可调型电涡流阻尼器
技术领域
本发明涉及阻尼器技术领域,尤其涉及一种可调型电涡流阻尼器。
背景技术
阻尼器是一种以提供运动的阻力来耗减运动能量的减震装置,利用阻尼器来耗能减震是一种被广泛应用于航天、航空、军工、枪炮以及汽车等行业的传统技术,自二十世纪七十年代以来,人们开始逐步的把利用阻尼器耗能减震的技术应用到建筑、桥梁、铁路等结构工程中。常用的阻尼器主要有液体阻尼器、气体阻尼器和电磁阻尼器三类,阻尼器对于补偿拾振器摆系统中很小的摩擦和空气阻力,改善频率响应等具有重要作用。
电涡流阻尼产生的基本原理是:当处于磁场中的导体板切割磁力线时会在导体板中产生电涡流,电涡流又会产生与原磁场方向相反的新磁场,从而在原磁场和导体之间形成阻碍二者相对运动的阻尼力,如果将导体板与振动结构相连接,就可以产生结构减振与耗能的作用,成为电涡流阻尼器。与结构振动控制领域常用的一些阻尼装置相比,电涡流阻尼器不依靠机械摩擦耗能,没有工作流体也就不存在漏液和密封的问题,具有可靠性高、耐久性好和构造相对简单等优点。
现有公开号为CN103821861B的中国专利申请文件公开了一种基于螺旋传动方式的轴向电涡流阻尼器,其包括螺旋副传动组件、旋转式电涡流阻尼产生器;旋转式电涡流阻尼产生器包括大小一致且按上下平行设置的由导磁材料制成的上圆盘和下圆盘,上圆盘与下圆盘之间设有与上圆盘平行的由导电材料或导磁材料制成的旋转圆盘,旋转圆盘安装在螺旋副传动组件上并随螺旋副传动组件做旋转运动;上圆盘与下圆盘之间还设有多对磁体,每对磁体中上磁体与下磁体相对的磁极极性相反。该阻尼器通过螺旋副把受控结构的轴向运动转化为阻尼器内部结构的旋转运动进行控制,实现了控制效率的大幅提高。
上述技术方案中,虽然提高了阻尼器的控制效率,但是阻尼力的大小无法进行调节,在装置需要调节阻尼力大小的时候只能更换阻尼器,造成资源浪费。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:为了解决现有技术中阻尼器无法调节阻尼力的技术问题,本发明提供一种可调型电涡流阻尼器,通过连接筒采用上下分体结构,可以通过调节上下连接筒之间的旋合长度精准调节空隙的大小,从而实现调节阻尼力的大小。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种可调型电涡流阻尼器,包括螺旋副传动组件和旋转式电涡流阻尼产生器,所述旋转式电涡流阻尼产生器包括大小一致且按上下平行设置的上盖板和下盖板,所述上盖板与所述下盖板之间设有与所述上盖板平行的旋转盘,所述旋转盘安装在所述螺旋副传动组件上并随所述螺旋副传动组件做旋转运动,所述上盖板与所述下盖板之间还设有磁体,所述磁体包括上磁体和沿所述上盖板轴线方向安装在所述上磁体下方的下磁体,所述上磁体与所述下磁体磁极极性相反,所述旋转式电涡流阻尼产生器还包括连接筒,所述连接筒的两端分别与所述上盖板、所述下盖板固定连接,所述上磁体和所述下磁体均设置于所述连接筒与所述螺旋副传动组件之间,所述螺旋副传动组件设置在所述上盖板和所述下盖板之间,且所述螺旋副传动组件贯穿所述上盖板,所述上磁体、所述下磁体与所述旋转盘之间均具有空隙,所述连接筒为上下分体结构,使得所述空隙大小可调节,所述连接筒包括上连接筒和下连接筒,所述上连接筒与所述下连接筒通过螺纹连接。
本发明的可调型电涡流阻尼器通过将连接筒设计成上下分体结构,通过调节上下连接筒之间的螺纹旋合长度,可以调节上下盖板之间的距离,上下盖板的移动使得上下磁体随之移动,从而改变旋转盘与上下磁体之间的空隙大小,实现阻尼力的调节。
进一步,具体的,所述上连接筒设有第一台阶面,所述下连接筒设有第二台阶面,所述第一台阶面使得所述上连接筒内所述第一台阶面上部的内径d1小于所述第一台阶面下部的内径d2,所述第二台阶面使得所述下连接筒外所述第二台阶面上部的外径d3小于所述第二台阶面下部的外径d4,所述内径d2与所述外径d3相配合使所述上连接筒与所述下连接筒连接。通过台阶面的设计可以将上下连接筒之间螺纹旋合长度控制在一定的范围。
进一步,为了防止所述上连接筒和所述下连接筒在工作时松动,所述旋转式电涡流阻尼产生器还包括螺旋锁紧环,所述螺旋锁紧环套接在所述第二台阶面上部的外侧壁上,且所述螺旋锁紧环位于所述第二台阶面与所述上连接筒下端面之间。所述螺纹锁紧环可以为上下连接筒的连接提供较大的预紧力,防止螺母转动的扭矩导致上下连接筒的连接螺纹松开。
进一步,具体的,所述螺旋锁紧环为成对使用的第一圆环和第二圆环,所述第一圆环的第一上端面为水平面,所述第一圆环的第一下端面为倾斜面,所述第二圆环的第二上端面为倾斜面,所述第二圆环的第二下端面为水平面,所述第一下端面和所述第二上端面的倾斜度相同。第一圆环的倾斜面和第二圆环的倾斜面之间可以通过相互之间的摩擦力锁紧,螺旋锁紧环套接在下连接筒的外周,当上下连接筒的螺纹旋合长度调节好之后,将第一圆环和第二圆环按相反方向拧紧,为上下连接筒提供一个预紧力,此时,上连接筒的下端面与第二台阶面可以对螺旋锁紧环有一个抵靠力,防止螺旋锁紧环松动;通过改变第一圆环和第二圆环的旋合度可以调节螺旋锁紧环整体的宽度,以配合上下连接筒的螺纹旋合长度,使得上下连接筒可以始终处于紧密配合的状态。
进一步,具体的,所述第一下端面和所述第二上端面的倾斜度为六度。
进一步,具体的,所述旋转式电涡流阻尼产生器还包括上压紧块和下压紧块,所述上压紧块与所述上盖板的中心孔螺纹连接,所述下压紧块与所述下盖板的中心孔螺纹连接,所述螺旋副传动组件位于所述上压紧块与所述下压紧块之间,且所述螺旋副传动组件贯穿所述上压紧块。通过上压紧块与上盖板的中心孔螺纹连接,下压紧块与下盖板的中心孔螺纹连接,当调节上下连接筒的螺纹旋合长度时,上盖板与上压紧块之间的螺纹旋合长度也会发生改变,下盖板与下压紧块之间的螺纹旋合长度也会发生改变,此时,上下压紧块的位置不变,可以保持螺母的位置不变。
进一步,具体的,所述螺旋副传动组件包括作轴向运动的螺杆和安装在所述上盖板和所述下盖板之间的螺母,所述螺母与所述螺杆之间传动连接,所述旋转盘安装在所述螺母上;所述螺杆的顶端设有上连接杆,所述上连接杆贯穿所述上压紧块,所述下盖板的底面设有下连接杆,所述下连接杆通过法兰与所述下盖板固定连接。下连接杆与下盖板固定连接,作为固定端,上连接杆与螺杆连接,作为活动端;当上连接杆作轴向运动时,可以带动螺杆轴向运动,螺杆带动螺母发生旋转,螺母旋转带动旋转盘旋转,从而使旋转盘切割上下磁体之间的磁力线,产生电涡流。
进一步,为了减少轴向空隙,延长上下连接杆的使用寿命,所述上连接杆的顶端设有上连接单耳,所述下连接杆的底端设有下连接单耳,所述上连接杆与所述上连接单耳的连接处通过锁紧螺母进行锁紧,所述上连接杆与所述螺杆的连接处通过所述锁紧螺母进行锁紧,所述下连接杆与所述下连接单耳的连接处通过所述锁紧螺母进行锁紧,所述下连接杆与所述法兰的连接处通过所述锁紧螺母进行锁紧。
进一步,具体的,所述上磁体安装在所述上盖板的底面,所述下磁体安装在所述下盖板的顶面,且所述下磁体与所述下盖板顶面之间设有定位挡圈。
进一步,优选的,所述旋转盘包括上铜板、铁板及下铜板,所述铁板位于所述上铜板与所述下铜板之间,且所述上铜板、所述铁板及所述下铜板三者之间固定连接,所述上铜板与所述上磁体之间具有空隙,所述下铜板与所述下磁体之间具有空隙。
进一步,具体的,为了减小螺母转动时的摩擦力,所述螺母通过上推力轴承与所述上压紧块连接,所述螺母通过下推力轴承与所述下压紧块连接。
进一步,为了能对上下推力轴承进行定位,保证其在转动过程中不发生偏离,所述螺母与所述上推力轴承之间设有第一轴承挡圈,所述螺母与所述下推力轴承之间设有第二轴承挡圈,所述下推力轴承与所述下压紧块之间设有第三轴承挡圈。
进一步,具体的,所述下盖板顶面设有用于安装所述定位挡圈的定位凹槽。
本发明的有益效果是,本发明的可调型电涡流阻尼器,通过上连接筒与下连接筒采用螺纹连接的方式,可以通过改变螺纹旋合长度调节上下盖板之间的距离,从而可以精准改变旋转盘与上下磁体之间的空隙,通过调节空隙大小实现精准改变阻尼力;通过上压紧块与上盖板的中心孔螺纹连接,下压紧块与下盖板的中心孔螺纹连接,当调节上下连接筒的螺纹旋合长度时,上盖板与上压紧块之间的螺纹旋合长度也会发生改变,下盖板与下压紧块之间的螺纹旋合长度也会发生改变,此时,上下压紧块的位置不变,可以保持螺母的位置不变。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明最优实施例的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的可调型电涡流阻尼器的爆炸图;
图3为本发明实施例提供的可调型电涡流阻尼器的剖视图。
图中:1、上盖板,2、下盖板,3、旋转盘,4、上磁体,5、下磁体,6、连接筒,61、上连接筒,62、下连接筒,611、第一台阶面,621、第二台阶面,63、螺旋锁紧环,631、第一圆环,632、第二圆环,7、空隙,8、上压紧块,9、下压紧块,10、螺杆,11、螺母,12、上连接杆,121、上连接单耳,13、下连接杆,131、下连接单耳,14、法兰,15、定位挡圈,16、上推力轴承,17、下推力轴承,18、第一轴承挡圈,19、第二轴承挡圈,20、第三轴承挡圈,21、锁紧螺母,201、定位凹槽,301、上铜板,302、铁板,303、下铜板。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图,仅以示意方式说明本发明的基本结构,因此其仅显示与本发明有关的构成。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示,是本发明最优实施例,一种可调型电涡流阻尼器,包括螺旋副传动组件和旋转式电涡流阻尼产生器,旋转式电涡流阻尼产生器包括大小一致且按上下平行设置的上盖板1和下盖板2,上盖板1与下盖板2之间设有与上盖板1平行的旋转盘3,旋转盘3安装在螺旋副传动组件上并随螺旋副传动组件做旋转运动,上盖板1与下盖板2之间还设有磁体,磁体包括上磁体4和沿上盖板1轴线方向安装在上磁体4下方的下磁体5,上磁体4与下磁体5磁极极性相反,旋转式电涡流阻尼产生器还包括连接筒6,连接筒6的两端分别与上盖板1、下盖板2固定连接,上磁体4和下磁体5均设置于连接筒6与螺旋副传动组件之间,螺旋副传动组件设置在上盖板1和下盖板2之间,且螺旋副传动组件贯穿上盖板1,上磁体4、下磁体5与旋转盘3之间均具有空隙7,空隙7大小可调节。连接筒6为上下分体结构,使得空隙7大小可调节。连接筒6包括上连接筒61和下连接筒62,上连接筒61与下连接筒62通过螺纹连接。
上连接筒61设有第一台阶面611,下连接筒62设有第二台阶面621,第一台阶面611使得上连接筒61内第一台阶面611上部的内径d1小于第一台阶面611下部的内径d2,第二台阶面621使得下连接筒62外第二台阶面621上部的外径d3小于第二台阶面621下部的外径d4,内径d2与外径d3相配合使上连接筒61与下连接筒62连接。
旋转式电涡流阻尼产生器还包括用于防止上连接筒61和下连接筒62在工作时松动的螺旋锁紧环63,螺旋锁紧环63套接在第二台阶面621上部的外侧壁上,且螺旋锁紧环63位于第二台阶面621与上连接筒61下端面之间。
螺旋锁紧环63为成对使用的第一圆环631和第二圆环632,第一圆环631的第一上端面为水平面,第一圆环631的第一下端面为倾斜面,第二圆环632的第二上端面为倾斜面,第二圆环632的第二下端面为水平面,第一下端面和第二上端面的倾斜度相同。第一下端面和第二上端面的倾斜度为六度。
旋转式电涡流阻尼产生器还包括上压紧块8和下压紧块9,上压紧块8与上盖板1的中心孔螺纹连接,下压紧块9与下盖板2的中心孔螺纹连接,螺旋副传动组件位于上压紧块8与下压紧块9之间,且螺旋副传动组件贯穿上压紧块8。
螺旋副传动组件包括作轴向运动的螺杆10和安装在上盖板1和下盖板2之间的螺母11,螺母11与螺杆10之间传动连接,旋转盘3安装在螺母11上;螺杆10的顶端设有上连接杆12,上连接杆12贯穿上压紧块8,下盖板2的底面设有下连接杆13,下连接杆13通过法兰14与下盖板2固定连接。在本实施例中,螺杆10为零空隙配合的丝杠螺杆,当上下盖板距离固定时,可使得在转动过程中螺母11的水平位置始终不变,从而使空隙7保持不变,阻尼力更加稳定。
上连接杆12的顶端设有上连接单耳121,下连接杆13的底端设有下连接单耳131,上连接杆12与上连接单耳121的连接处通过锁紧螺母21进行锁紧,上连接杆12与螺杆10的连接处通过锁紧螺母21进行锁紧,下连接杆13与下连接单耳131的连接处通过锁紧螺母21进行锁紧,下连接杆13与法兰14的连接处通过锁紧螺母21进行锁紧。
上磁体4安装在上盖板1的底面(采用螺栓固定连接),下磁体5安装在下盖板2的顶面(采用螺栓固定连接),且下磁体5与下盖板2顶面之间设有定位挡圈15(保证下磁铁在轴向上的定位)。下盖板2顶面设有用于安装定位挡圈15的定位凹槽201。
旋转盘3包括上铜板301、铁板302及下铜板303,铁板302位于上铜板301与下铜板303之间,且上铜板301、铁板302及下铜板303三者之间固定连接(采用沉头螺栓固定连接,避免螺栓对空隙的影响),上铜板301与上磁体4之间具有空隙7,下铜板303与下磁体5之间具有空隙7。
螺母11通过上推力轴承16与上压紧块8连接,螺母11通过下推力轴承17与下压紧块9连接。螺母11与上推力轴承16之间设有第一轴承挡圈18,螺母11与下推力轴承17之间设有第二轴承挡圈19,下推力轴承17与下压紧块9之间设有第三轴承挡圈20。
工作原理:本发明的可调型电涡流阻尼器,将上、下连接杆与受控结构的相对振动的两点连接后,结构振动强迫螺杆作轴向往复运动,这一运动由螺杆与螺母组成的螺旋副转变为旋转盘的旋转运动。上下磁体之间形成一个稳定的磁场,导电材料的旋转盘旋转切割磁力线,产生电涡流效应,电涡流效应产生的阻尼力对螺杆形成一个大的扭矩,这个扭矩经过螺旋副又转换为一个很大的阻碍螺杆轴向运动的阻尼力,于是阻尼器获得了很大的阻尼系数。
阻尼力的大小与空隙7的大小相关,在电涡流阻尼力模型中,阻尼系数
, 其中,S为磁体在铜板上的投影面积,t为铜板厚度,B为磁感强度,ρ为铜板
的电阻率,而磁感强度B与空隙7的大小成反比,又根据阻尼力公式
,其中,F为
阻尼力,V为相对移动速度,由此可知,通过改变空隙7大小可以调节阻尼系数,从而达到调
节阻尼力目的。
在本实施例中,上下连接筒的螺纹旋合长度的调节范围为1-5mm,也就是说,空隙7的调节范围为1-5mm。例如,想把空隙7缩小2mm,首先松开螺旋锁紧环63,使上连接筒61与下连接筒62的螺纹旋合长度可调,然后同时旋转上、下连接筒,使上、下连接筒之间相互靠近(也就是说,使得上、下盖板之间相互靠近),由于上连接筒61与上盖板1固定连接,下连接筒62与下盖板2固定连接,上盖板1可以向下移动2mm,下盖板2可以向上移动2mm,使得上、下磁体与旋转盘之间的空隙均缩小2mm,再锁紧螺旋锁紧环63使上、下连接筒紧固。由于上盖板与上压紧块之间采用螺纹连接,下盖板与下压紧块之间采用螺纹连接,当上、下盖板之间的距离缩小时,上盖板与上压紧块之间的螺纹旋合长度发生改变,下盖板与下压紧块之间的螺纹旋合长度发生改变,上、下压紧块保持在原来的位置不变,从而保证上、下推力轴承及螺母的位置保持不变,实现精准调节空隙大小的目的。
以上述依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要如权利要求范围来确定其技术性范围。