磁流变液阻尼器的设计及其粘温性能的研究+CAD图纸(8)
图 2.2剪切阀式阻尼器构造图
2.3.2 缝隙间距h的确定
通过剪切阀式阻尼器的阻尼力经验公式可以看出，第二项场感应力与间距h成反比，因而要获得大的可控阻尼力，应减小h的取值。而第一项粘滞阻尼力的大小与h的三次方成反比，即随着间隙h的减小，粘滞阻尼力会很快地增长，相应的阻尼器的可调范围就会减小，为了获得大的可调范围，又要求尽量增加缸体与活塞间的间距。
从磁路方面来考虑，本文选用的磁流变液的饱和磁场强度为0.5T，若要使磁流变液产生较好的流变效应，则间隙中的磁场强度应达到要求。由于气隙的磁导率较低，磁阻很大，为了使有限的磁动势(即确定的线圈匝数和励磁电流下)在磁路内产生较大的磁通，大的磁场强度，应尽量减小气隙的磁阻，磁阻的大小与气隙的长度 (此处即为h)成正比，因此应尽量减小气隙的长度。
在阻尼器的设计过程中应当综合考虑两方面的因素，平衡磁场强度和阻尼力可调范围的关系，间隙h一般取值为l～2mm。
2.3.3 活塞及缸筒材料的选取
缸筒和活塞材料既作为磁流变阻尼器中磁路的一部分，又作为结构的主要支撑和受力构件，它的选取要从以下几个方面综合考虑：
1、铁磁材料的磁化曲线是非线性的，当磁场强度增长到一定的数值以后，磁感应强度的增长开始变的非常缓慢，逐渐选到饱和状态，如图 2.3所示。磁导率 =B／H，从图中的磁导率曲线可以观察到，磁导率在达到峰值 后迅速下降，随着H的增长而变的很小，这将导致铁磁材料的磁阻大幅度增加，因此，铁磁材料磁导率的峰值点往往是材料工作点的参考点，即铁磁材料在运离饱和区域的那段曲线是比较好的工作范围。峰值会随着材料的饱和磁感应强度的增大而向右偏移，因此，应该选用具有高饱和磁感成强度的材料作为缸筒和活塞的材料。
图 2.3铁磁材料磁化曲线
图 2.4磁滞回线
2、磁滞是铁磁材料的另一个重要的特性。在交变磁场中反复磁化，铁磁材料的B—H曲线是闭合的磁滞回线，如图 2.4所示。当磁场强度由M点减小时，B—H曲线并不沿着初始磁化曲线返回，而是沿MR曲线变化，当H减为0时，磁感应强度B并不能回到零值，而是保留一定的数值 ，只有当磁场强度继续减小达到 时，B才减小为零，则 称为矫顽力， 称为剩磁。剩磁现象的存在，导致阻尼器在零电流状态下的阻尼力增大，从而降低了阻尼器阻尼力的可调范围，对磁流变阻尼器的性能有很大的影响，因此，缸筒和活塞的选材应当考虑选用剩磁和矫顽力都比较小的软磁材料，尽量降低剩磁现象对阻尼器性能的影响。
3、从构造和受力方面，缸筒是磁流变液阻尼器的主要支撑构件，活塞则是阻尼器中主要的受力构件，承受很大的轴向力作用，因此，在选择材料的过程中，还要考虑到材料的强度和刚度的问题，要保证在正常工作状态下，不致发生破坏以及过大的变形。
2.3.4 活塞的有效面积
活塞的有效面积即为活塞的截面积与活塞杆截面积之差( )，阻尼器的阻尼力随活塞的有效面积而增长，因此，要使阻尼器能够产生大的阻尼力，应该尽量加大活塞的有效面积，活塞杆的直径d主要取决于受力大小和强度、刚度及稳定性的要求，则可通过提高活塞直径D来加大活塞的有效面积。但是，我们从阻尼力的公式中还可以看到，随着活塞有效面积的增加，粘滞阻尼力的增长比可控场感应力的增长要快得多，导致阻尼力可调范围的降低，因此，在确定活塞直径D时要权衡阻尼力和可调范围之间的关系进行反复试算。