CN102734365A - 一种三向粘弹性阻尼器 - Google Patents

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杨建中
刘卫
徐青华
罗敏
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一种三向粘弹性阻尼器，主要由球头芯轴、球座、外壳、阻尼层等组成。通过球头与球座及外壳之间的相对运动，使粘弹性材料产生剪切变形，从而耗散机械振动能量，达到阻尼减振的目的。本发明阻尼器能够实现三向阻尼减振，具有结构组成简单、安装方便、适用范围广等优点。

Description

一种三向粘弹性阻尼器
技术领域
本发明涉及一种三向粘弹性阻尼器，属于阻尼减振技术领域。
背景技术
目前，阻尼减振技术广泛应用于机械、建筑、航天等领域。常见的阻尼器往往仅具有单向的阻尼减振能力，当受到其它方向载荷作用时，单向阻尼器的应用就会受到限制，需要组成平台，才能满足多方向的阻尼减振需求。实际工程中，多向阻尼器的应用范围更广。粘弹性材料是一种常用的阻尼材料，能够利用自身变形耗散振动能量，具有良好的阻尼减振性能。相比于拉压变形，当粘弹性材料发生剪切变形时，耗能能力更强。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种三向粘弹性阻尼器，可以实现三个方向的阻尼减振，具有结构组成简单、安装操作方便、适用范围广等优点。
本发明的技术解决方案是：
一种三向粘弹性阻尼器，包括：上阻尼层、下阻尼层、球头芯轴、外壳和球座；
球头芯轴的一端为外螺纹，另一端为球头；外壳为一个空心旋转体，内部为球面和圆柱面，球面一端的顶部开有通孔，圆柱面一端为内螺纹；
上阻尼层为半球壳状且顶部开有中心孔，上阻尼层的外表面与外壳的内部球面粘接，上阻尼层的内表面与球头芯轴的球头粘接；
下阻尼层为半球壳状且其外表面与球座的内表面粘接，下阻尼层的内表面与球头芯轴的球头粘接；
上阻尼层和下阻尼层将球头芯轴的球头包裹在内，且上阻尼层与下阻尼层之间留有一定间隙；
球头芯轴的外螺纹的一端穿过上阻尼层顶部的中心孔以及外壳球面一端顶部的通孔，且球头芯轴的外螺纹的一端与上阻尼层顶部的中心孔以及外壳球面一端顶部的通孔之间均留有间隙；
球座与外壳内部的圆柱面一端螺纹连接；
下阻尼层的外表面与球座的内表面，还可通过球座与外壳的螺纹连接将球座的内表面与下阻尼层的外表面压紧连接。
一种三向粘弹性阻尼器，其特征在于包括：第一阻尼层、第二阻尼层、两个半球头芯轴、上壳体和下壳体；
第一阻尼层和第二阻尼层形状相同，均为半球壳状且顶部开有中心孔；
半球头芯轴的一端为外螺纹，另一端为半球头；
上壳体为空心旋转体且其内部为半球面，上壳体的顶部开有通孔，下壳体也为空心旋转体且其内部为半球面，下壳体的底部开有通孔，上壳体和下壳体之间通过螺纹连接形成一个整体外壳，
第一阻尼层和第二阻尼层将两个半球头芯轴对接在一起之后形成的球状球头包覆在内，半球头芯轴的外螺纹端通过第一阻尼层上的中心孔和上壳体上的通孔之后伸出，该半球头芯轴的半球头端的半球面与第一阻尼层的内表面粘接；另一个半球头芯轴的外螺纹端通过第二阻尼层上的中心孔和下壳体上的通孔之后伸出，该半球头芯轴的半球头端的半球面与第二阻尼层的内表面粘接；
上壳体和下壳体形成的整体外壳将第一阻尼层和第二阻尼层包覆在内，上壳体的内表面与第一阻尼层的外表面粘接，下壳体的内表面与第二阻尼层的外表面粘接；
第一阻尼层的中心孔和半球头芯轴的外螺纹端之间留有间隙，上壳体的通孔和半球头芯轴的外螺纹端之间也留有间隙，第二阻尼层的中心孔和另一个半球头芯轴的外螺纹端之间留有间隙，下壳体的通孔和所述另一个半球头芯轴的外螺纹端之间也留有间隙。
第一阻尼层的外表面与上壳体的内表面之间，还可以通过上壳体和下壳体之间的螺纹压紧连接；
第二阻尼层的外表面与下壳体的内表面之间，也可以通过上壳体和下壳体之间的螺纹压紧连接。
所有阻尼层均采用粘弹性材料。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明阻尼器，球头与外壳间可旋转，同时，球头芯轴可沿轴向产生运动，使阻尼层产生相应的拉压变形和剪切变形，具有三向阻尼减振能力(轴向、两个方向的旋转)。
(2)本发明阻尼器，在球头芯轴相对外壳、球座运动时，阻尼层与外壳、球座、球头芯轴分别形成相应的剪切面，具有阻尼效率高的特点。
(3)本发明阻尼器，结构组成简单，粘弹性材料事先加工成型，装配过程中无需灌注，易于装配。
附图说明
图1为本发明阻尼器结构示意图；
图2为本发明阻尼器应用示意图；
图3为本发明阻尼器的另一种形式。
具体实施方式
本发明提供了一种三向粘弹性阻尼器，如图1所示，包括：上阻尼层1、下阻尼层2、球头芯轴3、外壳4和球座5；
球头芯轴3的一端为外螺纹，另一端为球头；外壳4为一个空心旋转体，内部为球面和圆柱面，球面一端的顶部开有通孔，圆柱面一端为内螺纹；
上阻尼层1为半球壳状且顶部开有中心孔，上阻尼层1的外表面与外壳4的内部球面粘接，上阻尼层1的内表面与球头芯轴3的球头粘接；
下阻尼层2为半球壳状且其外表面与球座5的内表面粘接，下阻尼层2的内表面与球头芯轴3的球头粘接；下阻尼层2的外表面与球座5的内表面，还可通过球座5与外壳4的螺纹连接将球座5的内表面与下阻尼层2的外表面压紧连接。
上阻尼层1和下阻尼层2将球头芯轴3的球头包裹在内，且上阻尼层1与下阻尼层2之间留有一定间隙；
球头芯轴3的外螺纹的一端穿过上阻尼层1顶部的中心孔以及外壳4球面一端顶部的通孔，且球头芯轴3的外螺纹的一端与上阻尼层1顶部的中心孔以及外壳4球面一端顶部的通孔之间均留有间隙；
球座5与外壳4内部的圆柱面一端螺纹连接；
如图2所示，为本发明的应用示意图，有效载荷通过螺母固定在球头芯轴3的外螺纹的一端，起到对有效载荷的三向减振作用。
如图3所示，为本发明一种三向粘弹性阻尼器的第二种实现形式，包括：第一阻尼层6、第二阻尼层7、两个半球头芯轴8、上壳体9和下壳体10；
第一阻尼层6和第二阻尼层7形状相同，均为半球壳状且顶部开有中心孔；
半球头芯轴8的一端为外螺纹，另一端为半球头；
上壳体9为空心旋转体且其内部为半球面，上壳体9的顶部开有通孔，下壳体10也为空心旋转体且其内部为半球面，下壳体10的底部开有通孔，上壳体9和下壳体10之间通过螺纹连接形成一个整体外壳，
第一阻尼层6和第二阻尼层7将两个半球头芯轴8对接在一起之后形成的球状球头包覆在内，半球头芯轴8的外螺纹端通过第一阻尼层6上的中心孔和上壳体9上的通孔之后伸出，该半球头芯轴的半球头端的半球面与第一阻尼层6的内表面粘接；另一个半球头芯轴8的外螺纹端通过第二阻尼层7上的中心孔和下壳体10上的通孔之后伸出，该半球头芯轴的半球头端的半球面与第二阻尼层7的内表面粘接；
上壳体9和下壳体10形成的整体外壳将第一阻尼层6和第二阻尼层7包覆在内，上壳体9的内表面与第一阻尼层6的外表面粘接，下壳体10的内表面与第二阻尼层7的外表面粘接；
第一阻尼层6的中心孔和半球头芯轴8的外螺纹端之间留有间隙，上壳体9的通孔和半球头芯轴8的外螺纹端之间也留有间隙，第二阻尼层7的中心孔和另一个半球头芯轴8的外螺纹端之间留有间隙，下壳体10的通孔和所述另一个半球头芯轴8的外螺纹端之间也留有间隙。
第一阻尼层6的外表面与上壳体9的内表面之间，还可以通过上壳体9和下壳体10之间的螺纹压紧连接；第二阻尼层7的外表面与下壳体10的内表面之间，也可以通过上壳体9和下壳体10之间的螺纹压紧连接。
所有阻尼层上述上阻尼层、下阻尼层、第一阻尼层和第二阻尼层均采用粘弹性材料。
有效载荷与结构通过本发明的阻尼器连接。当结构产生轴向振动时，球头芯轴与外壳发生轴向相对运动，使上阻尼层及下阻尼层内部产生剪切变形及拉压变形，从而消耗振动能量。
当结构产生横向振动垂直于轴向的两个方向时，球头芯轴的球头与外壳及球座间产生相对的旋转运动，使上阻尼层及下阻尼层内部产生剪切变形，从而消耗振动能量。
本发明的另一个实现结构，可通过两个半球头芯轴的螺纹与外部结构进行连接，可以适应更多的安装环境。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (6)

1.一种三向粘弹性阻尼器，其特征在于包括：上阻尼层(1)、下阻尼层(2)、球头芯轴(3)、外壳(4)和球座(5)；
球头芯轴(3)的一端为外螺纹，另一端为球头；外壳(4)为一个空心旋转体，内部为球面和圆柱面，球面一端的顶部开有通孔，圆柱面一端为内螺纹；
上阻尼层(1)为半球壳状且顶部开有中心孔，上阻尼层(1)的外表面与外壳(4)的内部球面粘接，上阻尼层(1)的内表面与球头芯轴(3)的球头粘接；
下阻尼层(2)为半球壳状且其外表面与球座(5)的内表面粘接，下阻尼层(2)的内表面与球头芯轴(3)的球头粘接；
上阻尼层(1)和下阻尼层(2)将球头芯轴(3)的球头包裹在内，且上阻尼层(1)与下阻尼层(2)之间留有一定间隙；
球头芯轴(3)的外螺纹的一端穿过上阻尼层(1)顶部的中心孔以及外壳(4)球面一端顶部的通孔，且球头芯轴(3)的外螺纹的一端与上阻尼层(1)顶部的中心孔以及外壳(4)球面一端顶部的通孔之间均留有间隙；
球座(5)与外壳(4)内部的圆柱面一端螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的一种三向粘弹性阻尼器，其特征在于：下阻尼层(2)的外表面与球座(5)的内表面，还可通过球座(5)与外壳(4)的螺纹连接将球座(5)的内表面与下阻尼层(2)的外表面压紧连接。
3.一种三向粘弹性阻尼器，其特征在于包括：第一阻尼层(6)、第二阻尼层(7)、两个半球头芯轴(8)、上壳体(9)和下壳体(10)；
第一阻尼层(6)和第二阻尼层(7)形状相同，均为半球壳状且顶部开有中心孔；
半球头芯轴(8)的一端为外螺纹，另一端为半球头；
上壳体(9)为空心旋转体且其内部为半球面，上壳体(9)的顶部开有通 孔，下壳体(10)也为空心旋转体且其内部为半球面，下壳体(10)的底部开有通孔，上壳体(9)和下壳体(10)之间通过螺纹连接形成一个整体外壳，
第一阻尼层(6)和第二阻尼层(7)将两个半球头芯轴(8)对接在一起之后形成的球状球头包覆在内，半球头芯轴(8)的外螺纹端通过第一阻尼层(6)上的中心孔和上壳体(9)上的通孔之后伸出，该半球头芯轴的半球头端的半球面与第一阻尼层(6)的内表面粘接；另一个半球头芯轴(8)的外螺纹端通过第二阻尼层(7)上的中心孔和下壳体(10)上的通孔之后伸出，该半球头芯轴的半球头端的半球面与第二阻尼层(7)的内表面粘接；
上壳体(9)和下壳体(10)形成的整体外壳将第一阻尼层(6)和第二阻尼层(7)包覆在内，上壳体(9)的内表面与第一阻尼层(6)的外表面粘接，下壳体(10)的内表面与第二阻尼层(7)的外表面粘接。
4.根据权利要求3所述的一种三向粘弹性阻尼器，其特征在于：第一阻尼层(6)的中心孔和半球头芯轴(8)的外螺纹端之间留有间隙，上壳体(9)的通孔和半球头芯轴(8)的外螺纹端之间也留有间隙，第二阻尼层(7)的中心孔和另一个半球头芯轴(8)的外螺纹端之间留有间隙，下壳体(10)的通孔和所述另一个半球头芯轴(8)的外螺纹端之间也留有间隙。
5.根据权利要求3所述的一种三向粘弹性阻尼器，其特征在于：第一阻尼层(6)的外表面与上壳体(9)的内表面之间，还可以通过上壳体(9)和下壳体(10)之间的螺纹压紧连接；
第二阻尼层(7)的外表面与下壳体(10)的内表面之间，也可以通过上壳体(9)和下壳体(10)之间的螺纹压紧连接。
6.根据权利要求1或3所述的一种三向粘弹性阻尼器，其特征在于包括：所有阻尼层均采用粘弹性材料。 
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