CN107143600A - 一种组合式阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种组合式阻尼器，包括直线阻尼部件、旋转阻尼部件和连接部件；所述直线阻尼部件的输入端与振动源相连，以使所述直线阻尼部件吸收振动能量做直线位移运动；所述直线阻尼部件的输出端通过所述连接部件与所述旋转阻尼部件连接，所述直线阻尼部件的直线位移转化为所述旋转阻尼部件周向旋转运动，以使所述旋转阻尼部件吸收所述振动源的振动能量，且所述旋转阻尼力部件内部设有可调节机构，以调整组合的转化比例实现阻尼力可控。在应用本发明所提供的组合式阻尼器时，提高了阻尼力的调整范围和阻尼器的适用性，满足了阻尼器在不同的剪切速度和阻尼力环境下的使用要求，增强了阻尼力的可调整性。

Description

一种组合式阻尼器

技术领域

本发明涉及结构消能减振技术领域，特别涉及一种组合式阻尼器。

背景技术

结构消能减振技术是振动控制中应用较为广泛的一种技术，通过在结构的适当位置安装合适的消能减振装置，利用这些装置耗散外界输入的能量，减小结构的振动反应，这是一种积极、主动的抗振对策。

目前，各类耗能组织的研究取得了很大的进展，主要分为速度相关型、位移相关型，其中速度相关型消能器主要有各类粘滞阻尼消能器和粘弹性阻尼消能器等，位移相关型消能器主要指各类金属屈服消能器和摩擦消能器，这些阻尼器均是通过自身被动耗散或吸收振动能量而减轻结构由于振动带来的动力反应。粘滞阻尼器是消能减振技术中的一种重要形式，这种类型的装置一般由缸体、活塞、阻尼孔、粘滞流体阻尼材料和导杆等部分组成，活塞上有适量小孔称为阻尼孔，缸筒内装满粘滞流体阻尼材料。当活塞与缸筒之间发生相对运动时，由于活塞前后的压力差是流体阻尼材料从阻尼孔中通过，从而产生阻尼力，通过耗能的作用达到减小结构振动(例如地震)反应的目的。

常规的粘滞阻尼器为直线活塞式的布局形式，这是一种高效且被广泛使用的布局形式，粘滞阻尼器能够提供较大的阻尼，可以有效地减小结构的振动，且不会提供附加的刚度，但是粘滞阻尼器为速度相关型的阻尼器，即对速度的敏感性较大，在使用的过程中，若要获得较大的阻尼力，我们需要将该类阻尼设置于结构层间速度较大的质点(层节点)之间以取得更好的减振效果。

因此，设计一种阻尼力可控且高效的新型阻尼器，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种组合式阻尼器，能够不仅提高了阻尼器的适用性，满足了阻尼器在不同的剪切速度和阻尼力环境下的使用要求，也降低了阻尼器制造高速高阻尼环境的难度。

为解决上述技术问题，本发明提供一种组合式阻尼器，包括直线阻尼部件、旋转阻尼部件和连接部件；所述直线阻尼部件的输入端与振动源相连，以使所述直线阻尼部件吸收振动能量做直线位移运动；所述直线阻尼部件的输出端通过所述连接部件与所述旋转阻尼部件连接，所述直线阻尼部件的直线位移转化为所述旋转阻尼部件周向旋转运动，以使所述旋转阻尼部件吸收所述振动源的振动能量，且所述旋转阻尼力部件内部设有可调节机构，以调整组合的转化比例实现阻尼力可控。

优选地，所述旋转阻尼部件包括旋转阻尼密封盖、旋转阻尼外缸、旋转阻尼栅栏、旋转阻尼密封缸和螺旋导杆，所述螺旋导杆的输入端与所述连接部件相连，所述旋转阻尼栅栏嵌套在所述螺旋导杆上，且所述螺旋导杆外圆周上设置有螺距可变的内凹螺纹，以调整各所述旋转阻尼栅栏形成的阻尼力，所述旋转阻尼栅栏设置在所述旋转阻尼外缸内，所述螺旋导杆贯穿所述旋转阻尼外缸，所述旋转阻尼密封盖设置在所述螺旋导杆的输出端，所述旋转阻尼密封盖开设的通孔内壁与所述螺旋导杆周向侧壁紧贴，且所述旋转阻尼密封缸与所述旋转阻尼外缸形成第一腔室，所述第一腔室内填充阻尼流体材料。

优选地，所述旋转阻尼栅栏中心的旋转轴为空心结构，且所述空心结构上设有导向键，所述导向键与所述螺旋导杆配合。

优选地，所述旋转阻尼栅栏的周向设置有用于增大所述阻尼流体材料剪切面积的内凹结构。

优选地，所述旋转阻尼密封盖上设有密封毡圈，所述密封毡圈嵌套在所述螺旋导杆的输出端，且固定在所述旋转阻尼密封盖的通孔内壁上。

优选地，所述旋转阻尼外缸内设有用于防止其内的所述阻尼流体材料渗漏的密封垫圈。

优选地，所述直线阻尼部件包括直线阻尼活塞杆、直线阻尼密封缸、直线阻尼栅栏、直线阻尼外缸和直线阻尼密封盖；所述直线阻尼活塞杆的输入端与所述振动源相连，所述直线阻尼活塞杆的输出端于所述连接部件相连，所述直线阻尼栅栏嵌套在所述直线阻尼活塞杆上，且所述直线阻尼栅栏设置在所述直线阻尼外缸内，所述直线阻尼活塞杆贯穿所述直线阻尼外缸，所述直线阻尼密封缸设置在所述直线阻尼活塞杆的输入端，所述直线阻尼密封盖开设的通孔内壁与所述直线阻尼活塞杆周向侧壁紧贴，所述直线阻尼密封盖设置在所述直线阻尼密封缸端部，且所述直线阻尼外缸与所述直线阻尼密封缸形成第二腔室，所述第二腔室内填充阻尼流体材料。

优选地，所述直线阻尼栅栏上设有沿周向且呈对称分布的阻尼孔，以在所述直线阻尼活塞杆做往复的直线运动时，使所述直线阻尼栅栏和所述阻尼流体材料形成相对运动产生阻尼力。

优选地，所述直线阻尼活塞杆上设有用于限位滑动的直线限位滑块。

优选地，所述直线阻尼外缸内设有用于防止其内的所述阻尼流体材料渗漏的密封垫圈。

优选地，所述直线阻尼密封盖上设有密封毡圈，所述密封毡圈嵌套在所述直线阻尼活塞杆的输入端，且固定在所述直线阻尼密封盖的通孔内壁上。

优选地，所述连接部件包括联轴器，且所述联轴器一端与所述直线阻尼活塞杆的输出端相连，另一端与所述螺旋导杆的输入端相连。

优选地，还包括设置在所述连接部件上、用于连接固定的连接加强筋，以及用于将所述直线阻尼部件和所述旋转阻尼部件固定的固定底板。

本发明所提供的组合式阻尼器，主要包括直线阻尼部件、旋转阻尼部件和连接部件。其中，直线阻尼部件的输入端与振动源相连，以使直线阻尼部件吸收振动能量做直线位移运动，直线阻尼部件的输出端通过连接部件与旋转阻尼部件连接，直线阻尼部件的直线位移转化为旋转阻尼部件周向旋转运动，以使旋转阻尼部件吸收振动源的振动能量，并且旋转阻尼力部件内部设有可调节机构，如此，通过调整组合的转化比例，从而实现阻尼力可控。在应用本发明所提供的组合式阻尼器时，不仅提高了阻尼力的调整范围，提高了阻尼器的适用性，满足了阻尼器在不同的剪切速度和阻尼力环境下的使用要求，也降低了阻尼器制造高速高阻尼环境的难度，增强了阻尼力的可调整性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图；

图2为图1所示的直线阻尼活塞杆和直线阻尼栅栏装配图；

图3为图1所示的旋转阻尼栅栏结构图。

其中，图1-图3中：

1—直线阻尼活塞杆，101—直线限位滑块，102—阻尼孔，2—直线阻尼密封盖，3—直线阻尼密封缸，4—直线阻尼栅栏，5—直线阻尼外缸，6—连接部件，7—旋转阻尼密封盖，8—旋转阻尼外缸，9—旋转阻尼栅栏，901—导向键，902—内凹结构，10—旋转阻尼密封缸，11—螺旋导杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。

在本发明所提供的一种具体实施方式中，组合式阻尼器主要包括直线阻尼部件、旋转阻尼部件和连接部件6。

其中，直线阻尼部件的输入端与振动源相连，以使直线阻尼部件吸收振动能量做直线位移运动，直线阻尼部件的输出端通过连接部件6与旋转阻尼部件连接，直线阻尼部件的直线位移转化为旋转阻尼部件周向旋转运动，以使旋转阻尼部件吸收振动源的振动能量，并且旋转阻尼力部件内部设有可调节机构，如此，通过调整组合的转化比例，从而实现阻尼力可控。

为了优化上述实施例中直线阻尼部件消能减振效果，直线阻尼部件具体包括直线阻尼活塞杆1、直线阻尼密封缸2、直线阻尼栅栏4、直线阻尼外缸5和直线阻尼密封盖2。其中，直线阻尼活塞杆1的输入端与振动源相连，直线阻尼活塞杆1的输出端于连接部件6相连，直线阻尼栅栏4嵌套在直线阻尼活塞杆1上，且直线阻尼栅栏4设置在直线阻尼外缸5内，直线阻尼活塞杆1贯穿直线阻尼外缸5，直线阻尼密封缸3设置在直线阻尼活塞杆1的输入端，直线阻尼密封盖2开设的通孔内壁与直线阻尼活塞杆1周向侧壁紧贴，直线阻尼密封盖2设置在直线阻尼密封缸2端部，直线阻尼密封缸3和直线阻尼外缸5为圆柱腔型，通过连接螺纹紧密连接在一起，如此，直线阻尼密封盖2与直线阻尼密封缸3形成第二腔室，并且将第二腔室内填充阻尼流体材料，使用时直线阻尼活塞杆1连接在振动源的一端，吸收振动源的一部分振动能量，并转化为直线阻尼栅栏4与阻尼流体的相对运动，在这个运动的过程中产生的粘滞阻尼力消耗了一部分的振动能量。其中，阻尼流体材料优选为牛顿流体材料。

进一步地，直线阻尼活塞杆1上带有直线限位滑块101，起到限位滑动的作用。直线阻尼活塞杆1的中部为直线阻尼栅栏4，直线阻尼栅栏4上设有沿周向且呈对称分布的阻尼孔102，在直线阻尼活塞杆1做往复的直线运动时，直线阻尼栅栏4和阻尼流体材料形成相对运动，从而产生粘滞阻尼力，该粘滞阻尼力能够消耗了一部分的振动能量。

基于此，直线阻尼密封缸3和直线阻尼外缸5为圆柱腔型，通过连接螺纹紧密连接在一起，直线阻尼密封缸3内有密封垫圈，防止阻尼流体渗漏。同时，直线密封盖2内圈带有密封毡圈，带有用于限位的滑槽，配合直线阻尼活塞杆1做稳定的活塞运动而不会发生阻尼流体的泄漏。在直线密封盖2上设置有四个沉头通孔，通过紧固螺钉固定在直线阻尼外缸5的缸体上，即有加固密封的作用，又防止直线阻尼活塞杆1在阻尼力作用下发生旋转，起到限位的作用。

为了优化上述实施例中旋转阻尼部件消能减振效果，旋转阻尼部件具体包括旋转阻尼密封盖7、旋转阻尼外缸8、旋转阻尼栅栏9、旋转阻尼密封缸10和螺旋导杆11。其中，螺旋导杆11的输入端与连接部件611相连，旋转阻尼栅栏9嵌套在螺旋导杆11上，且螺旋导杆11外圆周上设置有螺距可变的内凹螺纹，旋转阻尼栅栏9设置在旋转阻尼外缸8内，螺旋导杆11贯穿所述旋转阻尼外缸8，旋转阻尼密封盖7设置在螺旋导杆11的输出端，旋转阻尼密封盖7开设的通孔内壁与螺旋导杆11的周向侧壁紧贴，且旋转阻尼密封缸10与旋转阻尼外缸8形成第一腔室，所述第一腔室内填充阻尼流体材料。在螺旋导杆11的作用下，将往复运动产生的位移传递到给导向键901，通过导向键901和螺旋导杆11外圆周上的内螺纹的配合，将直线位移转化为旋转阻尼栅栏9的圆周旋转运动，由离心运动的原理可知，在圆周线上的切向速度最大，即在旋转阻尼栅栏9圆周末端，旋转阻尼栅栏9和阻尼流体的相对运动速度高，会产生较大的粘滞阻力，达到消耗大部分振动能量的目的，同时，较大旋转的半径可以获得更大的切向剪切速度，高速高阻尼的剪切环境更容易产生较大的粘滞阻力。

旋转阻尼缸体的外形和连接的方式与直线阻尼的缸体连接相同，即旋转阻尼密封缸10和旋转阻尼外缸8为圆柱腔型，通过连接螺纹紧密连接在一起，旋转阻尼外缸8的输入端和输出端均设有密封垫圈，防止阻尼流体渗漏。同时，旋转密封盖7内圈带有密封毡圈，配合旋转阻尼活塞杆11做稳定的活塞运动而不会发生阻尼流体的泄漏。在旋转阻尼密封缸10上设置有四个沉头通孔，通过紧固螺钉固定在旋转阻尼外缸8的缸体上。

进一步地，在螺旋导杆11的外圆周上设置有螺距可变的内凹螺纹，通过与旋转阻尼栅栏9上的导向键901配合将振动产生的直线位移转化为圆周旋转，若直线位移的变化速度一定，在将直线位移转化为圆周旋转的过程中，可以通过改变螺旋导杆11的可变螺距来调整旋转阻尼栅栏9的转速，在半径不变的情况下，通过减小螺距的长度，可以获得较大的转速。另外，螺距的在变化的过程中，要始终保持导向键901与螺纹斜面的角度大于螺旋角，避免产生自锁的现象。为保证直线位移速度和旋转速度的比例转换和螺旋导杆11的通用性，螺距设置为多种可选的螺距，通过更换不同的螺距的螺旋导杆11，可以得到不同的直线位移速度和旋转速度的转化比例，通过调整这一比例达到控制阻尼力的效果。

基于此，通过设置旋转阻尼栅栏9，增大了旋转阻尼栅栏9和阻尼流体的接触面积，在直线阻尼栅栏4、旋转阻尼栅栏9分别和第一腔室、第二腔室壁的距离相同的情况下，剪切速度越大，垂直相对运动方向的速度梯度也就越大，在粘滞系数不变的情况下，极大地提高了旋转阻尼栅栏9的粘滞阻尼力，有利于提高该组合式阻尼器的总阻尼力，不仅扩大了该组合式阻尼器的阻尼力调整范围，增强其适用性，还提升了该组合式阻尼器消能减振的效率。当然，还可以在旋转阻尼栅栏4的周向设置有向内凹结构902，该内凹结构902能够增大了旋转阻尼栅栏4与阻尼流体的剪切面积。

在关于旋转阻尼栅栏9的一种优选实施例中，旋转阻尼栅栏9的中心旋转轴为空心结构，其空心内腔设置有凸起的导向键901，配合螺旋导杆11将直线的振动位移转化为圆周旋转运动，导向键901具有足够的强度抵抗来自螺旋导杆11的运动碰撞，导向键11为圆柱形状，减小与螺旋导杆11螺纹斜面的接触面积，减小摩擦力。同时，在螺旋导杆11和导向键901的配合空间处浸润有充分的润滑液，在运动的过程中具有极小的摩擦损耗和刚度碰撞强度。

在关于连接部件6的一种优选实施方式中，连接部件6包括联轴器，联轴器一端与直线阻尼活塞杆1的输出端相连，另一端与螺旋导杆11的输入端相连，该联轴器将直线阻尼活塞杆1与螺旋导杆11连接，使得直线阻尼活塞杆1的直线位移有效传递。

为了提高连接部件6的结构稳定性，在连接部件6的外部设置连接加强筋，连接加强筋一端与直线阻尼外缸5外壁固定，另一端固定在旋转阻尼外缸8端面上，如此，将连接部件6紧固在直线阻尼部件和旋转阻尼部件之间。同时，为了方便将连接部件6与直线阻尼部件和旋转阻尼部件安装固定，在连接部件6的另一端与旋转阻尼外缸8端面连接处增设固定底板。

综上所述，本实施例所提供的组合式阻尼器主要包括直线阻尼部件、旋转阻尼部件和连接部件6。其中，直线阻尼部件的输入端与振动源相连，以使直线阻尼部件吸收振动能量做直线位移运动，直线阻尼部件的输出端通过连接部件6与旋转阻尼部件连接，直线阻尼部件的直线位移转化为旋转阻尼部件周向旋转运动，以使旋转阻尼部件吸收振动源的振动能量，并且旋转阻尼力部件内部设有可调节机构，如此，通过调整组合的转化比例，从而实现阻尼力可控。在应用本发明所提供的组合式阻尼器时，不仅提高了阻尼力的调整范围，提高了阻尼器的适用性，满足了阻尼器在不同的剪切速度和阻尼力环境下的使用要求，也降低了阻尼器制造高速高阻尼环境的难度，增强了阻尼力的可调整性。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (13)

1.一种组合式阻尼器，其特征在于，包括直线阻尼部件、旋转阻尼部件和连接部件(6)；所述直线阻尼部件的输入端与振动源相连，以使所述直线阻尼部件吸收振动能量做直线位移运动；所述直线阻尼部件的输出端通过所述连接部件与所述旋转阻尼部件连接，所述直线阻尼部件的直线位移转化为所述旋转阻尼部件周向旋转运动，以使所述旋转阻尼部件吸收所述振动源的振动能量，且所述旋转阻尼力部件内部设有可调节机构，以调整组合的转化比例实现阻尼力可控。

2.根据权利要求1所述的组合式阻尼器，其特征在于，所述旋转阻尼部件包括旋转阻尼密封盖(7)、旋转阻尼外缸(8)、旋转阻尼栅栏(9)、旋转阻尼密封缸(10)和螺旋导杆(11)，所述螺旋导杆(11)的输入端与所述连接部件(6)相连，所述旋转阻尼栅栏(9)嵌套在所述螺旋导杆(11)上，且所述螺旋导杆(11)外圆周上设置有螺距可变的内凹螺纹，以调整所述旋转阻尼栅栏(9)形成的阻尼力，所述旋转阻尼栅栏(9)设置在所述旋转阻尼外缸(8)内，所述螺旋导杆(11)贯穿所述旋转阻尼外缸(8)，所述旋转阻尼密封盖(7)设置在所述螺旋导杆(11)的输出端，所述旋转阻尼密封盖(7)开设的通孔内壁与所述螺旋导杆(11)周向侧壁紧贴，且所述旋转阻尼密封缸(10)与所述旋转阻尼外缸(8)形成第一腔室，所述第一腔室内填充阻尼流体材料。

3.根据权利要求2所述的组合式阻尼器，其特征在于，所述旋转阻尼栅栏(9)中心的旋转轴为空心结构，且所述空心结构上设有导向键(901)，所述导向键(901)与所述螺旋导杆(11)配合。

4.根据权利要求3所述的组合式阻尼器，其特征在于，所述旋转阻尼栅栏(9)的周向设置有用于增大所述阻尼流体材料剪切面积的内凹结构(902)。

5.根据权利要求4所述的组合式阻尼器，其特征在于，所述旋转阻尼密封盖(7)上设有密封毡圈，所述密封毡圈嵌套在所述螺旋导杆(11)的输出端，且固定在所述旋转阻尼密封盖(7)的通孔内壁上。

6.根据权利要求5所述的组合式阻尼器，其特征在于，所述旋转阻尼外缸(9)内设有用于防止其内的所述阻尼流体材料渗漏的密封垫圈。

7.根据权利要求6所述的组合式阻尼器，其特征在于，所述直线阻尼部件包括直线阻尼活塞杆(1)、直线阻尼密封缸(3)、直线阻尼栅栏(4)、直线阻尼外缸(5)和直线阻尼密封盖(2)；所述直线阻尼活塞杆(1)的输入端与所述振动源相连，所述直线阻尼活塞杆(1)的输出端于所述连接部件(6)相连，所述直线阻尼栅栏(4)嵌套在所述直线阻尼活塞杆(1)上，且所述直线阻尼栅栏(4)设置在所述直线阻尼外缸(5)内，所述直线阻尼活塞杆(1)贯穿所述直线阻尼外缸(5)，所述直线阻尼密封缸(3)设置在所述直线阻尼活塞杆(1)的输入端，所述直线阻尼密封盖(2)开设的通孔内壁与所述直线阻尼活塞杆(1)周向侧壁紧贴，所述直线阻尼密封盖(2)设置在所述直线阻尼密封缸(3)端部，且所述直线阻尼外缸(5)与所述直线阻尼密封缸(3)形成第二腔室，所述第二腔室内填充阻尼流体材料。

8.根据权利要求7所述的组合式阻尼器，其特征在于，所述直线阻尼栅栏(4)上设有沿周向且呈对称分布的阻尼孔(102)，以在所述直线阻尼活塞杆(1)做往复的直线运动时，使所述直线阻尼栅栏(4)和所述阻尼流体材料形成相对运动产生阻尼力。

9.根据权利要求8所述的组合式阻尼器，其特征在于，所述直线阻尼活塞杆(1)上设有用于限位滑动的直线限位滑块(101)。

10.根据权利要求9所述的组合式阻尼器，其特征在于，所述直线阻尼外缸(5)内设有用于防止其内的所述阻尼流体材料渗漏的密封垫圈。

11.根据权利要求10所述的组合式阻尼器，其特征在于，所述直线阻尼密封盖(2)上设有密封毡圈，所述密封毡圈嵌套在所述直线阻尼活塞杆(1)的输入端，且固定在所述直线阻尼密封盖(2)的通孔内壁上。

12.根据权利要求11所述的组合式阻尼器，其特征在于，所述连接部件(6)包括联轴器，且所述联轴器一端与所述直线阻尼活塞杆(1)的输出端相连，另一端与所述螺旋导杆(11)的输入端相连。

13.根据权利要求12所述的组合式阻尼器，其特征在于，还包括设置在所述连接部件(6)上、用于连接固定的连接加强筋，以及用于将所述直线阻尼部件和所述旋转阻尼部件固定的固定底板。