Влияние магнитной пружины на силовую характеристику электромеханического магнитожидкостного демпфера
С.А. Нестеров, Н.А. Морозов, Ю.Б. Казаков
Вестник ИГЭУ, 2019 г. выпуск 3, сс. 32—40
Скачать PDF
Состояние вопроса. Эффект магнитной пружины проявляется в электромеханических устройствах с ограниченными размерами полюсов. Изменение магнитной проводимости системы при относительном перемещении полюсов вызывает появление сил магнитного тяжения. Проявление этих сил в электромеханических магнитожидкостных демпферах имеет свои особенности и к настоящему моменту не изучено. В связи с этим актуально исследование действия магнитной пружины на силовую характеристику демпфера, целесообразна оценка влияния свойств магнитореологической суспензии на силу магнитной пружины, характер ее изменения, сочетания действия сил магнитной природы и вязкостного сопротивления движению поршня. Для этого необходимо проанализировать эффект магнитной пружины в статике, при медленном движении поршня, при динамических колебаниях поршня.
Материалы и методы. Исследования проведены с использованием теории натурного эксперимента и методов обработки экспериментальных результатов.
Результаты. Получены и проанализированы зависимости силы сопротивления электромеханического магнитожидкостного демпфера для разных частот колебаний и магнитных индукций. Исследовано влияние сил магнитной пружины на силовую характеристику демпфера. Проведена оценка влияния на силу сопротивления демпфера магнитной и гидродинамической составляющих.
Выводы. Использование демпфера с чередующимися элементами с высокой и низкой магнитными проводимостями позволяет изменять силовую характеристику электромеханических магнитожидкостных демпферов. Доля контролируемого магнитным полем усилия достигает 75 % суммарного усилия. Использование эффекта магнитной пружины позволяет повысить эффективность демпфирования при малых амплитудах и частотах колебаний. Повышение магнитных свойств магнитореологической суспензии усиливает эффект магнитной пружины при немагнитном поршне и ослабляет при магнитном. При увеличении магнитной индукции эффект магнитной пружины возрастает. Изменяя начальное положение поршня, можно получить несимметричную силовую характеристику, например, без применения клапанов и золотников увеличить силу отбоя и уменьшить силу сжатия. Отказ от подвижных частей увеличивает надежность демпфера.
1. Nilsson K., Danielsson O., Leijon M. Electromagnetic forces in the air gap of a permanent magnet linear generator at no load // J. Appl. Phys. – 2006. – Issue 99. – 034505.
2. Calculation and experimental study of the retracting force for magnetic springs of two types / V.Yu. Tsivilitsin, Yu.V. Milman, V.A. Goncharuk, I.B. Bondar // Ukr. J. Phys. – 2014. – V. 59, no. 10. – P. 1020–1025.
3. Snamina J., Habel P. Magnetic spring as the element of vibration reduction system // Mechanics And Control. – 2010. – V. 29, no. 1. – P. 40–44.
4. A Novel Hybrid Suspension Electromagnet for Middle-low Speed Maglev Train / H. Weitao, S. Jinji, L. Xiankai et. al. // Journal of Magnetics. – 2017. – V. 22(3). – P. 463–471.
5. Чечерников В.И. Магнитные измерения. – М.: МГУ им. Ломоносова, 1969. – 387 с.
6. Колпаков А.И., Шабанова И.А., Танцюра А.О. Изучение намагниченности магнитной жидкости // Современные материалы, техника и технологии. – 2015. – № 3. – С. 118–122.
7.Бибик Е.Е. Реология дисперсных систем. – Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1981. – 172 с.
8. Шульман 3.П., Кордонский В.И. Магнитореологический эффект. – Мн.: Наука и техника, 1982. – 184 с.
9. Казаков Ю.Б., Морозов Н.А., Нестеров С.А. Эффект магнитной пружины в магнитожидкостных устройствах // XVIII Междунар. Плесская науч. конф. по нанодисперсным магнитным жидкостям: сб. науч. тр. (г. Плес, сентябрь 2018 г.) / Иван. гос. энерг. ун-т. – Иваново, 2018. – С. 418–426.
10. Нестеров С.А., Морозов Н.А., Арефьев И.М. Экспериментальное исследование электромеханического магнитожидкостного демпфера // XVIII Междунар. Плесская науч. конф. по нанодисперсным магнитным жидкостям: сб. науч. тр. (г. Плес, сентябрь 2018 г.) / Иван. гос. энерг. ун-т. – Иваново, 2018. – С. 447–454.