CN109751362A - 一种基于磁流变液润滑的摩擦系数可调的摩擦摆隔震支座 - Google Patents

Abstract

一种基于磁流变液润滑的摩擦系数可调的摩擦摆隔震支座，涉及一种隔震支座。中间滑块上端与上支座板下表面中间位置万向铰连接，下支座板上表面一体制有安装圆槽，导磁板与下支座板的安装圆槽的内底面固接，摩擦板与导磁板上表面固接，摩擦板上表面添加有磁流变液，中间滑块下端坐落于摩擦板上表面中间位置，中间滑块内部埋设有线圈，柔性密封材料层对下支座板的安装圆槽的槽口进行封闭。通过对磁流变液的应用实现了摩擦系数的实时可调，适应性强，效果更好。

Description

一种基于磁流变液润滑的摩擦系数可调的摩擦摆隔震支座

技术领域

本发明涉及一种隔震支座，尤其是一种基于磁流变液润滑的摩擦系数可调的摩擦摆隔震支座。

背景技术

摩擦摆支座具有良好的隔震/振性能和复位性能，能够有效削弱外部作用力对结构产生的不利影响，如地震引起的建筑结构震动，设备运行引起的振动和车辆运行引起的桥梁振动等等。

传统的摩擦摆支座一般由球面的下底座、中间滑块以及上支座板组成。球面或者滑块接触面一般通过喷涂或者贴合一层低摩擦材料层，常见低摩擦材料如聚四氟乙烯，低摩擦材料的滑动摩擦系数一般要求小于0.15。由于摩擦层的存在，使得结构在重力作用下，滑块和底面曲面间的摩擦力小，结构水平向刚度小，结构基频被有效延长，外部作用力震/振动作用下，结构加速度、层间位移等响应可以被有效降低，使得结构得到有效保护。

目前的摩擦摆支座球面或者滑块使用的低摩擦涂层均为传统的低摩擦耐磨材料。一方面，摩擦系数根据设计与设防要求而定，材料确定后，摩擦系数随之确定，而一旦实际震/振动作用与设计震/振动作用相差较大，支座将无法表现出预期的隔震/振效果，支座甚至发生失效破坏。另一方面，传统的喷涂材料在重力荷载的长期作用下可能存在老化和变形等问题，导致材料摩擦系数发生变化，使得摩擦摆支座的隔震/振效果无法保证。

磁流变材料是一种新型智能材料，在磁场的作用下，磁流变液的状态表现出良好的可调性，且其响应时间在毫秒级，具备良好的润滑作用，在磁场作用下，磁流变液的油膜性能表现出良好的可控性。表面织构已被证明是一种提高表面承载力和改善表面摩擦学特性的有效方法，将其引入摩擦摆支座表面可以有效提高滑动表面的承载力，有效降低其摩擦系数。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于磁流变液润滑的摩擦系数可调的摩擦摆隔震支座，它通过对磁流变液的应用实现了摩擦系数的实时可调，适应性强，效果更好。

实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种基于磁流变液润滑的摩擦系数可调的摩擦摆隔震支座，包括上支座板、中间滑块、下支座板、导磁板、摩擦板以及柔性密封材料层，所述中间滑块上端与上支座板下表面中间位置万向铰连接，所述下支座板上表面一体制有安装圆槽，所述导磁板与下支座板的安装圆槽的内底面固接，所述摩擦板与导磁板上表面固接，摩擦板上表面添加有磁流变液，中间滑块下端坐落于摩擦板上表面中间位置，中间滑块内部埋设有线圈，所述柔性密封材料层对下支座板的安装圆槽的槽口进行封闭。

进一步的是，所述下支座板的安装圆槽的槽口端面固定有碰撞限位装置，所述碰撞限位装置与上支座板下表面之间留有间隔。

进一步的是，所述下支座板的安装圆槽的内底面为凹球面，所述导磁板及摩擦板均为与安装圆槽的内底面曲率半径相同的球面板，所述中间滑块下端制为与摩擦板曲率半径相同的球面。

进一步的是，所述摩擦板上表面进行织构处理形成规律排布的凹坑阵列。

进一步的是，所述中间滑块下端喷涂或贴合有耐摩层。

进一步的是，所述磁流变液可采用磁流变酯进行替换，所述磁流变酯涂覆在摩擦板表面。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构合理有效，通过对磁流变液的应用实现了摩擦系数的实时可调，改变了现有摩擦摆隔震支座只能被动隔震/振的弊端，适应性强，效果更好，具有广阔的应用价值。

附图说明

图1是本发明的基于磁流变液润滑的摩擦系数可调的摩擦摆隔震支座的主视结构示意图，为便于观看，磁流变液未表示；

图2是本发明的摩擦板的俯视结构示意图；

图3是本发明的摩擦板的主视结构示意图；

图4是本发明的导磁板的主视结构示意图。

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，所描述的实施例仅是发明的一部分实施例，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。

具体实施方式一：如图1~图4所示，本发明公开了一种基于磁流变液润滑的摩擦系数可调的摩擦摆隔震支座，包括上支座板1、中间滑块2、下支座板3、导磁板4、摩擦板5以及柔性密封材料层9，所述上支座板1及所述下支座板3边缘位置均预留有螺栓安装孔，上支座板1下表面中间位置一体制有连接凸块，连接凸块下表面中间位置制有球形凹槽，所述中间滑块2采用非磁性材料制成且其上端制有球形凸起并与球形凹槽配合构成万向铰连接，下支座板3上表面一体制有安装圆槽，所述导磁板4采用导磁性能好的材料制成，实现磁感线的效闭合，增强磁场，导磁板4与下支座板3的安装圆槽的内底面固接，所述摩擦板5采用低摩擦材料（摩擦系数小于0.15）制成，优选为聚四氟乙烯材料，摩擦板5与导磁板4上表面固接，摩擦板5上表面添加有磁流变液，中间滑块2下端坐落于摩擦板5上表面中间位置，中间滑块2内部埋设有线圈8，所述线圈8采用外接电源供电并连接有控制器，控制器能够控制线圈8电流的大小，所述柔性密封材料层9对下支座板3的安装圆槽的槽口进行封闭，使安装圆槽内部形成一个密闭空间，线圈8在通电状态下产生磁场对磁流变液产生作用，通过控制器改变线圈8产生磁场的大小可改变磁流变液的润滑性能，从而改变中间滑块2与摩擦板5之间的摩擦系数。

具体实施方式二：如图1所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述下支座板3的安装圆槽的槽口端面固定有碰撞限位装置6，所述碰撞限位装置6采用粘弹性材料制成并与上支座板1下表面之间留有间隔，碰撞限位装置6拥有良好的吸震/振缓冲性能。

具体实施方式三：如图1、3、4所示，本实施方式是对具体实施方式一或具体实施方式二作出的进一步说明，所述下支座板3的安装圆槽的内底面为凹球面，所述导磁板4及摩擦板5均为与安装圆槽的内底面曲率半径相同的球面板，所述中间滑块2下端制为与摩擦板5曲率半径相同的球面。

具体实施方式四：如图1、2、3所示，本实施方式是对具体实施方式三作出的进一步说明，所述摩擦板5上表面进行织构处理形成规律排布的凹坑阵列5-1，所述凹坑阵列5-1一方面可以减小中间滑块2与摩擦板5之间的摩擦系数，另一方面也可以存储部分磁流变液以及磨损碎屑，提高耐磨性，磁流变液一部分储存在凹坑阵列5-1内，另一部分在摩擦板5表面形成薄膜，可对中间滑块2和摩擦板5的接触起润滑作用。

具体实施方式五：如图1所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述中间滑块2下端喷涂或贴合有耐摩层7，所述耐摩层7采用聚四氟乙烯材料制成。

具体实施方式六：如图1所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述磁流变液可采用磁流变酯进行替换，所述磁流变酯涂覆在摩擦板5表面。

本发明通过控制线圈8电流的大小，在下支座板3内部产生可控的磁场，从而改变下支座板3内磁流变液的状态，进而调整磁流变液的润滑性能，使摩擦系数可实时调节，可根据上支座板1的响应进行实时控制，达到最优耗能，而不再是被动隔震/振装置。

中间滑块2和摩擦板5之间的摩擦通过以下三种方式实现减磨：一是中间滑块2下端喷涂或贴合有耐摩层7；二是摩擦板5上表面进行织构处理后，中间滑块2和摩擦板5之间的摩擦系数和磨损率将被进一步降低，从而可以获得更好的隔震/振效果；三是存在于中间滑块2和摩擦板5接触面的磁流变液可以进一步进行润滑，从而减小摩擦磨损率，保证本发明的隔震/振效果和服役耐久性。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的装体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种基于磁流变液润滑的摩擦系数可调的摩擦摆隔震支座，其特征在于：包括上支座板（1）、中间滑块（2）、下支座板（3）、导磁板（4）、摩擦板（5）以及柔性密封材料层（9），所述中间滑块（2）上端与上支座板（1）下表面中间位置万向铰连接，所述下支座板（3）上表面一体制有安装圆槽，所述导磁板（4）与下支座板（3）的安装圆槽的内底面固接，所述摩擦板（5）与导磁板（4）上表面固接，摩擦板（5）上表面添加有磁流变液，中间滑块（2）下端坐落于摩擦板（5）上表面中间位置，中间滑块（2）内部埋设有线圈（8），所述柔性密封材料层（9）对下支座板（3）的安装圆槽的槽口进行封闭。

2.根据权利要求1所述的一种基于磁流变液润滑的摩擦系数可调的摩擦摆隔震支座，其特征在于：所述下支座板（3）的安装圆槽的槽口端面固定有碰撞限位装置（6），所述碰撞限位装置（6）与上支座板（1）下表面之间留有间隔。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于磁流变液润滑的摩擦系数可调的摩擦摆隔震支座，其特征在于：所述下支座板（3）的安装圆槽的内底面为凹球面，所述导磁板（4）及摩擦板（5）均为与安装圆槽的内底面曲率半径相同的球面板，所述中间滑块（2）下端制为与摩擦板（5）曲率半径相同的球面。

4.根据权利要求3所述的一种基于磁流变液润滑的摩擦系数可调的摩擦摆隔震支座，其特征在于：所述摩擦板（5）上表面进行织构处理形成规律排布的凹坑阵列（5-1）。

5.根据权利要求1所述的一种基于磁流变液润滑的摩擦系数可调的摩擦摆隔震支座，其特征在于：所述中间滑块（2）下端喷涂或贴合有耐摩层（7）。

6.根据权利要求1所述的一种基于磁流变液润滑的摩擦系数可调的摩擦摆隔震支座，其特征在于：所述磁流变液可采用磁流变酯进行替换，所述磁流变酯涂覆在摩擦板（5）表面。