CN110499835B - 一种低速冲击下的剪切增稠液扭转阻尼器及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种一种低速冲击下的剪切增稠液扭转阻尼器及其使用方法，包括位移件、传动组件、飞轮和密封舱；所述位移件包括承重板和连接件，滚珠丝杠，所述传动组件为滚珠丝杠，所述滚珠丝杠包括螺母和丝杆，所述螺母与丝杆传动连接，所述螺母的左右侧壁上均与连接件固定连接，本发明实现了将承重板的竖向速度转化为飞轮的转动速度，当飞轮在剪切增稠液中转动时，将受到随转动速度增大而增大的阻力，从而实现了结构上的耗能减振。
Description
技术领域
本发明涉及扭转阻尼器设备技术领域，具体是一种低速冲击下的剪切增稠液扭转阻尼器及其使用方法。
背景技术
随着现代工业的迅速发展及城市规模的日益扩大，振动对生活环境和工作的影响已经开始引起人们的关注，冲击、振动为较普遍的自然现象，广泛存在于工业生产和地震中。为了避免因振动引起的干扰和损坏，社会已经开始高度重视冲击和振动的能量吸收和耗散，在实际工程中，如机械设备、土木工程等方面，隔震装置都有着很重要的作用。
传统的隔震支座体系可分为三类：第一类是叠层橡胶支座隔震体系，包括橡胶支座和铅芯橡胶支座等，这类支座是通过延长结构基本自振周期来实现隔震的，但是由于不同地震的周期频率不同，这种共振效应不能完全避免；第二类是摩擦滑移支座隔震体系，这类支座主要是通过摩擦耗能来进行隔震，其隔震能力主要取决于摩擦系数，由于滑动摩擦层接触面大且滑移面很难保证水平，可能造成摩擦系数的离散性较大的问题；第三类是复合隔震支座体系，这类体系主要是利用橡胶支座和滑移支座的并联或者串联组成复合隔震体系，但支座复合支座隔震支座体系结构复杂，且隔震层的位移较大。
从所用材料的角度来看，学者们通常采用橡胶支座、液压油阻尼器支座等，但是这些支座所能提供的减振效果并不理想，因此，学者们开始尝试在支座中引入智能材料(磁流变液、电流变液等)，不过，这些智能材料需要外部输入能源，这在实际工程中很难满足，有学者提出采用一种新型功能材料---剪切增稠液体(STF)，发明了隔震支座，其特性在于低剪切速率下，出现剪切变稀现象，在高剪切速率下，出现剪切增稠现象，由于这种剪切增稠效应，这类材料被运用于防弹材料或其它防护设备的制备中，同时这类材料在防震领域具有广阔的应用前景。但是，STF在低剪切速率下，其黏度不会发生大的提高，因此，该类型支座对于低速冲击减振效果有限。通过增加支座高度，放大支座所受到冲击速度的方法，并不合适。因为工程上之所以设置支座、阻尼器，就是不想让结构在该方向产生过大的变形，也就是说当前的支座、阻尼器等行程都受到了安装空间的限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低速冲击下的剪切增稠液扭转阻尼器及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种低速冲击下的剪切增稠液扭转阻尼器，包括位移件、传动组件、飞轮和密封舱；
所述位移件包括承重板和连接件，滚珠丝杠，所述传动组件为滚珠丝杠，所述滚珠丝杠包括螺母和丝杆，所述螺母与丝杆传动连接，所述螺母的左右侧壁上均与连接件固定连接，所述连接件的上端与承重板固定连接，所述丝杆的下端与飞轮固定连接，所述飞轮设置在密封舱的外侧。
作为本发明进一步的方案：所述连接件为L形板，所述L形板的一端固定连接在螺母上端的外侧壁上，另一端固定连接在承重板上。
作为本发明进一步的方案：所述飞轮的上下表面均开设有“s”形凹槽，所述“s”形凹槽内开设有螺旋小孔。
作为本发明进一步的方案：所述飞轮与丝杆之间固定连接有连接杆。
作为本发明进一步的方案：所述密封舱上开设有圆形孔，所述连接杆的外侧壁上固定连接有密封圈，所述连接杆转动连接在圆形孔内。
作为本发明进一步的方案：所述密封舱内装有剪切增稠液。
作为本发明进一步的方案：所述密封舱与螺母的下端之间固定连接有弹簧。
一种低速冲击下的剪切增稠液扭转阻尼器材使用方法的具体步骤为：：
承载板受到竖直向下的冲击力时，连接件将承重板向下运动转化为螺母在丝杠上向下移动；
螺母向下移动过程中带动丝杠转动实现飞轮的转动；
飞轮在剪切增稠液中转动，切割剪切增稠液产生阻尼力，该阻尼力会抑制飞轮的转动，从而抑制滚珠丝杠旋转，从而抑制承重板的线性运动。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过设置滚珠丝杠，当承重板受到竖直向下的冲击力时，将螺母向下移动转化为丝杠的转动，进而实现飞轮在密封舱内转动；这种低速冲击下的剪切增稠液扭转阻尼器将承重板的竖向速度转化为飞轮的转动速度，当飞轮在剪切增稠液中转动时，将受到随转动速度增大而增大的阻力，从而实现了结构上的耗能减振。
附图说明
图1为一种低速冲击下的剪切增稠液扭转阻尼器示意图；
图2为一种低速冲击下的剪切增稠液扭转阻尼器中飞轮的示意图；
图3为一种低速冲击下的剪切增稠液扭转阻尼器中飞轮的剖视图；
图中：1-螺母、2-连接件、3-承重板、4-飞轮、5-密封舱、6-连接杆、7-剪切增稠液、8-弹簧、9-丝杆。
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。
请参阅图1-3，本发明实施例中，一种低速冲击下的剪切增稠液扭转阻尼器及其使用方法，包括位移件、传动组件、飞轮4和密封舱5；
位移件包括承重板3和连接件2，滚珠丝杠，传动组件为滚珠丝杠，滚珠丝杠包括螺母1和丝杆9，螺母1与丝杆9传动连接，螺母1的左右侧壁上均与连接件2固定连接，连接件2的上端与承重板3固定连接，丝杆9的下端与飞轮4固定连接，飞轮4设置在密封舱5的外侧。
连接件2为L形板，L形板的一端固定连接在螺母1上端的外侧壁上，另一端固定连接在承重板3上，通过L形板实现了螺母1与承重板3之间的连接。
参照图2所示，飞轮4的上下表面均开设有“s”形凹槽，“s”形凹槽内开设有螺旋小孔，当飞轮转动时部分剪切增稠液会沿着凹槽流动并发生剪切增稠现象，达到耗能目的。
参照图3所示，飞轮4的内部有螺旋状小孔，当飞轮转动时部分剪切增稠液会沿着小孔流动，流经小孔的剪切增稠液发生剪切增稠现象从而达到耗能目的。
飞轮4与丝杆9之间固定连接有连接杆6，通过连接杆6实现了飞轮4与丝杆9之间的连接。
密封舱5上开设有圆形孔，连接杆6的外侧壁上固定连接有密封圈，连接杆6转动连接在圆形孔内，密封圈实现了密封舱5与连接杆6之间的密封连接。
密封舱5内装有剪切增稠液7。
在密封舱5内设置飞轮4，由于飞轮4会在剪切增稠液7内转动，同时由于飞轮4在转动过程中会与剪切增稠液7发生摩擦作用，同时剪切增稠液7由于液体阻力的作用会阻碍飞轮4转动，剪切增稠液7阻尼力的作用会阻碍飞轮4在竖直方向的推动力。
密封舱5与螺母1的下端之间固定连接有弹簧8，弹簧8的设置便于螺母1的复位运动。
该低速冲击下的剪切增稠液扭转阻尼器工作方法的具体步骤：
承载板3受到竖直向下的冲击力时，连接件2将承重板3向下运动转化为螺母1在丝杠9上向下移动；
螺母1向下移动过程中带动丝杠9转动实现飞轮4的转动；
飞轮4在剪切增稠液7中转动，切割剪切增稠液7产生阻尼力，该阻尼力会抑制飞轮4的转动，从而抑制滚珠丝杠旋转，从而抑制承重板3的线性运动。
本发明在使用时，当承重板3受到竖直向下的冲击力时，连接件2将承重板3向下运动转化为螺母1在丝杠9上向下移动，因此在螺母1向下移动过程中丝杠9转动，进而通过连接杆6带动飞轮4的转动，飞轮4在剪切增稠液7中转动，切割剪切增稠液7产生阻尼力，根据剪切增稠液10自身特性，转动速度越快，阻尼力越大，该阻尼力会抑制飞轮4的转动，从而抑制滚珠丝杠旋转，从而抑制承重板3的线性运动，相当于给承重板3增加了一个抑制其线性运动的“等效弹簧”；当承重板3没有受到向下的冲击力时，由于弹簧8的复位向上移动过程中，实现螺母1带动连接件2实现承重板3向上移动，进而使承重板3位于初始位置。
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。
故以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。
Claims (2)
1.一种低速冲击下的剪切增稠液扭转阻尼器，其特征在于：包括位移件、传动组件、飞轮(4)和密封舱(5)；
所述位移件包括承载板(3)和连接件(2)，所述传动组件为滚珠丝杆，所述滚珠丝杆包括螺母(1)和丝杆(9)，所述螺母(1)与丝杆(9)传动连接，所述螺母(1)的左右侧壁上均与连接件(2)固定连接，所述连接件(2)的上端与承载板(3)固定连接，所述丝杆(9)的下端与飞轮(4)固定连接，所述飞轮(4)设置在密封舱(5)的外侧；
所述连接件(2)为L形板，所述L形板的一端固定连接在螺母(1)上端的外侧壁上，另一端固定连接在承载板(3)上；
所述飞轮(4)的上下表面均开设有“s”形凹槽，所述“s”形凹槽内开设有螺旋小孔；
所述飞轮(4)与丝杆(9)之间固定连接有连接杆(6)；
所述密封舱(5)上开设有圆形孔，所述连接杆(6)的外侧壁上固定连接有密封圈，所述连接杆(6)转动连接在圆形孔内；
所述密封舱(5)内装有剪切增稠液(7)；
所述密封舱(5)与螺母(1)的下端之间固定连接有弹簧(8)。
2.如权利要求1所述的一种低速冲击下的剪切增稠液扭转阻尼器的使用方法，其特征在于：该使用方法的具体步骤为：
承载板(3)受到竖直向下的冲击力时，连接件(2)将承载板(3)向下运动转化为螺母(1)在丝杆(9)上向下移动；
螺母(1)向下移动过程中带动丝杆(9)转动实现飞轮(4)的转动；
飞轮(4)在剪切增稠液(7)中转动，切割剪切增稠液(7)产生阻尼力，该阻尼力会抑制飞轮(4)的转动，从而抑制滚珠丝杆旋转，从而抑制承载板(3)的线性运动。
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