本發(fā)明涉及汽車減震器，特別適用于汽車減震器、精密拋光等對磁流變液穩(wěn)定性要求高的場景。
背景技術：
1、減震技術根據(jù)是否需要外部能源輸入可分為主動減震、被動減震和混合減震三大類，其中，被動減震技術主要包括缸體減震（如油缸、氣缸等）、剛性彈體減震（如螺旋彈簧、簧片等）以及柔性彈性體減震（如硅橡膠等），然而，被動減震技術在控制性能方面存在明顯不足，主要表現(xiàn)為可控性差且控制精度較低。利用磁場對材料剛度進行主動調(diào)節(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)對阻尼特性的精確控制。這類具有磁控特性的智能材料被稱為磁流變材料。
2、磁流變液（magnetorheological?fluid,?mrf）是一種由微米或納米級磁性顆粒分散于載液中形成的智能材料，其流變特性可通過外加磁場快速、可逆地調(diào)節(jié)。這種特性使其在汽車懸架系統(tǒng)、精密拋光、阻尼器、醫(yī)療器械等領域具有廣泛應用前景。然而，磁流變液的長期穩(wěn)定性問題，尤其是磁性顆粒的沉降和界面失效，嚴重限制了其工業(yè)應用。
技術實現(xiàn)思路
1、為了克服磁流變液中磁性顆粒的沉降與界面剝離難題，同時保持高磁響應性的缺點，要解決的技術問題：提供一種基于防沉降磁流變液的減震器。
2、技術方案是：一種基于防沉降磁流變液的減震器，包括外缸筒、浮動活塞、活塞組件、勵磁線圈、加速度傳感器和復位彈簧，浮動活塞滑動式安裝在外缸筒內(nèi)側(cè)下部位置，浮動活塞將外缸筒的內(nèi)部分隔為工作腔和氣體腔，氣體腔位于外缸筒的下部，氣體腔內(nèi)填充有氮氣，工作腔內(nèi)填充防沉降磁流變液，活塞組件滑動設置于外缸筒內(nèi)，活塞組件將外缸筒內(nèi)工作腔分隔為上腔室和下腔室，勵磁線圈環(huán)繞設置于外缸筒外側(cè)或集成于活塞組件內(nèi)，用于產(chǎn)生可控磁場，阻尼通道開設在所述活塞組件內(nèi)，阻尼通道呈螺旋狀、直線狀或折線狀，加速度傳感器設置于外缸筒端部，用于實時監(jiān)測振動信號，復位彈簧設置于外缸筒與活塞組件之間，復位彈簧用于提供彈性緩沖力，與浮動活塞配合構成防撞緩沖機構。
3、進一步的，活塞組件包括同軸設置的活塞桿、阻尼活塞頭、密封圈，阻尼活塞頭為中空，阻尼活塞頭外周設有環(huán)形凹槽，凹槽內(nèi)嵌設有勵磁線圈，密封圈安裝于阻尼活塞頭外周環(huán)形凹槽外側(cè)，用于隔離勵磁線圈與防沉降磁流變液接觸，阻尼通道呈螺旋狀、直線狀或折線狀延伸于阻尼活塞頭內(nèi)，且勵磁線圈與阻尼通道之間設有導磁材料，用于增強阻尼通道內(nèi)的磁場強度，勵磁線圈通過中空的活塞桿與外部控制器電連接，活塞桿用于傳輸控制電流以調(diào)節(jié)勵磁線圈產(chǎn)生的磁場強度，阻尼通道的間隙寬度為0.2-1.0mm，通道表面鍍有碳化鎢耐磨層，外缸筒內(nèi)壁工作腔位置設有軸向溝槽，軸向溝槽深度為0.5-2mm，用于增強防沉降磁流變液的紊流效應。
4、進一步的，所述防沉降磁流變液的制備方法，包括以下步驟：磁性顆粒預處理：將空心鐵粉干燥；添加劑混合：將石墨和抗磨劑，增稠劑，抗氧化劑，降凝劑，穩(wěn)定劑，消泡劑加入到液壓油中溶解，形成均勻混合液；初次攪拌分散：將干燥后的空心鐵粉緩慢加入混合液中，攪拌，初步分散磁性顆粒；二次攪拌均質(zhì)，將磁性顆粒和混合液倒入高速攪拌器中，以20000-30000r/min高速攪拌，得到所述防沉降磁流變液。
5、進一步的，所述空心鐵粉為空心鐵粉表面包覆聚乙烯層的復合顆粒，其制備方法包括：將干燥后的空心鐵粉與分子量聚乙烯混合；在氮氣保護下加熱至110-150℃熔融包覆；冷卻后經(jīng)200-400目篩網(wǎng)分級，形成包覆層。
6、進一步的，所述空心鐵粉表面包覆聚乙烯層的復合顆粒，空心鐵粉與聚乙烯層之間還包括fe3o4過渡層，形成三層結構復合顆粒；所述fe3o4過渡層的制備方法如下：
7、將空心鐵粉在ar/o2等離子體中處理，表面生成納米級氧化物突起，干燥；
8、將處理后的空心鐵粉與fecl3溶液反應，在表面生成fe3o4過渡層。
9、進一步的，所述三層結構復合顆粒的制備方法如下：將空心鐵粉在ar/o2等離子體中處理，表面生成納米級氧化物突起，干燥；將干燥后的空心鐵粉與fecl3溶液反應，在表面生成fe3o4過渡層；將含1-3wt%馬來酸酐接枝聚乙烯的支鏈型聚乙烯蠟與空心鐵粉混合，熔融包覆；冷卻后經(jīng)200-400目篩網(wǎng)分級，形成包覆層。
10、進一步的，所述三層結構復合顆粒中，fe3o4過渡層和包覆層的厚度比由以下公式計算：
11、其中，efe是鐵的彈性模量，單位gpa；epe是聚乙烯的彈性模量，單位gpa；αfe是鐵的熱膨脹系數(shù)，單位是1×10-6k-1；αfe3o4是fe3o4的熱膨脹系數(shù)，單位是1×10-6k-1；αpe是聚乙烯的熱膨脹系數(shù)，單位是1×10-6k-1；?r0=100?nm，為特征長度；r為空心鐵粉當前粒徑單位是nm；
12、為fe3o4的表面能，單位是j/m2；
13、為pe的表面能，單位是j/m2；
14、為fe的表面能，單位是j/m2；
15、且=0.5?；=1.2?。
16、進一步的，所述空心鐵粉的粒徑為300-600nm。
17、進一步的，所述液壓油在20℃時的運動粘度是20-60mpa·s。
18、進一步的，所述降凝劑是烷基萘。
19、進一步的，所述抗磨劑是氯化石蠟。
20、進一步的，所述增稠劑是高分子聚醚。
21、進一步的，所述抗氧化劑是二烷基二硫代磷酸鹽。
22、進一步的，所述消泡劑是二甲基硅油。
23、進一步的，所述石墨添加量為液壓油質(zhì)量的1%-3%，抗氧化劑添加量為液壓油的1%-2%，降凝劑添加量為液壓油的0.5%-1%，增稠劑添加量為液壓油質(zhì)量的1%-2.5%，穩(wěn)定劑添加量為液壓油的1%-2%，抗磨劑添加量為液壓油質(zhì)量的1%-3%，消泡劑添加量為液壓油質(zhì)量的1%。
24、進一步的，所述干燥的溫度為160-180℃。
25、進一步的，所述初次攪拌分散的轉(zhuǎn)速為5000-10000r/min。
26、進一步的，所述ar/o2等離子體的功率是100w，氣體比例4:1。
27、進一步的，所述納米級氧化物突起為ra=50-100nm。
28、進一步的，所述fecl3溶液為0.1mol/l。
29、有益效果：本發(fā)明通過創(chuàng)新的梯度包覆結構設計和界面調(diào)控技術，使磁流變液性能獲得顯著提升。采用空心鐵粉作為核心，在其表面依次構建fe3o4過渡層和聚乙烯包覆層，形成獨特的三層復合結構。這種設計通過過渡層有效緩解了鐵核與聚合物包覆層之間的熱膨脹系數(shù)差異，大幅提升了界面結合強度。同時，精確調(diào)控的包覆層厚度確保了磁場的高效穿透，使材料兼具優(yōu)異的磁響應性能和穩(wěn)定性。聚乙烯外層賦予顆粒表面超疏油特性，有效抑制了顆粒團聚和沉降。
1.一種基于防沉降磁流變液的減震器，其特征在于，包括外缸筒（1）和浮動活塞（4）；所述浮動活塞（4）滑動式安裝在所述外缸筒（1）內(nèi)側(cè)下部位置，所述浮動活塞（4）將所述外缸筒（1）的內(nèi)部分隔為工作腔和氣體腔，所述氣體腔位于所述外缸筒（1）的下部，所述氣體腔內(nèi)填充有氮氣，所述工作腔內(nèi)填充防沉降磁流變液；活塞組件，滑動設置于所述外缸筒（1）內(nèi)，將所述外缸筒（1）內(nèi)工作腔分隔為上腔室和下腔室；勵磁線圈（7），環(huán)繞設置于所述外缸筒（1）外側(cè)或集成于活塞組件內(nèi)，用于產(chǎn)生可控磁場；阻尼通道（6），開設在所述活塞組件內(nèi)，所述阻尼通道（6）呈螺旋狀、直線狀或折線狀；加速度傳感器（5），設置于所述外缸筒（1）端部，用于實時監(jiān)測振動信號，復位彈簧（10），設置于所述外缸筒（1）與所述活塞組件之間，所述復位彈簧（10）用于提供彈性緩沖力，與所述浮動活塞（4）配合構成防撞緩沖機構。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于防沉降磁流變液的減震器，其特征在于，所述活塞組件包括同軸設置的活塞桿（2）和阻尼活塞頭（3），所述活塞桿（2）為中空，所述阻尼通道（6）呈螺旋狀、直線狀或折線狀延伸于所述阻尼活塞頭（3）內(nèi)，所述阻尼活塞頭（3）外周設有環(huán)形凹槽，凹槽內(nèi)嵌設有所述勵磁線圈（7），且所述勵磁線圈（7）與所述阻尼通道（6）之間設有導磁材料，用于增強所述阻尼通道（6）內(nèi)的磁場強度，所述勵磁線圈（7）通過中空的所述活塞桿（2）與外部控制器電連接，所述活塞桿（2）用于傳輸控制電流以調(diào)節(jié)所述勵磁線圈（7）產(chǎn)生的磁場強度；密封圈（8），安裝于所述阻尼活塞頭（3）外周環(huán)形凹槽外側(cè)，用于隔離所述勵磁線圈（7）與防沉降磁流變液接觸；復位彈簧（10），設于所述外缸筒（1）與所述活塞桿（2）之間，所述復位彈簧（10）用于提供彈性緩沖力，與浮動活塞（4）配合構成防撞緩沖機構；所述阻尼通道（6）的間隙寬度為0.2~1.0mm，通道表面鍍有碳化鎢耐磨層；所述外缸筒（1）內(nèi)壁工作腔位置設有軸向溝槽（9），溝槽深度為0.5-2mm。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于防沉降磁流變液的減震器，其特征在于，所述防沉降磁流變液的制備方法，包括以下步驟：磁性顆粒預處理：將空心鐵粉干燥；添加劑混合：將石墨和抗磨劑，增稠劑，抗氧化劑，降凝劑，穩(wěn)定劑，消泡劑加入到液壓油中溶解，形成均勻混合液；初次攪拌分散：將干燥后的空心鐵粉緩慢加入混合液中，攪拌，初步分散磁性顆粒；二次攪拌均質(zhì)，將磁性顆粒和混合液倒入高速攪拌器中，以20000-30000r/min高速攪拌，得到所述防沉降磁流變液。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種基于防沉降磁流變液的減震器，其特征在于，所述空心鐵粉為空心鐵粉表面包覆聚乙烯層的復合顆粒，其制備方法包括：將干燥后的空心鐵粉與分子量聚乙烯混合；在氮氣保護下加熱至110-150℃熔融包覆；冷卻后經(jīng)200-400目篩網(wǎng)分級，形成包覆層。
5.根據(jù)權利要求3所述的一種基于防沉降磁流變液的減震器，其特征在于，所述空心鐵粉表面包覆聚乙烯層的復合顆粒，空心鐵粉與聚乙烯層之間還包括fe3o4過渡層，形成三層結構復合顆粒；所述fe3o4過渡層的制備方法如下：將空心鐵粉在ar/o2等離子體中處理，表面生成納米級氧化物突起，干燥；將處理后的空心鐵粉與fecl3溶液反應，在表面生成fe3o4過渡層。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種基于防沉降磁流變液的減震器，其特征在于，所述三層結構復合顆粒的制備方法如下：將空心鐵粉在ar/o2等離子體中處理，表面生成納米級氧化物突起，干燥；將干燥后的空心鐵粉與fecl3溶液反應，在表面生成fe3o4過渡層；將含1-3wt%馬來酸酐接枝聚乙烯的支鏈型聚乙烯蠟與空心鐵粉混合，熔融包覆；冷卻后經(jīng)200-400目篩網(wǎng)分級，形成包覆層。
7.根據(jù)權利要求3所述的一種基于防沉降磁流變液的減震器，其特征在于，所述空心鐵粉的粒徑為300-600nm。
8.根據(jù)權利要求3所述的一種基于防沉降磁流變液的減震器，其特征在于，所述液壓油在20℃時的運動粘度是20-60mpa·s。
9.根據(jù)權利要求3所述的一種基于防沉降磁流變液的減震器，其特征在于，所述石墨添加量為液壓油質(zhì)量的1%-3%，抗氧化劑添加量為液壓油的1%-2%，降凝劑添加量為液壓油的0.5%-1%，增稠劑添加量為液壓油質(zhì)量的1%-2.5%，穩(wěn)定劑添加量為液壓油的1%-2%，抗磨劑添加量為液壓油質(zhì)量的1%-3%，消泡劑添加量為液壓油質(zhì)量的1%。
10.根據(jù)權利要求3所述的一種基于防沉降磁流變液的減震器，其特征在于，所述初次攪拌分散的轉(zhuǎn)速為5000-10000r/min。