一種組合式阻尼器的製作方法

2024-04-12 03:52:05

本發明涉及結構消能減振技術領域，特別涉及一種組合式阻尼器。

背景技術：

結構消能減振技術是振動控制中應用較為廣泛的一種技術，通過在結構的適當位置安裝合適的消能減振裝置，利用這些裝置耗散外界輸入的能量，減小結構的振動反應，這是一種積極、主動的抗振對策。

目前，各類耗能組織的研究取得了很大的進展，主要分為速度相關型、位移相關型，其中速度相關型消能器主要有各類粘滯阻尼消能器和粘彈性阻尼消能器等，位移相關型消能器主要指各類金屬屈服消能器和摩擦消能器，這些阻尼器均是通過自身被動耗散或吸收振動能量而減輕結構由于振動帶來的動力反應。粘滯阻尼器是消能減振技術中的一種重要形式，這種類型的裝置一般由缸體、活塞、阻尼孔、粘滯流體阻尼材料和導杆等部分組成，活塞上有適量小孔稱為阻尼孔，缸筒內裝滿粘滯流體阻尼材料。當活塞與缸筒之間發生相對運動時，由於活塞前後的壓力差是流體阻尼材料從阻尼孔中通過，從而產生阻尼力，通過耗能的作用達到減小結構振動(例如地震)反應的目的。

常規的粘滯阻尼器為直線活塞式的布局形式，這是一種高效且被廣泛使用的布局形式，粘滯阻尼器能夠提供較大的阻尼，可以有效地減小結構的振動，且不會提供附加的剛度，但是粘滯阻尼器為速度相關型的阻尼器，即對速度的敏感性較大，在使用的過程中，若要獲得較大的阻尼力，我們需要將該類阻尼設置於結構層間速度較大的質點(層節點)之間以取得更好的減振效果。

因此，設計一種阻尼力可控且高效的新型阻尼器，是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種組合式阻尼器，能夠不僅提高了阻尼器的適用性，滿足了阻尼器在不同的剪切速度和阻尼力環境下的使用要求，也降低了阻尼器製造高速高阻尼環境的難度。

為解決上述技術問題，本發明提供一種組合式阻尼器，包括直線阻尼部件、旋轉阻尼部件和連接部件；所述直線阻尼部件的輸入端與振動源相連，以使所述直線阻尼部件吸收振動能量做直線位移運動；所述直線阻尼部件的輸出端通過所述連接部件與所述旋轉阻尼部件連接，所述直線阻尼部件的直線位移轉化為所述旋轉阻尼部件周向旋轉運動，以使所述旋轉阻尼部件吸收所述振動源的振動能量，且所述旋轉阻尼力部件內部設有可調節機構，以調整組合的轉化比例實現阻尼力可控。

優選地，所述旋轉阻尼部件包括旋轉阻尼密封蓋、旋轉阻尼外缸、旋轉阻尼柵欄、旋轉阻尼密封缸和螺旋導杆，所述螺旋導杆的輸入端與所述連接部件相連，所述旋轉阻尼柵欄嵌套在所述螺旋導杆上，且所述螺旋導杆外圓周上設置有螺距可變的內凹螺紋，以調整各所述旋轉阻尼柵欄形成的阻尼力，所述旋轉阻尼柵欄設置在所述旋轉阻尼外缸內，所述螺旋導杆貫穿所述旋轉阻尼外缸，所述旋轉阻尼密封蓋設置在所述螺旋導杆的輸出端，所述旋轉阻尼密封蓋開設的通孔內壁與所述螺旋導杆周向側壁緊貼，且所述旋轉阻尼密封缸與所述旋轉阻尼外缸形成第一腔室，所述第一腔室內填充阻尼流體材料。

優選地，所述旋轉阻尼柵欄中心的旋轉軸為空心結構，且所述空心結構上設有導向鍵，所述導向鍵與所述螺旋導杆配合。

優選地，所述旋轉阻尼柵欄的周向設置有用於增大所述阻尼流體材料剪切面積的內凹結構。

優選地，所述旋轉阻尼密封蓋上設有密封氈圈，所述密封氈圈嵌套在所述螺旋導杆的輸出端，且固定在所述旋轉阻尼密封蓋的通孔內壁上。

優選地，所述旋轉阻尼外缸內設有用於防止其內的所述阻尼流體材料滲漏的密封墊圈。

優選地，所述直線阻尼部件包括直線阻尼活塞杆、直線阻尼密封缸、直線阻尼柵欄、直線阻尼外缸和直線阻尼密封蓋；所述直線阻尼活塞杆的輸入端與所述振動源相連，所述直線阻尼活塞杆的輸出端於所述連接部件相連，所述直線阻尼柵欄嵌套在所述直線阻尼活塞杆上，且所述直線阻尼柵欄設置在所述直線阻尼外缸內，所述直線阻尼活塞杆貫穿所述直線阻尼外缸，所述直線阻尼密封缸設置在所述直線阻尼活塞杆的輸入端，所述直線阻尼密封蓋開設的通孔內壁與所述直線阻尼活塞杆周向側壁緊貼，所述直線阻尼密封蓋設置在所述直線阻尼密封缸端部，且所述直線阻尼外缸與所述直線阻尼密封缸形成第二腔室，所述第二腔室內填充阻尼流體材料。

優選地，所述直線阻尼柵欄上設有沿周向且呈對稱分布的阻尼孔，以在所述直線阻尼活塞杆做往復的直線運動時，使所述直線阻尼柵欄和所述阻尼流體材料形成相對運動產生阻尼力。

優選地，所述直線阻尼活塞杆上設有用於限位滑動的直線限位滑塊。

優選地，所述直線阻尼外缸內設有用於防止其內的所述阻尼流體材料滲漏的密封墊圈。

優選地，所述直線阻尼密封蓋上設有密封氈圈，所述密封氈圈嵌套在所述直線阻尼活塞杆的輸入端，且固定在所述直線阻尼密封蓋的通孔內壁上。

優選地，所述連接部件包括聯軸器，且所述聯軸器一端與所述直線阻尼活塞杆的輸出端相連，另一端與所述螺旋導杆的輸入端相連。

優選地，還包括設置在所述連接部件上、用於連接固定的連接加強筋，以及用於將所述直線阻尼部件和所述旋轉阻尼部件固定的固定底板。

本發明所提供的組合式阻尼器，主要包括直線阻尼部件、旋轉阻尼部件和連接部件。其中，直線阻尼部件的輸入端與振動源相連，以使直線阻尼部件吸收振動能量做直線位移運動，直線阻尼部件的輸出端通過連接部件與旋轉阻尼部件連接，直線阻尼部件的直線位移轉化為旋轉阻尼部件周向旋轉運動，以使旋轉阻尼部件吸收振動源的振動能量，並且旋轉阻尼力部件內部設有可調節機構，如此，通過調整組合的轉化比例，從而實現阻尼力可控。在應用本發明所提供的組合式阻尼器時，不僅提高了阻尼力的調整範圍，提高了阻尼器的適用性，滿足了阻尼器在不同的剪切速度和阻尼力環境下的使用要求，也降低了阻尼器製造高速高阻尼環境的難度，增強了阻尼力的可調整性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明所提供的一種具體實施方式的整體結構示意圖；

圖2為圖1所示的直線阻尼活塞杆和直線阻尼柵欄裝配圖；

圖3為圖1所示的旋轉阻尼柵欄結構圖。

其中，圖1-圖3中：

1—直線阻尼活塞杆，101—直線限位滑塊，102—阻尼孔，2—直線阻尼密封蓋，3—直線阻尼密封缸，4—直線阻尼柵欄，5—直線阻尼外缸，6—連接部件，7—旋轉阻尼密封蓋，8—旋轉阻尼外缸，9—旋轉阻尼柵欄，901—導向鍵，902—內凹結構，10—旋轉阻尼密封缸，11—螺旋導杆。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

請參考圖1，圖1為本發明所提供的一種具體實施方式的整體結構示意圖。

在本發明所提供的一種具體實施方式中，組合式阻尼器主要包括直線阻尼部件、旋轉阻尼部件和連接部件6。

其中，直線阻尼部件的輸入端與振動源相連，以使直線阻尼部件吸收振動能量做直線位移運動，直線阻尼部件的輸出端通過連接部件6與旋轉阻尼部件連接，直線阻尼部件的直線位移轉化為旋轉阻尼部件周向旋轉運動，以使旋轉阻尼部件吸收振動源的振動能量，並且旋轉阻尼力部件內部設有可調節機構，如此，通過調整組合的轉化比例，從而實現阻尼力可控。

為了優化上述實施例中直線阻尼部件消能減振效果，直線阻尼部件具體包括直線阻尼活塞杆1、直線阻尼密封缸2、直線阻尼柵欄4、直線阻尼外缸5和直線阻尼密封蓋2。其中，直線阻尼活塞杆1的輸入端與振動源相連，直線阻尼活塞杆1的輸出端於連接部件6相連，直線阻尼柵欄4嵌套在直線阻尼活塞杆1上，且直線阻尼柵欄4設置在直線阻尼外缸5內，直線阻尼活塞杆1貫穿直線阻尼外缸5，直線阻尼密封缸3設置在直線阻尼活塞杆1的輸入端，直線阻尼密封蓋2開設的通孔內壁與直線阻尼活塞杆1周向側壁緊貼，直線阻尼密封蓋2設置在直線阻尼密封缸2端部，直線阻尼密封缸3和直線阻尼外缸5為圓柱腔型，通過連接螺紋緊密連接在一起，如此，直線阻尼密封蓋2與直線阻尼密封缸3形成第二腔室，並且將第二腔室內填充阻尼流體材料，使用時直線阻尼活塞杆1連接在振動源的一端，吸收振動源的一部分振動能量，並轉化為直線阻尼柵欄4與阻尼流體的相對運動，在這個運動的過程中產生的粘滯阻尼力消耗了一部分的振動能量。其中，阻尼流體材料優選為牛頓流體材料。

進一步地，直線阻尼活塞杆1上帶有直線限位滑塊101，起到限位滑動的作用。直線阻尼活塞杆1的中部為直線阻尼柵欄4，直線阻尼柵欄4上設有沿周向且呈對稱分布的阻尼孔102，在直線阻尼活塞杆1做往復的直線運動時，直線阻尼柵欄4和阻尼流體材料形成相對運動，從而產生粘滯阻尼力，該粘滯阻尼力能夠消耗了一部分的振動能量。

基於此，直線阻尼密封缸3和直線阻尼外缸5為圓柱腔型，通過連接螺紋緊密連接在一起，直線阻尼密封缸3內有密封墊圈，防止阻尼流體滲漏。同時，直線密封蓋2內圈帶有密封氈圈，帶有用於限位的滑槽，配合直線阻尼活塞杆1做穩定的活塞運動而不會發生阻尼流體的洩漏。在直線密封蓋2上設置有四個沉頭通孔，通過緊固螺釘固定在直線阻尼外缸5的缸體上，即有加固密封的作用，又防止直線阻尼活塞杆1在阻尼力作用下發生旋轉，起到限位的作用。

為了優化上述實施例中旋轉阻尼部件消能減振效果，旋轉阻尼部件具體包括旋轉阻尼密封蓋7、旋轉阻尼外缸8、旋轉阻尼柵欄9、旋轉阻尼密封缸10和螺旋導杆11。其中，螺旋導杆11的輸入端與連接部件611相連，旋轉阻尼柵欄9嵌套在螺旋導杆11上，且螺旋導杆11外圓周上設置有螺距可變的內凹螺紋，旋轉阻尼柵欄9設置在旋轉阻尼外缸8內，螺旋導杆11貫穿所述旋轉阻尼外缸8，旋轉阻尼密封蓋7設置在螺旋導杆11的輸出端，旋轉阻尼密封蓋7開設的通孔內壁與螺旋導杆11的周向側壁緊貼，且旋轉阻尼密封缸10與旋轉阻尼外缸8形成第一腔室，所述第一腔室內填充阻尼流體材料。在螺旋導杆11的作用下，將往復運動產生的位移傳遞到給導向鍵901，通過導向鍵901和螺旋導杆11外圓周上的內螺紋的配合，將直線位移轉化為旋轉阻尼柵欄9的圓周旋轉運動，由離心運動的原理可知，在圓周線上的切向速度最大，即在旋轉阻尼柵欄9圓周末端，旋轉阻尼柵欄9和阻尼流體的相對運動速度高，會產生較大的粘滯阻力，達到消耗大部分振動能量的目的，同時，較大旋轉的半徑可以獲得更大的切向剪切速度，高速高阻尼的剪切環境更容易產生較大的粘滯阻力。

旋轉阻尼缸體的外形和連接的方式與直線阻尼的缸體連接相同，即旋轉阻尼密封缸10和旋轉阻尼外缸8為圓柱腔型，通過連接螺紋緊密連接在一起，旋轉阻尼外缸8的輸入端和輸出端均設有密封墊圈，防止阻尼流體滲漏。同時，旋轉密封蓋7內圈帶有密封氈圈，配合旋轉阻尼活塞杆11做穩定的活塞運動而不會發生阻尼流體的洩漏。在旋轉阻尼密封缸10上設置有四個沉頭通孔，通過緊固螺釘固定在旋轉阻尼外缸8的缸體上。

進一步地，在螺旋導杆11的外圓周上設置有螺距可變的內凹螺紋，通過與旋轉阻尼柵欄9上的導向鍵901配合將振動產生的直線位移轉化為圓周旋轉，若直線位移的變化速度一定，在將直線位移轉化為圓周旋轉的過程中，可以通過改變螺旋導杆11的可變螺距來調整旋轉阻尼柵欄9的轉速，在半徑不變的情況下，通過減小螺距的長度，可以獲得較大的轉速。另外，螺距的在變化的過程中，要始終保持導向鍵901與螺紋斜面的角度大於螺旋角，避免產生自鎖的現象。為保證直線位移速度和旋轉速度的比例轉換和螺旋導杆11的通用性，螺距設置為多種可選的螺距，通過更換不同的螺距的螺旋導杆11，可以得到不同的直線位移速度和旋轉速度的轉化比例，通過調整這一比例達到控制阻尼力的效果。

基於此，通過設置旋轉阻尼柵欄9，增大了旋轉阻尼柵欄9和阻尼流體的接觸面積，在直線阻尼柵欄4、旋轉阻尼柵欄9分別和第一腔室、第二腔室壁的距離相同的情況下，剪切速度越大，垂直相對運動方向的速度梯度也就越大，在粘滯係數不變的情況下，極大地提高了旋轉阻尼柵欄9的粘滯阻尼力，有利於提高該組合式阻尼器的總阻尼力，不僅擴大了該組合式阻尼器的阻尼力調整範圍，增強其適用性，還提升了該組合式阻尼器消能減振的效率。當然，還可以在旋轉阻尼柵欄4的周向設置有向內凹結構902，該內凹結構902能夠增大了旋轉阻尼柵欄4與阻尼流體的剪切面積。

在關於旋轉阻尼柵欄9的一種優選實施例中，旋轉阻尼柵欄9的中心旋轉軸為空心結構，其空心內腔設置有凸起的導向鍵901，配合螺旋導杆11將直線的振動位移轉化為圓周旋轉運動，導向鍵901具有足夠的強度抵抗來自螺旋導杆11的運動碰撞，導向鍵11為圓柱形狀，減小與螺旋導杆11螺紋斜面的接觸面積，減小摩擦力。同時，在螺旋導杆11和導向鍵901的配合空間處浸潤有充分的潤滑液，在運動的過程中具有極小的摩擦損耗和剛度碰撞強度。

在關於連接部件6的一種優選實施方式中，連接部件6包括聯軸器，聯軸器一端與直線阻尼活塞杆1的輸出端相連，另一端與螺旋導杆11的輸入端相連，該聯軸器將直線阻尼活塞杆1與螺旋導杆11連接，使得直線阻尼活塞杆1的直線位移有效傳遞。

為了提高連接部件6的結構穩定性，在連接部件6的外部設置連接加強筋，連接加強筋一端與直線阻尼外缸5外壁固定，另一端固定在旋轉阻尼外缸8端面上，如此，將連接部件6緊固在直線阻尼部件和旋轉阻尼部件之間。同時，為了方便將連接部件6與直線阻尼部件和旋轉阻尼部件安裝固定，在連接部件6的另一端與旋轉阻尼外缸8端面連接處增設固定底板。

綜上所述，本實施例所提供的組合式阻尼器主要包括直線阻尼部件、旋轉阻尼部件和連接部件6。其中，直線阻尼部件的輸入端與振動源相連，以使直線阻尼部件吸收振動能量做直線位移運動，直線阻尼部件的輸出端通過連接部件6與旋轉阻尼部件連接，直線阻尼部件的直線位移轉化為旋轉阻尼部件周向旋轉運動，以使旋轉阻尼部件吸收振動源的振動能量，並且旋轉阻尼力部件內部設有可調節機構，如此，通過調整組合的轉化比例，從而實現阻尼力可控。在應用本發明所提供的組合式阻尼器時，不僅提高了阻尼力的調整範圍，提高了阻尼器的適用性，滿足了阻尼器在不同的剪切速度和阻尼力環境下的使用要求，也降低了阻尼器製造高速高阻尼環境的難度，增強了阻尼力的可調整性。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。