CN111623074A - 一种流体激发的流固混合式阻尼器 - Google Patents

一种流体激发的流固混合式阻尼器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种流体激发的流固混合式阻尼器，属于阻尼器领域。它包括U型阻尼器外壳、装设于阻尼器外壳内自由滑动的活塞A和活塞B，装设于活塞A上的活塞杆，以及装设于阻尼器外壳内部的固体变阻尼模块；活塞A的左侧固定装设有齿条，齿条与固体变阻尼模块中的齿轮啮合传动；活塞A与活塞B之间至少安装两条拉压螺旋弹簧；活塞A与活塞B、阻尼器外壳组成封闭但体积可变的液体腔，液体腔内装设有大颗粒的悬浊液；固体变阻尼模块包括齿轮、飞轮A、飞轮B、压缩杆和滚动轴承。本发明是一种由流体激发但无节流孔、固体阻尼力显著不同的流固混合式阻尼器。

Description

一种流体激发的流固混合式阻尼器
技术领域
本发明主要涉及阻尼器领域，特指一种流体激发的流固混合式阻尼器。
背景技术
阻尼器对于吸收外界的能量具有显著的效果，现有的阻尼器大多都基于液体阻尼力。因此，单纯由液体的阻尼系数所产生的阻尼力难以满足隔振的需要，且液体阻尼系数与活塞运动方向无关，从而使得相同情况下活塞向里、向外运动阻尼几乎相同，从而导致活塞杆难以精确复位。因此，设计一种流体激发、同时具有流体阻尼和固体阻尼力的混合式阻尼器具有十分重要的意义。
发明内容
本发明需解决的技术问题是：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种无节流孔、活塞运动方向不同固体阻尼力显著不同、流体激发的流固混合式阻尼器。
为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种流体激发的流固混合式阻尼器，包括U型阻尼器外壳、装设于所述阻尼器外壳内自由滑动的活塞A和活塞B，装设于所述活塞A上的活塞杆，以及装设于所述阻尼器外壳内部的固体变阻尼模块。
所述活塞A的左侧固定装设有齿条，所述齿条与所述固体变阻尼模块中的齿轮啮合传动；所述活塞A与所述活塞B之间至少安装两条拉压螺旋弹簧；所述活塞A与所述活塞B、所述阻尼器外壳组成封闭但体积可变的液体腔，所述液体腔内装设有大颗粒的悬浊液。
所述固体变阻尼模块包括与所述齿条啮合的所述齿轮、两端分别固定装设有飞轮A和飞轮B的飞轮轴、装设于所述阻尼器外壳底部的固定杆、可沿所述固定杆自由滑动的压缩杆；所述飞轮轴穿过滚动轴承转动装设于所述压缩杆上；所述齿轮利用单向轴承转动装设于所述飞轮轴上；所述固定杆上装设有抗压缩弹簧，所述抗压缩弹簧设置在所述阻尼器外壳的底板与所述压缩杆的左端之间。
所述活塞杆向里运动时，所述单向轴承处于止动状态；所述活塞杆向外运动时，所述单向轴承允许所述齿轮相对于所述飞轮轴自由转动。
所述液体腔处于静止平衡状态时，所述拉压螺旋弹簧处于拉伸状态，所述悬浊液充满所述液体腔总体积的50%以上空间，但不超过其总体积的70%。
进一步地，所述抗压缩弹簧的刚度不小于所述拉压螺旋弹簧总刚度的10倍。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：本发明的阻尼器没有节流孔，通过液体腔的体积变化来产生液体阻尼力，同时本发明利用单向轴承实现活塞往复运动方向上飞轮的停止与转动的切换，从而使得活塞杆在运动方向产生显著不同的固体阻尼力。由此可知，本发明是一种结构简单合理、由流体激发但无节流孔、固体阻尼力显著变化、耗能更高的流固混合式阻尼器。
附图说明
图1是本发明的一种流体激发的流固混合式阻尼器的结构原理图。
图2是本发明的飞轮与齿轮在飞轮轴上的相对位置示意图。
图中，11—阻尼器外壳；12—活塞A；13—活塞杆；2—齿条；3—齿轮；4—单向轴承；50—滚动轴承；51—压缩杆；52—活塞B；53—液体腔；54—固定杆；55—抗压缩弹簧；6—拉压螺旋弹簧；71—飞轮A；72—飞轮B；73—飞轮轴。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1、图2所示， 本发明的一种流体激发的流固混合式阻尼器，它包括U型阻尼器外壳11、装设于阻尼器外壳内自由滑动的活塞A12和活塞B52，装设于活塞A12上的活塞杆13，以及装设于阻尼器外壳11内部的固体变阻尼模块。
参见图1、图2所示，活塞A12的左侧固定装设有齿条2，齿条2与固体变阻尼模块中的齿轮3啮合传动；活塞A12与活塞B52之间至少安装两条拉压螺旋弹簧6；活塞A12与活塞B52、阻尼器外壳11组成封闭但体积可变的液体腔53，液体腔53内装设有大颗粒的悬浊液，本发明中的大颗粒悬浊液是指颗粒直径为毫米级的悬浊液，颗粒直径大，增大阻力。
参见图1、图2所示，固体变阻尼模块包括与齿条2啮合的齿轮3、两端分别固定装设有飞轮A71和飞轮B72的飞轮轴73、装设于阻尼器外壳11底部的固定杆54、可沿固定杆54自由滑动的压缩杆51；飞轮轴73穿过滚动轴承50转动装设于压缩杆51上；齿轮3利用单向轴承4转动装设于飞轮轴73上；固定杆54上装设有抗压缩弹簧55，抗压缩弹簧55设置在阻尼器外壳11的底板与压缩杆51的左端之间；本发明实现压缩杆51与固定杆54滑动的具体结构是：在压缩杆51的左端沿其长度方向开有导向孔，固定杆54的左端伸入导向孔内，其中导向孔的孔径略大于压缩杆51的直径，抗压缩弹簧55套设在固定杆54上，在活塞B52移动时，压缩杆51压缩抗压缩弹簧55，并且压缩杆51沿着固定杆54移动。飞轮A71和飞轮B72的圆周上活动安装有至少两组能够带动悬浊液绕飞轮轴73转动的阻力板（图中未示出），阻力板能够沿飞轮A71或飞轮B72的径向自由运动，阻力板与相应的飞轮采用金属抗拉螺旋弹簧（图中未示出）连接；当飞轮轴73相对低速转动时，阻力板在离心力和金属抗拉螺旋弹簧的作用下沿相应的飞轮径向向里滑动，使得阻力板超出飞轮的长度变短；当飞轮轴73相对高速转动时，阻力板在离心力和金属抗拉螺旋弹簧的作用下沿相应的飞轮径向向外滑动，使得阻力板超出飞轮的长度变长；阻力板的向里或向外滑动，可以分别减小或增加固体阻尼力。本发明在飞轮A71上沿径向开有滑槽，阻力板设置在滑槽内，金属抗拉螺旋弹簧的两端分别与阻力板靠近飞轮A71中心的一端和滑槽的靠近飞轮A71中心的一端固定连接，飞轮B72的结构与飞轮A71的结构相同。
活塞杆13向里运动时，单向轴承4处于止动状态；活塞杆13向外运动时，单向轴承4允许齿轮3相对于飞轮轴73自由转动。
参见图1、图2所示，液体腔53处于静止平衡状态时，拉压螺旋弹簧6处于拉伸状态，悬浊液充满液体腔53总体积的50%以上空间，但不超过其总体积的70%。在飞轮转速相同的情况下，液体腔53内部的悬浊液的液面随液体腔53体积的减小而增高，飞轮A71、飞轮B72和齿轮3所产生的固体阻尼力越大。
参见图1、图2所示，作为优选地，抗压缩弹簧55的刚度不小于拉压螺旋弹簧6总刚度的10倍，从而使得活塞A12与活塞B52之间可以发生显著的距离变化，从而使得液体腔53的体积发生显著的改变。
本发明的工作原理如下：首先液体腔53内部空间50%-70%充满悬浊液，从而使得齿轮3和飞轮A71和飞轮B72不完全浸没于悬浊液中；当活塞杆13受到外部作用力而向里运动即向左运动时，活塞A12向左运动，从而使得液体腔53的体积逐渐缩小，直至液体腔53内部充满悬浊液。
由于抗压缩弹簧55的刚度是拉压螺旋弹簧总刚度的10倍以上，因此液体腔53体积变形的过程中，活塞B52相对静止不动。
液体腔53的体积逐渐缩小的过程中，齿条2带动齿轮3转动，由于单向轴承4处于止动状态，从而使得齿轮3带动飞轮轴73以及飞轮A71和飞轮B72转动，搅动液体腔53内部的悬浊液，从而给予活塞A12巨大的固体阻尼力。
当活塞杆13向外运动过程中，液体腔53的体积逐渐变大，飞轮A71和飞轮B72逐渐漏出悬浊液面。
活塞A12向右运动，带动齿轮3反向转动，此时单向轴承允许齿轮3与飞轮轴73发生相对自由转动，即液体腔53体积恢复的过程中，飞轮A71和飞轮B73静止不转，此时固体阻尼力只有齿轮3转动所产生，且齿轮3转动很少带动悬浊液运动。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应该属于本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种流体激发的流固混合式阻尼器，包括U型阻尼器外壳（11）、装设于所述阻尼器外壳内自由滑动的活塞A（12）和活塞B（52），装设于所述活塞A（12）上的活塞杆（13），以及装设于所述阻尼器外壳（11）内部的固体变阻尼模块，其特征在于：
所述活塞A（12）的左侧固定装设有齿条（2），所述齿条（2）与所述固体变阻尼模块中的齿轮（3）啮合传动；所述活塞A（12）与所述活塞B（52）之间至少安装两条拉压螺旋弹簧（6）；所述活塞A（12）与所述活塞B（52）、所述阻尼器外壳（11）组成封闭但体积可变的液体腔（53），所述液体腔（53）内装设有大颗粒的悬浊液；
所述固体变阻尼模块包括与所述齿条（2）啮合的所述齿轮（3）、两端分别固定装设有飞轮A（71）和飞轮B（72）的飞轮轴（73）、装设于所述阻尼器外壳（11）底部的固定杆（54）、可沿所述固定杆（54）自由滑动的压缩杆（51）；所述飞轮轴（73）穿过滚动轴承（50）转动装设于所述压缩杆（51）上；所述齿轮（3）利用单向轴承（4）转动装设于所述飞轮轴（73）上；所述固定杆（54）上装设有抗压缩弹簧（55），所述抗压缩弹簧（55）设置在所述阻尼器外壳（11）的底板与所述压缩杆（51）的左端之间；
所述活塞杆（13）向里运动时，所述单向轴承（4）处于止动状态；所述活塞杆（13）向外运动时，所述单向轴承（4）允许所述齿轮（3）相对于所述飞轮轴（73）自由转动；
所述液体腔（53）处于静止平衡状态时，所述拉压螺旋弹簧（6）处于拉伸状态，所述悬浊液充满所述液体腔（53）总体积的50%以上空间，但不超过其总体积的70%。
2.根据权利要求1所述的一种流体激发的流固混合式阻尼器，其特征在于：所述抗压缩弹簧（55）的刚度不小于所述拉压螺旋弹簧（6）总刚度的10倍。
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