимися полюсами. При этом магнитная жидкость 10 перетекает из одной торцевой полости в другую через зазор между магнитной системой и инерционным подвижным элементом 8, что вызывает вязкостные потери в жидкой среде. Энергия колебания преобразуется в вязкостные потери, передается во внешние детали и рассеивается в окружающую среду. Опоры качения (сферические тела качения 15) обеспечивают равномерность зазора между магнитной системой и инерционным подвижным элементом 8 и уменьшают эксцентриситет и силы одностороннего магнитного тяжения, что особенно важно при магнитопроводящем инерционном подвижном элементе 8.

Настройка силовой характеристики и начальных условий сдвигового колебания в конструктивном исполнении по первому варианту осуществляется помещением в зазоры между полюсными дисковыми кольцами 1 ферромагнитных шунтирующих элементов 16 в виде дисковых полуколец или кольцевых сегментов. Они замыкают часть магнитного потока через себя, уменьшают его значение в рабочем зазоре между полюсами магнитной системы и инерционным подвижным элементом 8, изменяют вязкостные свойства МЖ и силу противодействия смещению инерционного подвижного элемента относительно магнитной системы. В зависимости от толщины ферромагнитных шунтирующих элементов 16, их количества и расположения между полюсными дисковыми кольцами 1 разных слоев магнитной системы можно получить разные виды силовой характеристики демпфера и значений вязкостных потерь при перемещении инерционного подвижного элемента относительно магнитной системы.

Настройка силовой характеристики и начальных условий сдвигового колебания в исполнении инерционного магнитожидкостного демпфера по второму варианту осуществляется навинчиванием внешней ферромагнитной шунтирующей втулки 17 на нижнюю 7 крышку и изменение количества полюсных дисковых колец 1, магнитный поток которых замыкается через ферромагнитную шунтирующую втулку 17. Уменьшение магнитного потока в рабочем зазоре части полюсных дисковых колец 1 ведет к уменьшению вязкостных потерь в МЖ при гашении колебаний, уменьшению начальной сдвиговой силы в первый момент колебания и возникновению анизотропии силового противодействия смещению инерционного подвижного элемента 8 относительно магнитной системы. Увеличение толщины ферромагнитной шунтирующей втулки 17 ведет к более резкому изменению шунтируемого магнитного потока и расширению диапазона регулирования вязкостных свойств магнитной жидкости. Тонкая ферромагнитная шунтирующая втулка 17 позволяет изменять значение шунтируемого магнитного потока плавно и точнее подстраивать демпфер к требованиям эксплуатации.

Сравнительный анализ с прототипом показывает, что применение в инерционном магнитожидкостном демпфере инерционного подвижного элемента 8 из ферромагнитного и немагнитного материала при возможности изменения значения напряженности магнитного поля в рабочем зазоре под разными полюсными дисковыми кольцами, степени структурирования МЖ, ее вязкости, и, следовательно, уровня диссипации энергии колебания в демпфере, возможность создания анизотропной силовой характеристики существенно расширяют область технического применения прямоходового инерционного магнитожидкостного демпфера с возможностью регулирования силовой и диссипативной характеристик.

Группа изобретений относится к машиностроению. Демпфер содержит магнитную систему с чередующейся полярностью, состоящую из кольцевых постоянных магнитов с осевой намагниченностью и ферромагнитных полюсных дисковых колец. Во внутренней цилиндрической полости, заполненной магнитной жидкостью, расположен инерционный подвижный элемент из магнитопроводящего материала, соединенный через упругие элементы с нижней и верхней крышкой. Магнитная система размещена между немагнитных дисковых колец, стянута элементами крепления, размещенными в соосных отверстиях верхней и нижней крышек, и снабжена съемными шунтирующими элементами из ферромагнитного материала, расположенными между полюсных дисковых колец. Внешние диаметры полюсных дисковых колец и немагнитных дисковых колец одинаковые и больше внешнего диаметра кольцевого постоянного магнита, но меньше диаметра крышек. На внутренней цилиндрической поверхности каждого немагнитного дискового кольца выполнена кольцевая канавка, в которую помещены сферические тела качения. Верхняя крышка соединена со штоком. В демпфере по второму варианту шунтирующий элемент выполнен в виде втулки из ферромагнитного материала и соединен с нижней крышкой посредством резьбового соединения с возможностью осевого перемещения. Достигается усиление эффекта демпфирования, возможность настройки параметров демпфирующего устройства и исключение утечек магнитной жидкости. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Инерционный магнитожидкостный демпфер, содержащий магнитную систему с чередующейся полярностью, состоящую из кольцевых постоянных магнитов с осевой намагниченностью и ферромагнитных полюсных дисковых колец, образующую внутреннюю цилиндрическую полость, в которой в магнитной жидкости расположен инерционный подвижный элемент, установленный с возможностью осевого перемещения, отличающийся тем, что магнитная система размещена между немагнитных дисковых колец, снабжена верхней и нижней крышками, стянута элементами крепления, размещенными в соосных отверстиях верхней и нижней крышек, и снабжена съемными шунтирующими элементами из ферромагнитного материала, расположенными между полюсных дисковых колец, внешние диаметры полюсных дисковых колец и немагнитных дисковых колец одинаковые и больше внешнего диаметра кольцевого постоянного магнита, но меньше диаметра крышек, на внутренней цилиндрической поверхности каждого немагнитного дискового кольца выполнена кольцевая канавка, в которую помещены сферические тела качения, при этом инерционный подвижный элемент выполнен из магнитопроводящего материала и соединен через упругие элементы с нижней и верхней крышками, а верхняя крышка соединена со штоком.

2. Инерционный магнитожидкостный демпфер по п.1, отличающийся тем, что съемные шунтирующие элементы выполнены в форме полуколец или кольцевых сегментов, высота которых равна высоте кольцевых постоянных магнитов.

3. Инерционный магнитожидкостный демпфер по п.1, отличающийся тем, что кольцевые постоянные магниты выполнены сборными из наружной и внутренней немагнитных втулок, установленных коаксиально, между которыми размещены постоянные магниты прямоугольного сечения.

4. Инерционный магнитожидкостный демпфер по п.1, отличающийся тем, что одна из крышек имеет заправочное отверстие и снабжена пробкой.

5. Инерционный магнитожидкостный демпфер, содержащий магнитную систему с чередующейся полярностью, состоящую из кольцевых постоянных магнитов с осевой намагниченностью и ферромагнитных полюсных дисковых колец, образующую внутреннюю цилиндрическую полость, в которой в магнитной жидкости расположен инерционный подвижный элемент, установленный с возможностью осевого перемещения, отличающийся тем, что магнитная система размещена между немагнитных дисковых колец, снабжена верхней и нижней крышками, стянута элементами крепления, размещенными в соосных отверстиях полюсных дисковых колец и верхней и нижней крышек, внешние диаметры кольцевых постоянных магнитов и немагнитных дисковых колец меньше внешних диаметров полюсных дисковых колец и крышек, на внутренней цилиндрической поверхности каждого немагнитного дискового кольца выполнена кольцевая канавка, в которую помещены сферические тела качения, шунтирующий элемент выполнен в виде втулки из ферромагнитного материала и соединен с нижней крышкой посредством резьбового соединения с возможностью осевого перемещения, при этом инерционный подвижный элемент выполнен из магнитопроводящего материала и соединен через упругие элементы с нижней и верхней крышками, а верхняя крышка соединена со штоком.

6. Инерционный магнитожидкостный демпфер по п.5, отличающийся тем, что кольцевые постоянные магниты выполнены сборными из наружной и внутренней немагнитных втулок, установленных коаксиально, между которыми размещены постоянные магниты прямоугольного сечения.

7. Инерционный магнитожидкостный демпфер по п.5, отличающийся тем, что одна из крышек имеет заправочное отверстие и снабжена пробкой.