螺旋活塞杆顆粒阻尼器的製作方法

2023-09-15 18:59:45

本發明涉及阻尼器領域，具體涉及一種螺旋活塞杆顆粒阻尼器。

背景技術：

顆粒阻尼是指將金屬或者非金屬顆粒按一定填充比例填充到一個空腔結構內，通過顆粒之間以及顆粒與空腔內壁之間的碰撞、摩擦和動量交換來消耗系統的動能，從而達到減振的目的。

根據組成顆粒阻尼器的阻尼單元數與阻尼單元內顆粒數目的不同，傳統的顆粒阻尼器可分為四類，即單個單元的單顆粒衝擊阻尼器、多個單元的單顆粒衝擊阻尼器、單個單元的多顆粒阻尼器(或稱非阻塞性顆粒阻尼器)及多個單元的多顆粒阻尼器；隨著對顆粒阻尼技術研究的不斷深入，演變出了多種不同形式的顆粒阻尼器，如克服方向依賴性的梁式衝擊阻尼器、用軟質包袋將顆粒包裹的「豆包」阻尼器、用軟質材料覆蓋容器壁形成緩衝的衝擊阻尼器、活塞式顆粒阻尼器、帶顆粒減振劑的碰撞阻尼器以及顆粒碰撞阻尼的動力吸振器等，但目前國內外對顆粒阻尼器的研究集中在將顆粒作為振動體的填充物，單位時間內耗能效率低。

為了解決這一問題，現有技術中採取了如下的方式：

中國專利(公開日：2013年08月28日、公開號：cn103266679a)公開了一種活塞型顆粒阻尼器，工作時，活塞杆帶動撥動輪前後移動，撥動環和撥動杆撥動顆粒，利用顆粒之間的碰撞、擠壓和摩擦耗散能量，兼具位移相關型和速度相關型阻尼器的優點，但存在阻尼較小且對阻尼的大小不易控制的缺陷，影響了其工程應用。

中國專利(公開日：2015年05月20日、公開號：cn104632990a)公開了一種固體顆粒阻尼器裝置，當活塞杆運動時容積腔體積會改變，阻尼力不穩定，且其活塞杆與顆粒接觸面積小，不可改變與控制阻尼器阻尼力的大小。

技術實現要素：

本發明的目的就是針對上述技術的不足，提供一種螺旋活塞杆顆粒阻尼器，在產生較大阻尼的同時能夠調節阻尼大小，結構簡單可靠、製造方便且減振效果穩定。

為實現上述目的，本發明所設計的螺旋活塞杆顆粒阻尼器，包括設有上開口的阻尼器殼體、設有第一中心通孔的阻尼器蓋、位於所述阻尼器殼體內且一端穿過第一中心通孔的活塞杆及填充在所述阻尼器殼體內的顆粒阻尼材料，所述阻尼器蓋蓋住所述上開口且與所述阻尼器殼體螺紋連接，還包括位於所述阻尼器殼體內且將所述阻尼器殼體內分隔為顆粒腔和安裝腔的蓋板、固定在所述阻尼器殼體內壁上的內卡環及位於所述蓋板與所述內卡環之間的蝶形彈簧，所述阻尼器殼體底部設有底中心螺孔，所述阻尼器殼體內設有穿過所述底中心螺孔且與所述阻尼器殼體螺紋連接的導向杆，所述蓋板與所述阻尼器殼體的內壁間隙配合且設有第二中心通孔，所述活塞杆的另一端設有容置腔且穿過所述第二中心通孔，所述導向杆的另一端位於所述容置腔內且與所述容置腔內壁間隙配合，所述顆粒阻尼材料填充在所述顆粒腔內，所述內卡環和所述蝶形彈簧均位於所述安裝腔內，所述內卡環對所述蝶形彈簧進行軸向定位，所述蝶形彈簧的兩端分別抵在所述蓋板和所述內卡環上，所述蝶形彈簧的彈力通過所述蓋板作用在所述顆粒阻尼材料上，使所述顆粒阻尼材料不能自由運動，只可在所述活塞杆的驅動下運動，加大了所述顆粒阻尼材料之間的接觸力，使所述顆粒阻尼材料之間的碰撞、摩擦耗能增加，提高了阻尼器的阻尼力，通過改變所述顆粒阻尼材料的填充量、調節所述蝶形彈簧的彈性力可以調節阻尼力的大小。

優選地，所述活塞杆另一端外側還設有螺旋齒結構，所述螺旋齒結構位於所述顆粒腔內，增大了所述活塞杆與所述顆粒阻尼材料的接觸面積，當所述活塞杆上下運動時，所述螺旋齒結構推動所述顆粒阻尼材料使所述顆粒阻尼材料形成渦流運動，進一步地增大了阻尼器的阻尼力。

優選地，所述阻尼器殼體外壁上設有至少一個與所述安裝腔連通的第一通氣孔，所述容置腔腔壁開有與所述安裝腔連通的第二通氣孔，保證所述阻尼器殼體內部氣壓與外界氣壓相等，使所述容置腔內的壓力不發生變化，不影響所述活塞杆的上下運動。

優選地，所述阻尼器殼體的內壁上設有內環形槽，所述內卡環固定在所述內環形槽。

優選地，所述活塞杆的外壁上固定有外卡環，所述外卡環位於所述安裝腔內，對所述活塞杆的上下運動起限位作用。

優選地，所述活塞杆的外壁上設有外環形槽，所述外卡環固定在所述外環形槽。

優選地，所述阻尼器蓋下表面粘接有與所述第一中心通孔配合的第一橡膠圈，所述蓋板上表面粘接有與所述第二中心通孔配合的第二橡膠圈，起緩衝作用。

優選地，所述顆粒阻尼材料為直徑.～mm的球狀顆粒阻尼材料，所述顆粒阻尼材料的材質為鋼、鉛、銅或鋁中的一種。

優選地，所述阻尼器殼體為空心圓柱體形。

優選地，所述活塞杆與第一中心通孔和第二中心通孔均為間隙配合。

本發明與現有技術相比，具有以下優點：

1、本發明能夠產生較大的阻尼和對阻尼大小進行調節，既適用於周期性振動設備的減振，也適用於衝擊振動設備的減振；

2、本發明結構簡單可靠、製造方便、成本低、減振效果穩定和運用範圍廣。

附圖說明

圖1為本發明螺旋活塞杆顆粒阻尼器的結構示意圖；

圖2為本發明中阻尼器殼體內部的俯視示意圖。

圖中各部件標號如下：

阻尼器殼體1、上開口1a、顆粒腔1b、安裝腔1c、底中心螺孔1d、第一通氣孔1e、內環形槽1f、阻尼器蓋2、第一中心通孔3、活塞杆4、容置腔4a、第二通氣孔4b、外環形槽4c、顆粒阻尼材料5、蓋板6、第二中心通孔6a、內卡環7、蝶形彈簧8、導向杆9、螺旋齒結構10、外卡環11、第一橡膠圈12、第二橡膠圈13。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。

如圖1及圖2所示，本發明螺旋活塞杆顆粒阻尼器，包括設有上開口1a的空心圓柱體形阻尼器殼體1、設有第一中心通孔3的阻尼器蓋2、位於阻尼器殼體1內且一端穿過第一中心通孔3的活塞杆4及填充在阻尼器殼體1內的顆粒阻尼材料5，阻尼器蓋2蓋住上開口1a且與阻尼器殼體1螺紋連接，還包括位於阻尼器殼體1內且將阻尼器殼體1內分隔為顆粒腔1b和安裝腔1c的蓋板6、固定在阻尼器殼體1內壁上的內卡環7及位於蓋板6與內卡環7之間的蝶形彈簧8，阻尼器殼體1底部設有底中心螺孔1d，阻尼器殼體1內設有穿過底中心螺孔1d且與阻尼器殼體1螺紋連接的導向杆9，蓋板6與阻尼器殼體1的內壁間隙配合且設有第二中心通孔6a，活塞杆4的另一端設有容置腔4a且穿過第二中心通孔6a，導向杆9的另一端位於容置腔4a內且與容置腔4a內壁間隙配合，顆粒阻尼材料5填充在顆粒腔1c內，內卡環7和蝶形彈簧8均位於安裝腔1d內，蝶形彈簧8的兩端分別抵在蓋板6和內卡環7上，活塞杆4與第一中心通孔3和第二中心通孔6a均為間隙配合。

如圖1所示，活塞杆4另一端外側還設有螺旋齒結構10，螺旋齒結構10位於顆粒腔1c內，增大了活塞杆4與顆粒阻尼材料5的接觸面積，當活塞杆4上下運動時，螺旋齒結構10推動顆粒阻尼材料5使顆粒阻尼材料5形成渦流運動，進一步地增大了阻尼器的阻尼力。

另外，阻尼器殼體1外壁上設有二個與安裝腔1d連通的第一通氣孔1e，容置腔4a腔壁開有與安裝腔1d連通的第二通氣孔4b，保證阻尼器殼體1內部氣壓與外界氣壓相等，使容置腔4a內的壓力不發生變化，不影響活塞杆4的上下運動。

同時，阻尼器蓋2下表面粘接有與第一中心通孔3配合的第一橡膠圈12，蓋板6上表面粘接有與第二中心通孔6a配合的第二橡膠圈13，起緩衝作用；阻尼器殼體1的內壁上設有內環形槽1f，內卡環7固定在內環形槽1f，活塞杆4的外壁上固定有外卡環11，外卡環11位於安裝腔1d內，活塞杆4的外壁上設有外環形槽4c，外卡環11固定在外環形槽4c，外卡環11對活塞杆4的上下運動起限位作用。

本實施例中，顆粒阻尼材料5為直徑0.2的球狀顆粒阻尼材料，顆粒阻尼材料5的材質為鋼。

本實施例工作時，蝶形彈簧8的彈力通過蓋板6作用在顆粒阻尼材料5上，使顆粒阻尼材料5不能自由運動，只可在活塞杆4的驅動下運動，加大了顆粒阻尼材料5之間的接觸力，使顆粒阻尼材料5之間的碰撞、摩擦耗能增加，提高了阻尼器的阻尼力，通過改變顆粒阻尼材料5的填充量、調節蝶形彈簧8的彈性力可以調節阻尼力的大小。

另外，本實施例中的活塞杆4在隨機械振動系統作上下振動時，驅動顆粒阻尼材料5運動，對於周期性振動，通過活塞杆4與顆粒阻尼材料5的碰撞、摩擦以及顆粒阻尼材料5之間的碰撞、摩擦等作用來耗散機械振動系統的能量，以達到減振的目的；對於衝擊振動，衝擊力在顆粒阻尼材料5中的擴散範圍更廣，使更多的顆粒阻尼材料5產生碰撞及摩擦來耗散機械振動系統的能量，同時，顆粒阻尼材料5之間的碰撞使顆粒阻尼材料5產生微小的彈性變形，具有一定的緩衝作用，達到衝擊減振的目的，由於顆粒阻尼材料5處於阻塞性的半流體狀態，其阻尼較大，故本實施例較現有的活塞式顆粒阻尼器能夠獲得較大的阻尼，既適用於周期性振動設備的減振，也適用於衝擊振動設備的減振。

本發明螺旋活塞杆顆粒阻尼器能夠產生較大的阻尼並可對阻尼大小進行調節，既適用於周期性振動設備的減振，也適用於衝擊振動設備的減振，另外本發明結構簡單可靠、製造方便、成本低、減振效果穩定和運用範圍廣。