4.4 新型可控减振器
4.4.1 磁性液体
磁性液体（磁液）是由纳米级铁氧体、Fe、Ni、Co金属及其合金或铁磁性氮化铁超细磁性颗粒借助表面活性剂高度、均匀弥散于载液（基液）中所形成的一种稳定的胶体溶液，是固、液相混的二相流体，兼有液体的流动性和磁性材料的磁性，目前还发展了复合磁性液体材料及磁流变液。它广泛应用于科学和工程技术领域中，现已深入到电子、化工、能源、冶金、仪表、环保、医疗等各个领域。
当外磁场作用于磁液，其全部磁液的磁化强度随着磁场的增强而增强；当取消外磁场时磁矩很快就随机化了。磁液产生的力取决于外加磁场强度和磁液的饱和磁化强度值，并且，磁液的流变黏度随外加磁场增强而增高，从而它的阻尼作用也增大。因此这两种功能均受外加磁场所精确控制，显然具有了智能化的特性。
应用后一特性可制作各种阻尼器、减振器、缓冲器、联轴器、制动器和阀门等。图19-5-34为一种惯性阻尼器结构示意图。圆柱状永磁体6作为惯性材料被悬浮于磁液5中而构成了阻尼器。在运行时，阻尼器同心地与马达的轴2连接，通过磁液膜被剪切而建立起来的粘滞剪切力消耗掉由旋转轴2接收来的旋转能，从而实现阻尼。
图19-5-34 一种惯性阻尼器结构示意图
1—马达；2—轴；3，8—联轴器；4—阻尼器壳；5—磁液；6—永磁体；7—密封盖
4.4.2 磁流变液
磁流变液可在固体与液态之间进行毫秒（ms）级快速可逆转化，其黏度在磁场作用下会逐渐增大，当磁场强度大到一定值时由液态完全转变成固态，其过程快速可逆，黏度保持连续无级可控，可实现实时主动控制，耗能极小，因而在航空航天、机械工程、汽车工业、精密加工、建筑工程、医疗卫生等领域广泛应用，可完成智能传动、制动、减振、降噪等功能，制成阀式、剪切式和挤压式各类磁流变液器件，如液压控制伺服阀、离合器与制动器、振动悬架、减振器等。
图19-5-35a是一种轻负载阻尼器的结构示意图。该减振阻尼器总长（活塞伸出后）21.5cm，缸体直径3.8cm，共用磁流变液50ml，行程±2.5cm。在0～3V直流电压下活塞头部线圈产生0～1A的电流，于是在活塞头部流孔周围产生磁场以控制MR液的流通使其变粘直至固化，从而改变阻尼大小。这种阻尼器最大功率小于10W，产生的阻尼力超过3000N，在－40～150℃温度范围内变化率小于10％，响应时间为8ms。一种商品化的磁流变液卡车座位减振器，全长15cm，有效流体需量仅0.3cm3，耗功仅15W，代替普通减振器，使卡车座位振幅减小50％以上（图19-5-36），大大减少了卡车司机在矿山崎岖道路上驾车的危险。
图19-5-35
图19-5-36 卡车座位振动传输曲线
图19-5-35b是一半主动控制式液力悬置系统，根据输入信号（如发动机激励，路况，行驶状态和载荷等）利用低功率作动器调节系统参数，来优化系统动力学特性，实现最佳减振。电流变液体或磁流变液体在电场作用下的这种从液态属性到固态属性间的变化是可逆的，可控制的。可以被用来制作电流变离合器、电流变减振器、电流变液压阀、机器人的活动关节等。