CN106917840B - 一种阻塞性活塞式颗粒阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阻塞性活塞式颗粒阻尼器。其技术方案是：导向杆(8)的下部通过螺纹与阻尼器壳体(3)封闭端的螺孔固定联接，导向杆(8)下端通过螺纹与机座固定连接。活塞杆(1)的上端穿过盖板(6)和阻尼器盖(2)与外部的机械振动系统联接，活塞杆(1)的下部活套在导向杆(8)上部。盖板(6)下的腔体中填满颗粒阻尼材料(7)。活塞杆(1)是由杆身和回转体组成的整体，回转体为球体、或为椭球体、或为菱形体。活塞杆(1)的下端面沿轴线向内开有圆孔，圆孔直径与导向杆(8)为间隙配合。本发明结构简单可靠、制造方便、成本低、减振效果稳定和运用范围广，能够产生较大的阻尼和能够对其阻尼大小进行调节，既适用于周期性振动设备的减振，也适用于冲击振动设备的减振。

Description

一种阻塞性活塞式颗粒阻尼器

技术领域

本发明属于活塞式颗粒阻尼器技术领域。尤其涉及一种阻塞性活塞式颗粒阻尼器。

背景技术

颗粒阻尼是将金属或者是非金属颗粒按一定的填充比填充到一个空腔结构内，通过颗粒之间以及颗粒与空腔内壁之间的碰撞、摩擦和动量交换来消耗系统的动能，从而达到减振的目的。根据组成颗粒阻尼器的阻尼单元数与阻尼单元内颗粒数目的不同，传统的颗粒阻尼器可分为四类，即单个单元的单颗粒冲击阻尼器、多个单元的单颗粒冲击阻尼器、单个单元的多颗粒阻尼器（或称非阻塞性颗粒阻尼器）及多个单元的多颗粒阻尼器。随着对颗粒阻尼技术研究的不断深入，演变出了多种不同形式的颗粒阻尼器，如克服方向依赖性的梁式冲击阻尼器、用软质包袋将颗粒包裹的“豆包”阻尼器、用软质材料覆盖容器壁形成缓冲的冲击阻尼器、活塞式颗粒阻尼器、带颗粒减振剂的碰撞阻尼器以及颗粒碰撞阻尼的动力吸振器等。

活塞式颗粒阻尼器，如“一种活塞型颗粒阻尼器”（CN103266679A）专利技术，该技术虽具有其优点，但还存在阻尼较小且对阻尼的大小不易控制的缺陷，影响了其工程应用。又如“一种固体颗粒阻尼器装置”（CN104632990A）专利技术，该技术当活塞杆运动时容积腔体积会改变，阻尼力不稳定；其活塞杆与颗粒接触面积小，且不可改变与控制阻尼器阻尼力的大小。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种结构简单可靠、制造方便、成本低、减振效果稳定和运用范围广的阻塞性活塞式颗粒阻尼器，该装置能够产生较大的阻尼，能够对其阻尼大小进行调节，既适用于周期性振动设备的减振，也适用于冲击振动设备的减振。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：所述阻塞性活塞式颗粒阻尼器包括阻尼器壳体、颗粒阻尼材料、盖板、蝶形弹簧、活塞杆、导向杆和阻尼器盖。

所述阻尼器壳体为一端封闭的空心圆柱体，封闭端的中心位置处设有螺孔，在空心圆柱体的开口端设有外螺纹，紧靠所述外螺纹下方的壳体设有2个第一通气孔。紧靠端口内壁处设有内环形槽，所述内环形槽与阻尼器壳体底部的距离为阻尼器壳体高度的90~95%。

阻尼器壳体的端口通过螺纹与阻尼器盖固定联接，阻尼器壳体内壁的内环形槽装有内卡环。在靠近阻尼器壳体上部的内壁处装有盖板，所述盖板与阻尼器壳体底部的距离为阻尼器壳体高度的70~80%，盖板与内卡环间装有蝶形弹簧。

导向杆位于阻尼器壳体的中间位置处，导向杆的下部通过螺纹与阻尼器壳体封闭端的螺孔固定联接，导向杆下端通过螺纹与机座固定连接。活塞杆的上端穿过盖板的中心孔和阻尼器盖的中心孔与外部的机械振动系统螺纹联接，活塞杆的下部活套在导向杆上部，所述活塞杆的下端与阻尼器壳体底部的距离为阻尼器壳体高度的20~30%。由阻尼器壳体、盖板、导向杆和活塞杆围成的腔体中填满颗粒阻尼材料。

所述活塞杆是由杆身和回转体组成的整体；所述回转体为球体、或为椭球体、或为菱形体。活塞杆杆身的上端设有外螺纹，活塞杆杆身外壁的中部处设有外环形槽；活塞杆的下端面沿轴线向内开有圆孔，所述圆孔直径与导向杆为间隙配合，所述圆孔的孔深为活塞杆长度的70~80%；所述圆孔的上部开有1个第二通气孔。

阻尼器盖下平面的孔口处粘结有第一橡胶圈，盖板上表面的孔口处粘结有第二橡胶圈，外卡环安装在活塞杆中部的外环形槽内，外卡环位于盖板上。

所述颗粒阻尼材料的形状为球体，所述球体的直径为0.2～5mm；颗粒阻尼材料的材质为钢、铅、铜和铝中的一种。

所述所述盖板呈圆形，盖板与阻尼器壳体内壁为间隙配合。

所述活塞杆与盖板、阻尼器盖之间均为间隙配合。

由于采用上述技术方案，本发明与现有的技术方案相比具有如下积极效果：

本发明中颗粒阻尼材料填满了由阻尼器壳体、盖板、导向杆及活塞杆围成的腔体，蝶形弹簧的弹性力通过盖板作用在颗粒阻尼材料上，颗粒阻尼材料不能自由运动，只能在活塞杆的驱动下运动。颗粒阻尼材料的约束状态与现有的非阻塞性颗粒阻尼器的颗粒阻尼材料的自由运动状态不同，呈现阻塞性的半流体状态。这种阻塞性颗粒阻尼器加大了颗粒阻尼材料之间的接触力，使减振颗粒间的碰撞、摩擦的耗能增加，因此，提高了阻尼器的阻尼。同时，通过改变颗粒阻尼材料的填充量、调节蝶形弹簧的弹性力可以调节阻尼力的大小。故本发明能够获得较大的阻尼，并能够对其阻尼大小进行调节。

本发明中的颗粒阻尼材料处于阻塞性的半流体状态，活塞杆采用了与目前直杆活塞式颗粒阻尼器不一样的结构，活塞杆下端部为回转体结构。活塞杆下部的回转体增大了与颗粒阻尼材料的接触面积，当活塞杆上下运动时，回转体推动颗粒使颗粒形成涡流运动，进一步地增大了阻尼器的阻尼力。

活塞杆在随机械振动系统作上下振动时，驱动颗粒阻尼材料运动。对于周期性振动，通过活塞杆与减振颗粒间的碰撞、摩擦以及减振颗粒间的碰撞、摩擦等作用来耗散机械振动系统的能量，以达到减振的目的。对于冲击振动，冲击力在颗粒中的扩散范围更广，使更多的颗粒产生碰撞及摩擦来耗散机械振动系统的能量；同时，颗粒之间的碰撞使颗粒产生微小的弹性变形，具有一定的缓冲作用，达到冲击减振的目的。由于颗粒阻尼材料处于阻塞性的半流体状态，其阻尼较大。故本发明较之现有的活塞式颗粒阻尼器能够获得较大的阻尼，既适用于周期性振动设备的减振，也适用于冲击振动设备的减振。

本发明的导向杆通过螺纹固定在阻尼器壳体的中心位置处，活塞杆下部空套在导向杆上部。在盖板的上表面安装蝶形弹簧，用安装在阻尼器壳体内壁的内卡环对蝶形弹簧进行轴向定位。安装在活塞杆的外卡环对活塞杆的上下运动起限位作用，粘贴在阻尼器盖下平面孔口处的第一橡胶垫和盖板上表面孔口的第二橡胶垫起缓冲作用。活塞杆下端部为回转体结构，下部的中心孔与导向杆上部的圆柱面之间为间隙配合，活塞杆可沿导向杆轴线随机械振动系统作上下振动，驱动颗粒阻尼材料运动，通过活塞杆与减振颗粒间的碰撞、摩擦以及减振颗粒间的碰撞、摩擦等作用来产生所需的阻尼。故本发明结构简单可靠、制造方便和成本低。

所述活塞杆下部的中心孔与导向杆上部配合后形成的空腔通过活塞杆中部的第一通气孔和阻尼器壳体上部的第二通气孔与颗粒阻尼器外部的大气相通，保证空腔中的压力变化不影响活塞杆的上下运动。

因此，本发明结构简单可靠、制造方便、成本低、减振效果稳定和运用范围广，能够产生较大的阻尼和能够对其阻尼大小进行调节，既适用于周期性振动设备的减振，也适用于冲击振动设备的减振。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图；

图2是图1中活塞杆1的一种结构示意图；

图3是图1中活塞杆1的另一种结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。

实施例1

一种阻塞性活塞式颗粒阻尼器。所述阻塞性活塞式颗粒阻尼器如图1所示，包括阻尼器壳体3、颗粒阻尼材料7、盖板6、蝶形弹簧5、活塞杆1、导向杆8和阻尼器盖2。

如图1所示，所述阻尼器壳体3为一端封闭的空心圆柱体，封闭端的中心位置处设有螺孔，在空心圆柱体的开口端设有外螺纹，紧靠所述外螺纹下方的壳体设有2个第一通气孔10。紧靠端口内壁处设有内环形槽，所述内环形槽与阻尼器壳体3底部的距离为阻尼器壳体3高度的90~93%。

如图1所示，阻尼器壳体3的端口通过螺纹与阻尼器盖2固定联接，阻尼器壳体3内壁的内环形槽装有内卡环4。在靠近阻尼器壳体3上部的内壁处装有盖板6，所述盖板6与阻尼器壳体3底部的距离为阻尼器壳体3高度的70~75%，盖板6与内卡环4间装有蝶形弹簧5。

如图1所示，导向杆8位于阻尼器壳体3的中间位置处，导向杆8的下部通过螺纹与阻尼器壳体3封闭端的螺孔固定联接，导向杆8下端通过螺纹与机座固定连接。活塞杆1的上端穿过盖板6的中心孔和阻尼器盖2的中心孔与外部的机械振动系统螺纹联接，活塞杆1的下部活套在导向杆8上部，所述活塞杆1的下端与阻尼器壳体3底部的距离为阻尼器壳体3高度的20~25%。由阻尼器壳体3、盖板6、导向杆8和活塞杆1围成的腔体中填满颗粒阻尼材料7。

所述活塞杆1是由杆身和回转体组成的整体；如图1所示，所述回转体为球体。活塞杆1杆身的上端设有外螺纹，活塞杆1杆身外壁的中部处设有外环形槽；活塞杆1的下端面沿轴线向内开有圆孔，所述圆孔直径与导向杆8为间隙配合，所述圆孔的孔深为活塞杆1长度的70~75%；所述圆孔的上部开有1个第二通气孔12。

如图1所示，阻尼器盖2下平面的孔口处粘结有第一橡胶圈13，盖板6上表面的孔口处粘结有第二橡胶圈9，外卡环11安装在活塞杆1中部的外环形槽内，外卡环11位于盖板6上。

所述颗粒阻尼材料7的形状为球体，所述球体的直径为0.2～3mm；所述颗粒阻尼材料7的材质为钢。

所述所述盖板6呈圆形，盖板6与阻尼器壳体3内壁为间隙配合。

所述活塞杆1与盖板6、阻尼器盖2之间均为间隙配合。

实施例2

一种阻塞性活塞式颗粒阻尼器。除下述外，其余同实施例1：

所述内环形槽与阻尼器壳体3底部的距离为阻尼器壳体3高度的92~94%；所述盖板6与阻尼器壳体3底部的距离为阻尼器壳体3高度的73~78%；所述活塞杆1的下端与阻尼器壳体3底部的距离为阻尼器壳体3高度的23~28%；所述圆孔的孔深为活塞杆1长度的73~78%；所述球体的直径为1～4mm。

所述颗粒阻尼材料7的材质为铅。

如图2所示，所述回转体为菱形体。

实施例3

一种阻塞性活塞式颗粒阻尼器。除下述外，其余同实施例1：

所述内环形槽与阻尼器壳体3底部的距离为阻尼器壳体3高度的93~95%；所述盖板6与阻尼器壳体3底部的距离为阻尼器壳体3高度的75~80%；所述活塞杆1的下端与阻尼器壳体3底部的距离为阻尼器壳体3高度的25~30%；所述圆孔的孔深为活塞杆1长度的75~80%；所述球体的直径为2～5mm。

所述颗粒阻尼材料7的材质为铜或铝。

如图3所示，所述回转体为椭球体。

本具体实施方式与现有的技术方案相比具有如下积极效果：

本具体实施方式中颗粒阻尼材料7填满了由阻尼器壳体3、盖板6、导向杆8及活塞杆1围成的腔体，蝶形弹簧5的弹性力通过盖板6作用在颗粒阻尼材料7上，颗粒阻尼材料7不能自由运动，只能在活塞杆1的驱动下运动。颗粒阻尼材料7的约束状态与现有的非阻塞性颗粒阻尼器的颗粒阻尼材料7的自由运动状态不同，呈现阻塞性的半流体状态。这种阻塞性颗粒阻尼器加大了颗粒阻尼材料7之间的接触力，使减振颗粒间的碰撞、摩擦的耗能增加，因此，提高了阻尼器的阻尼。同时，通过改变颗粒阻尼材料7的填充量、调节蝶形弹簧5的弹性力可以调节阻尼力的大小。故本具体实施方式能够获得较大的阻尼，并能够对其阻尼大小进行调节。

本具体实施方式中的颗粒阻尼材料7处于阻塞性的半流体状态，活塞杆1采用了与目前直杆活塞式颗粒阻尼器不一样的结构，活塞杆1下端部为回转体结构。活塞杆1下部的回转体增大了与颗粒阻尼材料7的接触面积，当活塞杆1上下运动时，回转体推动颗粒使颗粒形成涡流运动，进一步地增大了阻尼器的阻尼力。

活塞杆1在随机械振动系统作上下振动时，驱动颗粒阻尼材料7运动。对于周期性振动，通过活塞杆1与减振颗粒间的碰撞、摩擦以及减振颗粒间的碰撞、摩擦等作用来耗散机械振动系统的能量，以达到减振的目的。对于冲击振动，冲击力在颗粒中的扩散范围更广，使更多的颗粒产生碰撞及摩擦来耗散机械振动系统的能量；同时，颗粒之间的碰撞使颗粒产生微小的弹性变形，具有一定的缓冲作用，达到冲击减振的目的。由于颗粒阻尼材料7处于阻塞性的半流体状态，其阻尼较大。故本具体实施方式较之现有的活塞式颗粒阻尼器能够获得较大的阻尼，既适用于周期性振动设备的减振，也适用于冲击振动设备的减振。本具体实施方式的导向杆8通过螺纹固定在阻尼器壳体3的中心位置处，活塞杆1下部空套在导向杆8上部。在盖板6的上表面安装蝶形弹簧5，用安装在阻尼器壳体3内壁的内卡环4对蝶形弹簧5进行轴向定位。安装在活塞杆1的外卡环11对活塞杆1的上下运动起限位作用，粘贴在阻尼器盖2下平面孔口处的第一橡胶垫13和盖板6上表面孔口的第二橡胶垫9起缓冲作用。活塞杆1下端部为回转体结构，下部的中心孔与导向杆8上部的圆柱面之间为间隙配合，活塞杆1可沿导向杆8轴线随机械振动系统作上下振动，驱动颗粒阻尼材料7运动，通过活塞杆1与减振颗粒间的碰撞、摩擦以及减振颗粒间的碰撞、摩擦等作用来产生所需的阻尼。故本具体实施方式结构简单可靠、制造方便和成本低。

所述活塞杆1下部的中心孔与导向杆8上部配合后形成的空腔通过活塞杆1中部的第一通气孔10和阻尼器壳体3上部的第二通气孔12与颗粒阻尼器外部的大气相通，保证空腔中的压力变化不影响活塞杆1的上下运动。

因此，本具体实施方式结构简单可靠、制造方便、成本低、减振效果稳定和运用范围广，能够产生较大的阻尼和能够对其阻尼大小进行调节，既适用于周期性振动设备的减振，也适用于冲击振动设备的减振。

Claims (2)

1.一种阻塞性活塞式颗粒阻尼器，其特征在于所述阻塞性活塞式颗粒阻尼器包括阻尼器壳体(3)、颗粒阻尼材料(7)、盖板(6)、蝶形弹簧(5)、活塞杆(1)、导向杆(8)和阻尼器盖(2)；

所述阻尼器壳体(3)为一端封闭的空心圆柱体，封闭端的中心位置处设有螺孔，在空心圆柱体的开口端设有外螺纹，紧靠所述外螺纹下方的壳体设有2个第一通气孔(10)；紧靠端口内壁处设有内环形槽，所述内环形槽与阻尼器壳体(3)底部的距离为阻尼器壳体(3)高度的90~95%；

阻尼器壳体(3)的端口通过螺纹与阻尼器盖(2)固定联接，阻尼器壳体(3)内壁的内环形槽装有内卡环(4)；在靠近阻尼器壳体(3)上部的内壁处装有盖板(6)，所述盖板(6)与阻尼器壳体(3)底部的距离为阻尼器壳体(3)高度的70~80%，盖板(6)与内卡环(4)间装有蝶形弹簧(5)；

导向杆(8)位于阻尼器壳体(3)的中间位置处，导向杆(8)的下部通过螺纹与阻尼器壳体(3)封闭端的螺孔固定联接，导向杆(8)下端通过螺纹与机座固定连接；活塞杆(1)的上端穿过盖板(6)的中心孔和阻尼器盖(2)的中心孔与外部的机械振动系统螺纹联接，活塞杆(1)的下部活套在导向杆(8)上部，所述活塞杆(1)的下端与阻尼器壳体(3)底部的距离为阻尼器壳体(3)高度的20~30%；由阻尼器壳体(3)、盖板(6)、导向杆(8)和活塞杆(1)围成的腔体中填满颗粒阻尼材料(7)；

所述活塞杆(1)是由杆身和回转体组成的整体；所述回转体为球体、或为椭球体、或为菱形体；活塞杆(1)杆身的上端设有外螺纹，活塞杆(1)杆身外壁的中部处设有外环形槽；活塞杆(1)的下端面沿轴线向内开有圆孔，所述圆孔直径与导向杆(8)为间隙配合，所述圆孔的孔深为活塞杆(1)长度的70~80%；所述圆孔的上部开有1个第二通气孔(12)；

阻尼器盖(2)下平面的孔口处粘结有第一橡胶圈(13)，盖板(6)上表面的孔口处粘结有第二橡胶圈(9)，外卡环(11)安装在活塞杆(1)中部的外环形槽内，外卡环(11)位于盖板(6)上；

所述颗粒阻尼材料(7)的形状为球体，所述球体的直径为0.2～5mm；颗粒阻尼材料(7)的材质为钢、铅、铜和铝中的一种；

所述盖板(6)呈圆形，盖板(6)与阻尼器壳体(3)内壁为间隙配合。

2.根据权利要求1所述阻塞性活塞式颗粒阻尼器，其特征在于所述活塞杆(1)与盖板(6)、阻尼器盖(2)之间均为间隙配合。

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