崔國新　鄧露娟

摘 要：根據(jù)實(shí)際工況，文章設(shè)計(jì)了一種新型磁流變液減振器，首先對(duì)典型磁流變液的特性進(jìn)行研究， 然后對(duì)減振器進(jìn)行具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能分析， 最后基于某特定工作條件， 給出設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)。

關(guān)鍵詞：磁流變液；摩托車；減振器

中圖分類號(hào)：TB383 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）09-0016-02

1 概 述

磁流變液主要由磁性粒子、基液、添加劑三部分組成[1]。如果施加外部磁場，磁流變液中的磁性粒子將沿著磁力線進(jìn)行排列，該現(xiàn)象稱為鏈化現(xiàn)象，是磁流變液智能屬性的核心。

1948年Rabinow[2]最早發(fā)明了磁流變液及應(yīng)用裝置離合器。同時(shí)，Winslow發(fā)明了電流變液。由于電流變液的屈服應(yīng)力較低，且存在高壓安全性問題，所以磁流變液比其更具實(shí)用價(jià)值。磁流變液作為一種新型智能材料，可以應(yīng)用于各類工業(yè)領(lǐng)域中，離合器、制動(dòng)器都是典型的例子[3-4]。但是從目前的研究現(xiàn)狀看來，我國目前的地位還與國外發(fā)達(dá)國家存在很大差距。

目前摩托車中絕大多數(shù)采用筒式減振器，筒式減振器的型式和品種很多，大體上有以下幾種類型：彈簧式減振器、空氣式減振器、液力阻尼式減振器。

本文在對(duì)現(xiàn)有汽摩托車減振器工作原理進(jìn)行分析，提出了一種在磁流變液作用下的新型摩托車用減振器，滿足實(shí)際工況需求。

2 磁流變液減振器的工作原理

磁流變減振器是一種新型智能減振器，利用不同電流控制不同磁場，進(jìn)而得到不同的阻尼特性。它的工作模式主要有流動(dòng)模式、剪切模式和擠壓模式[5]。

流動(dòng)模式的減振器上下板固定，在壓差作用下磁流液流過間隙，通過不同的磁場強(qiáng)度得到不同的流動(dòng)阻力。剪切式減振器兩板間有相對(duì)移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，可連續(xù)改變切應(yīng)力與切應(yīng)變率[6]。

3 磁流變減振器的設(shè)計(jì)

根據(jù)工況要求，磁流變液減振器的最大工作范圍為180～350 mm，缸體直徑為40 mm，阻尼力極限值為1 500 N，當(dāng)液體流經(jīng)減振器的阻尼孔時(shí)，由流體力學(xué)平衡得到運(yùn)動(dòng)方程式[8]

在無外加磁場作用時(shí)，磁流變液表現(xiàn)為牛頓流體，其切應(yīng)力與磁流變液的速度梯度成正比，在外加磁場作用下，磁流變液表現(xiàn)為Bingham流體。

本文將根據(jù)美國Lord公司提供的磁流變液屈服剪應(yīng)力與外加磁場強(qiáng)度曲線，以及設(shè)計(jì)條件：電流為0～1A，最大響應(yīng)力為500 N，行程為0～40 mm等條件來確定減振器的結(jié)構(gòu)。

其主要零件，如圖1所示。

首先根據(jù)曲線性質(zhì)關(guān)系圖得到穩(wěn)定的剪應(yīng)力F為48 kPa，磁場強(qiáng)度H為300 kAmp/m，已知最大響應(yīng)力f為500 N，得到有效面積A=f/F=10417mm2，由公式

H=NI/L（4）

H為磁場強(qiáng)度，N為線圈匝數(shù)，I為電流強(qiáng)度，L為線圈有效長度。

因?yàn)椋弘娏鳛?～1A，H=300 kAmp/m，如果選用N為900匝，φ0.6的線圈，可以得到有效的線圈長度L=3 mm。

由式（3）知阻尼力與有效面積A有關(guān)，而有效面積A是有效的阻尼孔面積加上活塞側(cè)面積而來，即：

A=A1+A2

式中，A1為活塞側(cè)面積；

A2為阻尼孔面積；

其中A1=πDh，A2=nπdh根據(jù)現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)值取n為4個(gè)，d為φ1的阻尼孔，再聯(lián)合A=10 417 mm2，可以確定活塞直徑D=40 mm，高h(yuǎn)=75.4 mm。

4 結(jié) 語

此磁流變液減振器是傳統(tǒng)液壓型減振器的轉(zhuǎn)型，是以磁流變液作為液壓流體，通過電流的改變來改變磁場，從而實(shí)現(xiàn)鏈化效應(yīng)，進(jìn)而來達(dá)到阻尼力的增大或減小，起到減振的目的，從磁流變液特性的研究來看，它代替?zhèn)鹘y(tǒng)液壓油和空氣的趨勢(shì)逐漸明顯。

參考文獻(xiàn)：

[1] 謝俊，劉軍，馬履中，等，汽車磁流變減振器流變力學(xué)特性的研究[J].江 蘇大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版2002，（6）.

[2] 陳耀軍.轎車液阻減振器阻力特性模擬計(jì)算及分析[J].汽車技術(shù)，1995（10）.

[3] 廖昌榮，陳偉民，余淼，等.基于混合模式的汽車磁流變減振器阻尼特性 分析與測(cè)試[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2001，（5）.

[4] 潘雙夏，楊禮康，馮培恩，等.磁流變液減振器控制應(yīng)用的研究動(dòng)態(tài)[J].汽 車工程，2002，（3）.

[5] 舒紅宇，王立勇，吳碧，等.一種磁流變減振器的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械 學(xué)報(bào)，2006，（5）.

[6] 高曉芳，蘇德勝，邵敏.電流變液減振器技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].機(jī)械工程師，2007，（1）.

[7] 呂振華，李世民.筒式液阻減振器動(dòng)態(tài)特性模擬分析技術(shù)的發(fā)展[J].清 華大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2002，（11）.

[8] 陳耀軍.轎車液阻減振器阻力特性模擬計(jì)算及分析[J].汽車技術(shù)，1995，（10）.