新型磁流变阻尼器设计及其隔振性能研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cheng2008YING
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在实际工作中,船舶仪器设备的失效大部分是由振动造成的,随着船舶主机功率不断增大,对船舶的隔振装置也提出了新的要求。原有的被动隔振已不再适应随机的宽频振动,而新型的主动隔振又造价昂贵,磁流变阻尼器作为半主动隔振中最有效的隔振装置之一,近年来得到了人们的广泛关注。本文通过回顾近年来国内外磁流变阻尼器结构的发展,针对现有传统混合式磁流变阻尼器轴向磁场分布不连续而导致阻尼器磁场利用率不高、阻尼力可调倍数小的问题,设计了一种适用于宽频隔振的新型磁流变阻尼器并对其隔振性能进行了研究。本文主要进行了以下几个方面的工作:首先,针对传统混合式磁流变阻尼器存在的问题,通过参考电机电枢的结构与磁路,设计了带复合流道的缸体轴向绕组式磁流变阻尼器,并基于JMAG-Designer电磁有限元软件对该新型磁流变阻尼器进行了磁路仿真。仿真结果表明该新型磁流变阻尼器流道中磁流变液的磁感应强度大于0.5T,阻尼器的结构与磁路设计合理。其次,基于磁流变液的Bingham本构模型和流体动力学理论,建立了平板间磁流变液的伪静力模型。结合新型磁流变阻尼器的结构特点,推导了该阻尼器的阻尼力公式,并利用Matlab对其进行数值计算,计算结果表明在2.5A的电流下该阻尼器预估的最大阻尼力为2348N,仿真所得到阻尼力满足阻尼器的设计要求。然后,利用电液伺服疲劳试验机测试了该阻尼器的动力学性能,实验测得阻尼器在2.5A电流下的最大阻尼力为2645N,阻尼力的可调倍数为21.16。利用Simulink搭建了该阻尼器的Bouc-Wen模型,并基于遗传算法对该模型中的未知参数进行辨识,利用该模型得到的拟合数据与实验数据相吻合,能较好地描述阻尼器的阻尼力-速度曲线。最后,搭建了新型磁流变阻尼器与压缩弹簧并联的隔振平台,通过不同频率的激励来作用该隔振平台,并测得不同频率、电流下的加速度传递率。当电机激振频率在22Hz时,电流在0.3A时的加速度传递率比电流在0A时的加速度传递率减小了10.1%,实验结果验证了该新型磁流变阻尼器能有效地改善了隔振平台的隔振性能。本文基于性能测试与隔振实验设计的一种磁场利用率高、阻尼力可调倍数大的新型磁流变阻尼器适用于宽频隔振领域,对提高隔振技术水平具有较大的工程应用价值。
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