CN108386474B - 一种干摩擦阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种干摩擦阻尼器，包括摩擦套筒、在摩擦套筒内沿摩擦套筒轴心方向设置的连接中轴，所述连接中轴上沿其轴线方向设置有两个导向件组件、在连接中轴带动下与摩擦套筒可产生相对运动的摩擦球、与摩擦球连接并对摩擦球进行挤压的挤压锥块，所述摩擦球和挤压锥块设置在两个导向件组件之间，所述摩擦球设置有开口端，所述挤压锥块的锥尖放置在开口端内，通过调节两个导向件组件之间的距离设置锥尖在开口端内的位置。本发明采用上述结构的阻尼器，能集成在减振系统中，阻尼器工作过程中可以将系统动能转化为摩擦球与套筒之间的摩擦内能，从而起到减振效果。

Description

一种干摩擦阻尼器

技术领域

本发明属于阻尼器技术领域，具体涉及一种干摩擦阻尼器。

背景技术

阻尼器是一种以提供运动的阻力来消耗运动能量的装置，运用范围广，主要用于航天、航空、军工、枪炮、汽车等行业，其发展十分迅速。阻尼器可作为减振装置的一部分，有效抑制系统在低频区域的共振放大，从而保证系统良好的运动稳定性，阻尼器的种类非常多，针对不同应用场景可选择不同类型的阻尼器。

理想的阻尼器有油阻尼器。常用油类有硅油、篦麻油、机械油、柴油、机油、变压器油，其形式可做成板式、活塞式、方锥体、圆锥体等。其他尚有固体粘滞阻尼器、空气阻尼器和摩擦阻尼器等。根据隔振设计的实用需要，阻尼比D=0.05～0.2范围内为最佳。

然而，现有阻尼器的阻尼系数通常是利用不同摩擦系数的结构材料来进行调整，使阻尼器的阻尼系数达到要求，但这样对材料比较浪费，因此，如何采用新的手段来调整阻尼器的阻尼系数以及增加阻尼器的阻尼效果是一项艰巨而复杂的任务。

发明内容

本发明公开了一种干摩擦阻尼器，解决了现有减振系统中阻尼器的减震效果差等问题，干摩擦阻尼器集成在减震系统中，运动过程中通过连接中轴与摩擦套筒产生相对运动，从而带动摩擦球与摩擦套筒之间产生接触摩擦，将动能转化为内能耗散掉，对低频共振段有较好的抑制作用。

本发明为实现上述目的，主要通过以下技术方案实现：

一种干摩擦阻尼器，包括摩擦套筒、在摩擦套筒内沿摩擦套筒轴心方向设置的连接中轴，所述连接中轴上沿其轴线方向设置有两个导向件组件、在连接中轴带动下与摩擦套筒可产生相对运动的摩擦球、与摩擦球连接并对摩擦球进行挤压的挤压锥块，所述摩擦球和挤压锥块设置在两个导向件组件之间，所述摩擦球设置有开口端，所述挤压锥块的锥尖放置在开口端内。

进一步地，所述两个导向件组件的外侧各自设置有一个锁紧螺母，所述导向件组件通过锁紧螺母进行锁紧。

进一步地，所述导向件组件包括导向件、设置在导向件内部的蝶形簧、对蝶形弹簧进行压紧的垫圈。

进一步地，所述蝶形弹簧通过垫圈密封在导向件内。

进一步地，所述连接中轴的一端设置有螺纹为螺纹端，所述螺纹端延伸出摩擦套筒的一端。

进一步地，所述摩擦套筒的另一端套有连接件，所述连接件与摩擦套筒固定连接。

进一步地，所述两个导向组件中的其中一个导向件组件与摩擦球连接，另一个导向件组件与锥块的锥底连接。

进一步地，所述两个导向组件在连接中轴上对称设置。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

与现有的阻尼器相比，本发明的干摩擦阻尼器机械结构简单，尤其适用于被动减振系统，可以通过设置导向件组件之间的初始距离，调节挤压锥块的锥尖在摩擦球开口端内的接入长度即调节摩擦球的初始张角，从而能够产生不同预紧摩擦力，阻尼器的阻尼系数可通过设置不同预紧摩擦力和不同摩擦系数的结构材料等手段进行调整。

该阻尼器的适用范围广，尤其适用于被动减振系统，能够对低频区域共振放大起到抑制作用，减振效果良好。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的干摩擦阻尼器实物集成在减振系统中，通过数据分析处理得到不同试验条件下隔振平台某方向的低频共振放大数据示意图；

其中：1、连接中轴，2、摩擦套筒，3、锁紧螺母，4、导向垫圈，5、蝶形弹簧，6、导向件，7、摩擦球，8、挤压锥块，9、连接件。

具体实施方式

下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1所示，一种干摩擦阻尼器，包括摩擦套筒、在摩擦套筒内沿摩擦套筒轴心方向设置的连接中轴，连接中轴的一端设置有螺纹为螺纹端，螺纹端延伸出摩擦套筒的一端，摩擦套筒的另一端套有连接件，连接件与摩擦套筒固定连接。

连接中轴上沿连接中轴的轴线方向设置有两个导向件组件、摩擦球和挤压锥块。摩擦球和挤压锥块设置连接在两个导向件组件之间，摩擦球在连接中轴的带动下与摩擦套筒可产生相对运动，摩擦球设置有开口端，挤压锥块与摩擦球连接，具体为挤压锥块的锥尖放置在开口端内，并且锥尖在开口端内的接入长度可通过两个导向件组件实现可调，即摩擦球开口端的开口大小可通过导向件组件进行调节，锥尖在开口端内的接入长度越长，摩擦球开口端张角越大，反之越小。

导向件组件的外侧各自设置有一个锁紧螺母，导向件组件通过锁紧螺母进行锁紧。两个导向件组件在连接中轴上对称设置，其中一个导向件组件与摩擦球连接，另一个导向件组件与锥块的锥底连接。导向件组件包括导向件、设置在导向件内部的蝶形弹簧、对蝶形弹簧进行雅间的垫圈蝶形弹簧通过垫圈密封在导向件内。

干摩擦阻尼器的工作过程为：连接中轴带动摩擦球与摩擦套筒产生相对运动过程中，摩擦球会与摩擦套筒内壁产生摩擦，将动能转化为内能，从而吸收振动能量。

在阻尼器集成安装时，通过调节两个导向件组件之间的初始距离，改变挤压锥块在摩擦球开口端内的接入长度，进而改变摩擦球的张角，可以产生不同预紧摩擦力，这样根据实际需要能够灵活设置摩擦球与摩擦套筒之间的初始摩擦力（即预紧摩擦力）。

当摩擦球初始张角较小（即挤压锥块的锥尖在摩擦球开口端内的接入长度较短，摩擦球开口端的开口较小），摩擦球与摩擦套筒有间隙时，预紧摩擦力为零。在缓慢运动时无阻尼效果，当运动速度较大时，摩擦球受到挤压而导致张角扩张变大，这样摩擦球与摩擦套筒之间的间隙逐渐缩小至摩擦球与摩擦套筒产生接触，此时产生了可抑制振动的阻尼效果。

当摩擦球初始张角较大（即挤压锥块的锥尖在摩擦球开口端内的接入长度较长，摩擦球开口端的开口较大），摩擦球与摩擦套筒之间接触时，存在固有阻尼。在运动过程中，连接中轴与摩擦套筒相对速度越大导致摩擦球受到挤压而导致张角扩张变大，摩擦球与摩擦套筒之间的摩擦力越大，从而增加阻尼效果。此外，振动振幅越大，摩擦运动通距离越长，也会将更多动能转化为内能耗散掉，阻尼效果也会越明显。

干摩擦阻尼器的安装过程为：将摩擦球与挤压锥块按照如图1所示的装配关系，同轴安装在连接中轴上。再将摩擦球、挤压锥块两侧分别安装导向件，导向件内部装入蝶形弹簧，用导向垫圈将蝶形弹簧压紧使蝶形弹性密封在导向件内。导向件两侧分别安装锁紧螺母，根据实际需要，用力矩扳手调节锁紧螺母后，固定连接件一端，使用测力装置配合微距测量装置，测试拉动连接中轴过程中变力距离与变力大小关系判断螺母是否锁紧到位。接着调节锁紧螺母在连接中轴的位置，改变摩擦球初始张角大小，实现摩擦球与摩擦套筒预紧摩擦力的调节。最后，将连接中轴通过螺纹端与隔振件连接，连接件通过端头螺纹与振动基础连接，挤压锥块一侧靠近振动基础，保证在振动输入增大时，可以更加有效地实现阻尼减振效果。

将本发明中的干摩擦阻尼器实物集成在减震系统中，开展振动考核验证试验，采集振动基础及隔振平台处动力学相应数据，通过数据分析处理得到不同试验条件下隔振平台某一个方向的低频共振放大数据，如图2所示。

通过具体试验验证，由图2中的数据可看出，设计发明的该型阻尼器能够有效的降低振动基础传向隔振件的振动，起到抑制低频共振区振动放大的作用。同时，在阻尼器工作过程中，相对运动速度越大，摩擦内能会耗散掉更多动能，具备良好的振动抑制效果。

干摩擦阻尼器中相关部件的选型和设计可以根据实用场景及具体要求来处理，例如摩擦套筒与连接件的结构形式、摩擦球的开口方向、蝶形弹簧的型号选配等都可以根据具体系统进行调整。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种干摩擦阻尼器，其特征在于包括摩擦套筒、在摩擦套筒内沿摩擦套筒轴心方向设置的连接中轴，所述连接中轴上沿其轴线方向设置有两个导向件组件、在连接中轴带动下与摩擦套筒可产生相对运动的摩擦球、与摩擦球连接并对摩擦球进行挤压的挤压锥块，所述摩擦球和挤压锥块设置在两个导向件组件之间，所述摩擦球设置有开口端，所述挤压锥块的锥尖放置在开口端内；

所述两个导向组件中的其中一个导向件组件与摩擦球连接，另一个导向件组件与锥块的锥底连接。

2.根据权利要求1所述的一种干摩擦阻尼器，其特征在于所述两个导向件组件的外侧各自设置有一个锁紧螺母，所述导向件组件通过锁紧螺母进行锁紧。

3.根据权利要求1所述的一种干摩擦阻尼器，其特征在于所述导向件组件包括导向件、设置在导向件内部的蝶形簧、对蝶形弹簧进行压紧的垫圈。

4.根据权利要求3所述的一种干摩擦阻尼器，其特征在于所述蝶形弹簧通过垫圈密封在导向件内。

5.根据权利要求1所述的一种干摩擦阻尼器，其特征在于所述连接中轴的一端设置有螺纹为螺纹端，所述螺纹端延伸出摩擦套筒的一端。

6.根据权利要求5所述的一种干摩擦阻尼器，其特征在于所述摩擦套筒的另一端套有连接件，所述连接件与摩擦套筒固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种干摩擦阻尼器，其特征在于所述两个导向组件在连接中轴上对称设置。