CN102562905B - 转动流体阻尼器 - Google Patents

Abstract

一种转动流体阻尼器，该转动流体阻尼器包括相互独立的上下两部分，该转动流体阻尼器上部分包括：上部圆盘法兰（1）、第一永磁铁块(7)、第一压块(5)，第一永磁铁块(7)通过第一压块（5）固定在上部圆盘法兰（1）内；该转动流体阻尼器下部分包括：圆盘（20）、与圆盘（20）相对设置的下部圆盘法兰（13）、将圆盘（20）与下部圆盘法兰（13）无泄漏连接的液压缸（11），下部圆盘法兰（13）、圆盘（20）和液压缸（11）组成封闭式无泄漏空间，阻尼液（8）充满该封闭式无泄漏空间；利用磁力推动阻尼器中的叶片转动，当叶片转动时，阻尼液流过叶片上的小圆通孔，阻尼液流过叶片上的小圆通孔（阻尼孔）时耗能，起到振动控制的效果。

Description

转动流体阻尼器

技术领域

本发明提出一种转动流体阻尼器，属于结构振动控制领域。

背景技术

转动流体阻尼器是一种有效的结构阻尼器，但转动流体阻尼器在工作过程中存在转动流体阻尼器内流体渗漏的可能，因此在不允许漏液的场合，转动流体阻尼器的使用就受到了限制。如果要在不允许漏液的场合使用转动流体阻尼器，那么就需要一种无泄漏转动流体阻尼器。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种无泄漏转动流体阻尼器，特别适用于不允许漏液时的结构振动控制。

技术方案：本发明利用流体运动耗能提供阻尼，选用非磁性材料、阻尼液、永磁铁块作为该转动流体阻尼器的基本材料，阻尼液充满封闭式液压缸内。具体利用磁力推动转动叶片运动，当转动叶片运动时，阻尼液穿过转动叶片上的小圆通孔（阻尼孔）起到耗散结构振动能量效果。

    该转动流体阻尼器包括相互独立的上下两部分，该转动流体阻尼器上部分包括：上部圆盘法兰、第一永磁铁块、第一压块，第一永磁铁块通过第一压块固定在上部圆盘法兰内；

该转动流体阻尼器下部分包括：圆盘、与圆盘相对设置的下部圆盘法兰、将圆盘与下部圆盘法兰无泄漏连接的液压缸，下部圆盘法兰、圆盘和液压缸组成封闭式无泄漏空间，阻尼液充满该封闭式无泄漏空间；

该转动流体阻尼器下部分还包括转动叶片、圆轴、空心圆轴、固定叶片、第二永磁铁块、第二压块；空心圆轴套在圆轴上，空心圆轴与圆轴光滑接触，圆轴的下端面与下部圆盘法兰无泄漏连接，圆轴的上端面与圆盘的外表面齐平且无泄漏连接；空心圆轴的上端面与圆盘的下表面光滑接触，空心圆轴的下端面与下部圆盘法兰的上表面光滑接触；转动叶片一侧与空心圆轴连接，转动叶片另一侧与液压缸光滑接触，转动叶片的上端面与圆盘的下表面光滑接触，转动叶片的下端面与下部圆盘法兰的上表面光滑接触；固定叶片一侧与液压缸连接，固定叶片的另一侧与空心圆轴光滑接触，固定叶片的上端面与圆盘的下表面光滑接触，固定叶片的下端面与下部圆盘法兰的上表面光滑接触；第二永磁铁块通过第二压块固定在转动叶片内，小圆通孔沿转动叶片的高度方向分布。

转动叶片和固定叶片都为扇形结构，转动叶片的内半径等于空心圆轴的外半径，固定叶片的外半径等于液压缸的内半径，转动叶片在液压缸里关于空心圆轴的一外圆周线均布，固定叶片在液压缸里关于液压缸的一内圆周线均布，每片转动叶片处于两片固定叶片的中间。

上部圆盘法兰的轴线、圆盘的的轴线、下部圆盘法兰、液压缸的轴线、空心圆轴的轴线与圆轴的轴线重合；第一永磁铁块所受力系的作用线简化到空心圆轴一点时，主矢的作用线与空心圆轴的轴线重合，主矩的作用面与空心圆轴的轴线垂直；第二永磁铁块所受力系的作用线简化到空心圆轴一点时，主矢的作用线与空心圆轴的轴线重合，主矩的作用面与空心圆轴的轴线垂直。

小圆通孔能改设在固定叶片上，并沿固定叶片的高度方向分布。

在转动叶片上开有小圆通孔时，在固定叶片上同时开有与小圆通孔相同要求的小圆通孔，即固定叶片上的小圆通孔沿固定叶片的高度方向分布。

使用时，上部圆盘法兰（或下部圆盘法兰）通过螺栓固定在转动体上，下部圆盘法兰（或上部圆盘法兰）通过螺栓固定在静止的基础上。

有益效果：液压缸、下部圆盘法兰、圆盘组成无泄漏密闭空间，转动叶片由磁力推动在此密闭空间绕圆轴转动，当转动叶片转动时，阻尼液流过转动叶片上的小圆通孔，阻尼液流过转动叶片上的小圆通孔时耗能，起到抑制振动的效果。由于转动叶片仅在无泄漏密闭空间内运动，且没有使用动密封，该转动流体阻尼器不会出现一般转动流体阻尼器在振动控制过程中的漏液现象。

附图说明

图1是转动流体阻尼器的正视剖视结构示意图；

图2是图1中上部圆盘法兰1的仰视图；

图3是图2中上部圆盘法兰1的A－A向剖视结构示意图；

图4是图1中安装有第一永磁铁块7的上部圆盘法兰1的A－A向剖视图；

图5是图1中转动流体阻尼器的下部分的C—C向俯视剖视示意图；

图6是转动叶片10的俯视图；

图7是图4中转动叶片10的B－B向剖视结构示意图；

图8是图4中安装有第二永磁铁块21和第二压块18的转动叶片10的B－B向剖视结构示意图；

图9是图3中第一T形柱状槽23的结构示意图；

图10是图5中第二T形柱状槽24的结构示意图；

以上的图中有：上部圆盘法兰1，第一螺栓孔2，第一螺栓3，第一光孔4，第一压块5，第一螺纹孔6，第一永磁铁块7，阻尼液8，小圆通孔9，转动叶片10，液压缸11，第二螺栓孔12，下部圆盘法兰13，圆轴14，空心圆轴15，第二光孔16，第二螺栓17，第二压块18，第二螺纹孔19，圆盘20，第二永磁铁块21，固定叶片22，第一T形柱状槽23，第二T形柱状槽24，第一T形柱状槽23的上部宽度较小的柱状槽25，第一T形柱状槽23的下部宽度较大的柱状槽26，第二T形柱状槽24的上部宽度较大的柱状槽27，第二T形柱状槽24的下部宽度较小的柱状槽28。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

本发明提出一种转动流体阻尼器，利用磁力推动阻尼器中的转动叶片运动，当转动叶片运动时，阻尼液流过转动叶片上的小圆通孔（阻尼孔），阻尼液流过转动叶片上的小圆通孔（阻尼孔）时耗能，起到控制振动的效果。

对本发明的实施例的下列说明实质上仅仅是示例性的，并且目的绝不在于限制本发明的应用或使用。

该转动流体阻尼器转动叶片10的上表面有第二T形柱状槽24，第二T形柱状槽24由第二T形柱状槽24的下部宽度较小的柱状槽28和第二T形柱状槽24的上部宽度较大的柱状槽27组成；第二柱状永磁铁块21的形状与第二T形柱状槽24下部宽度较小的柱状槽28的形状相同，第二柱状永磁铁块21的尺寸与第二T形柱状槽24下部宽度较小的柱状槽28的尺寸相同；第二柱状永磁铁块21置于第二T形柱状槽24下部宽度较小的柱状槽28内，第二柱状永磁铁块21的下表面与第二T形柱状槽24下表面贴合，即第二柱状永磁铁块21的下表面与第二T形柱状槽24下部宽度较小的柱状槽28的下表面贴合；第二柱状永磁铁块21的磁极在上下两个端面；第二柱状压块18的形状与第二T形柱状槽24上部宽度较大的柱状槽27的形状相同，第二柱状压块18的尺寸与第二T形柱状槽24上部宽度较大的柱状槽27的尺寸相同；第二螺纹孔19沿第二T形柱状槽24上部宽度较大的柱状槽27的一圆周线均布；第二光孔16沿第二柱状压块18的一圆周线均布；第二柱状压块18置于第二T形柱状槽24上部宽度较大的柱状槽27内，第二柱状压块18的下表面与第二柱状永磁铁块21的上表面贴合，第二柱状压块18的上表面与转动叶片10的上表面齐平；第二柱状压块18上的第二光孔16的数量与转动叶片10的第二T形柱状槽24的第二螺纹孔19的数量相同，第二柱状压块18上的第二光孔16的轴线与转动叶片10的第二T形柱状槽24的第二螺纹孔19的轴线重合；第二螺栓17的带螺纹端穿过第二光孔16拧入第二螺纹孔19，第二螺栓17拧紧时，第二螺栓17将第二柱状压块18压紧；小圆通孔9沿转动叶片10高度方向分布，小圆通孔9不得与第二T形柱状槽24接触；上部圆盘法兰1的下表面有第一T形柱状槽23，第一T形柱状槽23由第一T形柱状槽23上部宽度较小的柱状槽25和第一T形柱状槽23下部宽度较大的柱状槽26组成；第一柱状永磁铁块7的形状与第一T形柱状槽23上部宽度较小的柱状槽25的形状相同，第一柱状永磁铁块7的尺寸与第一T形柱状槽23上部宽度较小的柱状槽25的尺寸相同；第一柱状永磁铁块7置于第一T形柱状槽23上部宽度较小的柱状槽25内，第一柱状永磁铁块7的上表面与第一T形柱状槽23的上表面贴合，即第一柱状永磁铁块7的上表面与第一T形柱状槽23上部宽度较小的柱状槽25的上表面贴合；第一柱状永磁铁块7的两个磁极在上下两个端面；第一柱状压块5的形状与第一T形柱状槽23下部宽度较大的柱状槽26的形状相同，第一柱状压块5的尺寸与第一T形柱状槽23下部宽度较大的柱状槽26的尺寸相同；第一螺纹孔6沿第一T形柱状槽23下部宽度较大的柱状槽26的一圆周线均布；在第一柱状压块5的一圆周线均布第一光孔4；第一柱状压块5置于第一T形柱状槽23下部宽度较大的柱状槽26内，第一柱状压块5的上表面与第一柱状永磁铁块7的下表面贴合，第一柱状压块5的下表面与上部圆盘法兰1的下表面齐平；第一柱状压块5上的第一光孔4的数量与上部圆盘法兰1的第一T形柱状槽23的第一螺纹孔6的数量相同，第一柱状压块5上的第一光孔4的轴线与上部圆盘法兰1的第一T形柱状槽23的第一螺纹孔6的轴线重合；第一螺栓3的带螺纹端穿过第一光孔4拧入第一螺纹孔6，第一栓3拧紧时，第一螺栓3将第一柱状压块5压紧；第一螺栓孔2沿上部圆盘法兰1的一个圆周线均布，第一螺栓孔2分布在第一T形柱状槽23以外；上部圆盘法兰1的轴线、下部圆盘法兰13的轴线、液压缸11的轴线、圆盘20的轴线、空心圆轴15的轴线和圆轴14的轴线重合；下部圆盘法兰13的上表面与液压缸11的下端面无泄漏连接，圆盘20与液压缸11的上端面无泄漏连接，圆轴14下端面与下部圆盘法兰13无泄漏连接，圆轴14的上端面与圆盘20的上端面齐平且无泄漏连接，下部圆盘法兰13与液压缸11、圆盘20和圆轴14封闭出一个充满阻尼液8的封闭式无泄漏空间；第二螺栓孔12沿下部圆盘法兰13上一个圆周线均布，第二螺栓孔12分布在液压缸11外侧；空心圆轴15的内直径略大于圆轴14的直径，具体按照常规液压缸设计要求取值，以保证空心圆轴15的内表面与圆轴14的外表面光滑接触，空心圆轴15套在圆轴14上，空心圆轴15的上端与圆盘20的下表面光滑接触，空心圆轴15的下端与下部圆盘法兰13的上表面光滑接触；转动叶片10为扇形结构，转动叶片10一侧的半径等于空心圆轴15的外半径，且转动叶片10的该侧面与空心圆轴15的外端连接，转动叶片10另一侧的半径略小于液压缸11的内半径，具体按照常规液压缸设计要求取值，以保证转动叶片10的该侧面与液压缸11的内壁光滑接触；转动叶片10的上端面与圆盘20的下表面光滑接触，转动叶片10的下端面与下部圆盘法兰13的上表面光滑接触；固定叶片22为扇形结构，固定叶片22一侧的半径等于液压缸11的内半径，且固定叶片22的该侧面与液压缸11的内壁连接，固定叶片22另一侧的半径略小于空心圆轴15的外半径，具体按照常规液压缸设计要求取值，以保证固定叶片22的该侧面与空心圆轴15光滑连接，固定叶片22的上端面与圆盘20的下表面光滑接触，固定叶片22的下端面与下部圆盘法兰13的上表面光滑接触；转动叶片10在液压缸11里关于空心圆轴15对称分布，固定叶片22在液压缸11里关于圆轴14对称分布；

该阻尼器的各部件除第一柱状永磁铁块7和第二柱状永磁铁块21以外，其它部件都以非铁磁性金属或合金材料（例如铝合金，不锈钢等）制造，第一柱状永磁铁块7和第二柱状永磁铁块21均选取圆柱形永磁铁块。小圆通孔9沿转动叶片10的高度方向均布，转动流体阻尼器具体制造的过程可按下列步骤进行：

第一步：根据振动控制要求，选定上部圆盘法兰1，第一柱状压块5，圆轴14，空心圆轴15，第一柱状永磁铁块7，圆盘20，液压缸11，第二柱状压块18，转动叶片10，第二柱状永磁铁块21，下部圆盘法兰13，固定叶片22， 第一T形柱状槽23和第二T形柱状槽24的尺寸；选定硅油作为阻尼液8；根据振动控制要求，选定第一螺栓孔2，第一光孔4，第一螺纹孔6，第二螺栓孔12，第二光孔16、第二螺纹孔19和小圆通孔9的数量、位置和尺寸。

第二步：将圆轴14的一端焊接在下部圆盘法兰13的上表面，空心圆轴15套在圆轴14上；如图5所示，将两片转动叶片10半径较小的一侧对称焊接在空心圆轴15的外侧面；焊接前后都须保证圆轴14的轴线和下部圆盘法兰13的轴线重合。

第三步：如图5所示，将两片固定叶片22半径较大的一侧对称焊接在液压缸11的内侧面；

第四步：将第二柱状永磁铁块21置于转动叶片10的第二T形柱状槽24的下部宽度较小的柱状槽28内，第二柱状永磁铁块21的磁极南极朝上北极朝下；第二柱状永磁铁块21的下表面与第二T形柱状槽24的下表面贴合，即第二柱状永磁铁块21的下表面与第二T形柱状槽24的下部宽度较小的柱状槽28的下表面贴合；将第二柱状压块18置于第二T形柱状槽24的上部宽度较大的柱状槽27内，第二柱状压块18的下表面与第二柱状永磁铁块21的上表面贴合，第二柱状压块18的上表面与转动叶片10的上表面齐平；将第二柱状压块18上的第二光孔16的轴线与转动叶片10的第二T形柱状槽24上的第二螺纹孔19的轴线对齐（重合），将第二螺栓17的带螺纹端穿过第二光孔16拧入第二螺纹孔19并拧紧，第二螺栓17拧紧时，第二螺栓17将第二柱状压块18压紧。

第五步：将液压缸11套在下部圆盘法兰13上，并保证焊接在液压缸11内侧的固定叶片22与焊接在空心圆轴15外侧的转动叶片关于圆轴14对称，液压缸11的下端面与下部圆盘法兰13的上表面焊接，焊接前后都须保证下部圆盘法兰13的轴线和液压缸11的轴线重合。

第六步：在圆盘20的圆心处钻圆孔a，圆孔a的直径稍大于圆轴14的直径（按常规焊接规范取具体数值），圆孔a的轴线与圆盘20的轴线重合；再在圆盘20上关于圆盘20的轴线对称钻小圆孔b和小圆孔c，小圆孔b和小圆孔c各自的轴线离圆盘20的轴线的距离等于液压缸11的内半径与圆孔a的半径之和的一半，小圆孔b和小圆孔c的半小于液压缸11的内半径减去圆孔a的半径的数值的二分之一。

第七步：将圆轴14的上部穿过第六步所钻圆孔a中，圆盘20的下表面放在液压缸11的上端面上，将液压缸11的上端面与圆盘20的下表面焊接，再将圆轴14的上端面与圆盘20在第六步所钻圆孔a处焊接，焊接前后都须保证液压缸11的轴线、圆盘20的轴线、圆轴14的轴线重合。

第八步：先使用漏斗将硅油作为阻尼液由第六步所钻小圆孔b注满液压缸11，通过小圆孔b和小圆孔c观察阻尼液已经注满液压缸11后，再将第六步所钻小圆孔b和小圆孔c焊接堵死。

第九步：将第一柱状永磁铁块7置于上部圆盘法兰1的第一T形柱状槽23的上部宽度较小的柱状槽25内，第一柱状永磁铁块7的磁极南极朝上北极朝下；第一柱状永磁铁块7的上表面与第一T形柱状槽23的上表面贴合，即第一柱状永磁铁块7的上表面与第一T形柱状槽23的上部宽度较小的柱状槽25的上表面贴合；将第一柱状压块5置于第一T形柱状槽23的下部宽度较大的柱状槽26内，第一柱状压块5的上表面与第一柱状永磁铁块7的下表面贴合，第一柱状压块5的下表面与上部圆盘法兰1的下表面齐平；将第一柱状压块5上的第一光孔4的轴线与上部圆盘法兰1的第一T形柱状槽23的第一螺纹孔6的轴线对齐（重合）；将第一螺栓3的带螺纹端穿过第一光孔4拧入第一螺纹孔6并拧紧，第一螺栓3拧紧时，第一螺栓3将第一柱状压块5压紧。

至此便可实现本发明。

Claims (5)

1.一种转动流体阻尼器，其特征在于：该转动流体阻尼器包括相互独立的上下两部分，该转动流体阻尼器上部分包括：上部圆盘法兰（1）、第一永磁铁块(7)、第一压块(5)，第一永磁铁块(7)通过第一压块（5）固定在上部圆盘法兰（1）内；

该转动流体阻尼器下部分包括：圆盘（20）、与圆盘（20）相对设置的下部圆盘法兰（13）、将圆盘（20）与下部圆盘法兰（13）无泄漏连接的液压缸（11），下部圆盘法兰（13）、圆盘（20）和液压缸（11）组成封闭式无泄漏空间，阻尼液（8）充满该封闭式无泄漏空间；

该转动流体阻尼器下部分还包括转动叶片（10）、圆轴（14）、空心圆轴（15）、固定叶片（22）、第二永磁铁块（21）、第二压块（18）；空心圆轴（15）套在圆轴（14）上，空心圆轴（15）与圆轴（14）光滑接触，圆轴（14）的下端面与下部圆盘法兰（13）无泄漏连接，圆轴（14）的上端面与圆盘（20）的外表面齐平且无泄漏连接；空心圆轴（15）的上端面与圆盘（20）的下表面光滑接触，空心圆轴（15）的下端面与下部圆盘法兰（13）的上表面光滑接触；转动叶片（10）一侧与空心圆轴（15）连接，转动叶片（10）另一侧与液压缸（11）光滑接触，转动叶片（10）的上端面与圆盘（20）的下表面光滑接触，转动叶片（10）的下端面与下部圆盘法兰（13）的上表面光滑接触；固定叶片（22）一侧与液压缸（11）连接，固定叶片（22）的另一侧与空心圆轴（15）光滑接触，固定叶片（22）的上端面与圆盘（20）的下表面光滑接触，固定叶片（22）的下端面与下部圆盘法兰（13）的上表面光滑接触；第二永磁铁块（21）通过第二压块（18）固定在转动叶片（10）内，小圆通孔（9）沿转动叶片（10）的高度方向分布。

2.根据权利要求1所述的转动流体阻尼器，其特征在于：转动叶片（10）和固定叶片(22)都为扇形结构，转动叶片(10)的内半径等于空心圆轴(15)的外半径，固定叶片（22）的外半径等于液压缸（11）的内半径，转动叶片(10)在液压缸（11）里关于空心圆轴（15）的一外圆周线均布，固定叶片(22)在液压缸（11）里关于液压缸（11）的一内圆周线均布，每片转动叶片(10)处于两片固定叶片(22)的中间。

3.根据权利要求1所述转动流体阻尼器，其特征在于：上部圆盘法兰（1）的轴线、圆盘(20)的轴线、下部圆盘法兰(13)的轴线、液压缸(11)的轴线、空心圆轴(15)的轴线与圆轴(14)的轴线重合；第一永磁铁块（7）受力系的作用线简化到空心圆轴（15）一点时，主矢的作用线与空心圆轴(15)的轴线重合，主矩的作用面与空心圆轴(15)的轴线垂直；第二永磁铁块（21）受力系的作用线简化到空心圆轴（15）一点时，主矢的作用线与空心圆轴（15）的轴线重合，主矩的作用面与空心圆轴（15）的轴线垂直。

4.根据权利要求1所述转动流体阻尼器，其特征在于：小圆通孔（9）改设在固定叶片（22）上，并沿固定叶片（22）的高度方向分布。

5.根据权利要求1所述转动流体阻尼器，其特征在于：在转动叶片（10）上开有小圆通孔（9）时，在固定叶片（22）上同时开有与转动叶片上的小圆通孔（9）相同要求的小圆通孔，即固定叶片（22）上的小圆通孔沿固定叶片（22）的高度方向分布。

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