CN101509534A - 基于形状记忆合金补偿器的单出杆流体阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于形状记忆合金补偿器的单出杆流体阻尼器。它包括活塞、缸壳、缸体、形状记忆合金弹簧、可浮动活塞、密封圈和活塞杆，活塞、缸体、形状记忆合金弹簧和可浮动活塞均设置在缸壳内，形状记忆合金弹簧设置在缸壳底部并连接可浮动活塞，密封圈设置在缸壳上端开口处，活塞杆连接活塞并穿过密封圈伸出缸壳，活塞上带或不带有线圈，缸体内设置有磁流变液或粘滞流体。本发明可以补偿单出杆流体阻尼器的因活塞杆进出缸体而造成的体积差，可对于安装空间有限的结构提供较大的压缩行程。

Description

基于形状记忆合金补偿器的单出杆流体阻尼器

(一)技术领域

本发明涉及一种减振装置，具体涉及一种阻尼器。

(二)背景技术

在结构中设置阻尼耗能元件和吸振系统，耗散结构振动的能量，是减轻结构动力反映的一种重要措施。

流体阻尼器是一类重要的阻尼耗能元件，它通过强迫流体通过活塞与缸体的间隙或活塞上的小孔而产生能量的损耗。

根据灌注液体的种类不同，流体阻尼器可以分为粘滞流体阻尼器和磁流变液阻尼器。

粘滞流体阻尼器是一类传统的阻尼器，它结构简单、性能可靠，但阻尼力不能时时调节，主要应用于被动耗能减振。磁流变液阻尼器是利用磁流变液在磁场作用下的流变特性而设计的一种新型的减振装置，其阻尼力可迅速连续顺逆可调，可实现结构振动的智能化控制。与粘滞流体阻尼器相比，具有更好的控制效果。

根据活塞杆的数量，流体阻尼器可以分为单出杆式和双出杆式。与双出杆式阻尼器相比，单出杆式阻尼器结构紧凑，在有限的安装空间内可以提供较大的行程。单出杆流体阻尼器的一个重要部件是用于补偿活塞杆进出缸体造成缸体内部的体积差的蓄能器。目前，蓄能器主要有气囊式和弹簧式两种。与气囊式相比，弹簧蓄能器具有结构简单、可靠性高、耐久性好等优点。

应用普通高强钢制成的传统的弹簧蓄能器存在着如下的问题，当弹簧的刚度比较小的时候，会造成阻尼力的卸载而降低阻尼器的能耗；当弹簧的刚度比较大的时候，活塞杆的推进会增大缸体内的压力而造成密封圈的失效。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种可以补偿单出杆流体阻尼器的因活塞杆进出缸体而造成的体积差的补偿的基于形状记忆合金补偿器的单出杆流体阻尼器。

本发明的目的是这样实现的：它包括活塞、缸壳、缸体、形状记忆合金弹簧、可浮动活塞、密封圈和活塞杆，活塞、缸体、形状记忆合金弹簧和可浮动活塞均设置在缸壳内，形状记忆合金弹簧设置在缸壳底部并连接可浮动活塞，密封圈设置在缸壳上端开口处，活塞杆连接活塞并穿过密封圈伸出缸壳。

本发明还有这样一些技术特征：

1、所述的形状记忆合金弹簧的材质是形状记忆合金，形状为螺旋型、钢片型或扭曲型；

2、所述的缸体内设置有粘滞流体或磁流变液，对于粘滞流体，缸体内设置有粘滞流体；对于磁流变阻尼器，缸体内设置有磁流变液，且活塞上带有线圈；

3、所述的可浮动活塞在缸壳内能够上下浮动。

本发明是应用具有超弹性特征的形状记忆合金弹簧来取代传统的高强钢材制成的弹簧，弹簧可以是各种形状，只要是能够在阻尼器内部产生蓄能的作用即可，包括螺旋型、钢片型、扭曲等等；阻尼器可以是磁流变阻尼器，也可以是普通的粘滞流体阻尼器，对于普通的粘滞流体阻尼器，活塞上是没有线圈的；而对于磁流变液阻尼器，活塞上需要有线圈。

本发明提供的是一种用于振动控制的流体阻尼器，此阻尼器可对于安装空间有限的结构提供较大的压缩行程，同时可以补偿单出杆流体阻尼器的因活塞杆进出缸体而造成的体积差。

(四)附图说明

图1为单出杆磁流变阻尼器结构示意图；

图2为形状记忆合金应力—应变曲线图；

图3为单出杆粘滞流体阻尼器结构示意图。

(五)具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明：

实施例1：

结合图1，本实施例包括活塞1、缸壳2、缸体3、形状记忆合金弹簧4、可浮动活塞5、密封圈6和活塞杆7，活塞1、缸体3、形状记忆合金弹簧4和可浮动活塞5均设置在缸壳2内，形状记忆合金弹簧4设置在缸壳2底部并连接可浮动活塞5，密封圈6设置在缸壳2上端开口处，活塞杆7连接活塞1并穿过密封圈6伸出缸壳2，活塞1上带有线圈，缸体3内设置有磁流变液。

本实施例的工作过程为：

1，当活塞1向缸体内推进时，压入缸体内的活塞杆7的体积需要通过形状记忆合金弹簧4的压缩来平衡；活塞1推进量越大，形状记忆合金弹簧4产生的压缩也越大；

2，压缩弹簧产生的反力会通过可浮动活塞5传递到缸体内的磁流变液3。当磁流变液3的压力增加到一定程度的时候，阻尼器的密封圈6就会破坏。由于普通高强钢材制成的弹簧产生的压缩反力正比于弹簧的压缩量，因此，普通高强钢材制成的弹簧，无法提供较大的压缩量，也就是说，阻尼器不能产生较大的压缩行程；

3，形状合金具有非常大的弹性，其典型的应力应变曲线如图2所示。图中曲线表明，在小应变下，形状记忆合金为线性弹性变形。随着应变的增加，形状记忆合金的应力不再增加，产生类似于塑性的屈服(ab段)，但卸载后，形状记忆合金却还可以恢复到原来的形状而不产生塑性残余变形。形状记忆合金的最大弹性变形量可以达到8％左右；

4，利用形状记忆合金制成的弹簧，当压缩量达到一定数值以后，合金会产生类似于塑性的屈服平台(ab段)，此时，变形量虽然增加，但弹簧反力并不提高。当卸载后，形状记忆合金并不象普通钢材那样残留变形，而是能够回复到原来的形状。也就是说，形状记忆合金弹簧的变形和阻尼力并不成完全的线性关系。当活塞杆拉出后，由于弹簧还处在弹性阶段，弹簧还能够回复自身的形状。

实施例2：

结合图3，本实施例包括活塞1、缸壳2、缸体3、形状记忆合金弹簧4、可浮动活塞5、密封圈6和活塞杆7，活塞1、缸体3、形状记忆合金弹簧4和可浮动活塞5均设置在缸壳2内，形状记忆合金弹簧4设置在缸壳2底部并连接可浮动活塞5，密封圈6设置在缸壳2上端开口处，活塞杆7连接活塞1并穿过密封圈6伸出缸壳2，缸体3内设置有粘滞流体。

本实施例的工作过程为：

1，当活塞1向缸体内推进时，压入缸体内的活塞杆7的体积需要通过形状记忆合金弹簧4的压缩来平衡；活塞1推进量越大，形状记忆合金弹簧4产生的压缩也越大；

2，压缩弹簧产生的反力会通过可浮动活塞5传递到缸体内的粘滞流体3。当粘滞流体3的压力增加到一定程度的时候，阻尼器的密封圈6就会破坏。由于普通高强钢材制成的弹簧产生的压缩反力正比于弹簧的压缩量，因此，普通高强钢材制成的弹簧，无法提供较大的压缩量，也就是说，阻尼器不能产生较大的压缩行程；

3，形状合金具有非常大的弹性，其典型的应力应变曲线如图2所示。图中曲线表明，在小应变下，形状记忆合金为线性弹性变形。随着应变的增加，形状记忆合金的应力不再增加，产生类似于塑性的屈服(ab段)，但卸载后，形状记忆合金却还可以恢复到原来的形状而不产生塑性残余变形。形状记忆合金的最大弹性变形量可以达到8％左右；

4，利用形状记忆合金制成的弹簧，当压缩量达到一定数值以后，合金会产生类似于塑性的屈服平台(ab段)，此时，变形量虽然增加，但弹簧反力并不提高。当卸载后，形状记忆合金并不象普通钢材那样残留变形，而是能够回复到原来的形状。也就是说，形状记忆合金弹簧的变形和阻尼力并不成完全的线性关系。当活塞杆拉出后，由于弹簧还处在弹性阶段，弹簧还能够回复自身的形状。

Claims (8)

1、一种基于形状记忆合金补偿器的单出杆流体阻尼器，它包括活塞、缸壳、缸体、可浮动活塞、密封圈和活塞杆，其特征在于它还包括形状记忆合金弹簧，活塞、缸体、形状记忆合金弹簧和可浮动活塞均设置在缸壳内，形状记忆合金弹簧设置在缸壳底部并连接可浮动活塞，密封圈设置在缸壳上端开口处，活塞杆连接活塞并穿过密封圈伸出缸壳，缸体内设置有流体。

2、根据权利要求1所述的基于形状记忆合金补偿器的单出杆流体阻尼器，其特征在于所述的形状记忆合金弹簧的材质是形状记忆合金，形状为螺旋型、钢片型或扭曲型。

3、根据权利要求1或2所述的基于形状记忆合金补偿器的单出杆流体阻尼器，其特征在于所述的缸体内设置有粘滞流体。

4、根据权利要求1或2所述的基于形状记忆合金补偿器的单出杆流体阻尼器，其特征在于所述的缸体内设置有磁流变流体。

5、根据权利要求1或2所述的基于形状记忆合金补偿器的单出杆流体阻尼器，其特征在于所述的可浮动活塞在缸壳内能够上下浮动。

6、根据权利要求3所述的基于形状记忆合金补偿器的单出杆流体阻尼器，其特征在于所述的可浮动活塞在缸壳内能够上下浮动。

7、根据权利要求4所述的基于形状记忆合金补偿器的单出杆流体阻尼器，其特征在于所述的可浮动活塞在缸壳内能够上下浮动。

8、根据权利要求4所述的基于形状记忆合金补偿器的单出杆流体阻尼器，其特征在于所述的缸体内设置有磁流变流体，活塞上带有线圈。

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