CN113638514A - 基于磁流变弹性体的半主动调谐质量阻尼器 - Google Patents

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Abstract

一种基于磁流变弹性体的半主动调谐质量阻尼器，涉及阻尼器领域。该基于磁流变弹性体的半主动调谐质量阻尼器包括多个连杆连接形成的网架和多个两端分别与至少一个连杆连接的阻尼器；阻尼器包括套筒、两端分别与套筒两端内壁连接的滑杆及滑动套设于滑杆上的导磁滑块，导磁滑块上固定套设有两个导磁叠环及内壁分别与两个导磁叠环外壁连接的导磁筒，导磁筒的外壁与套筒的内壁连接，导磁滑块的外壁绕设有位于两个导磁叠环之间的线圈；导磁叠环由多个导磁环和多个环形的磁流变弹性体同轴交替布置连接组成。基于磁流变弹性体的半主动调谐质量阻尼器拓展了减振频带，能够针对主体结构的模态贡献大的振型进行减振。

Description

基于磁流变弹性体的半主动调谐质量阻尼器
技术领域
本申请涉及阻尼器领域，具体而言，涉及一种基于磁流变弹性体的半主动调谐质量阻尼器。
背景技术
在现有的结构减振技术中，调谐质量阻尼器(TMD)由于结构形式较为简单、不需要施加额外的能量、易于应用便于维修、对结构功能影响较小、减振机理明确、减振效果相对较好等优点得到了较为广泛的应用。
调谐质量阻尼器(TMD)系统是由弹簧、阻尼和质量块组成的振动系统。TMD系统对结构进行振动控制的原理是：当结构在外激励作用下产生振动时，带动TMD系统一起振动，TMD系统相对运动产生的惯性力反作用到结构上，通过调谐这个惯性力使其对结构的振动产生控制作用，从而达到减小结构振动反应的目的。由于TMD中弹簧和阻尼等特性不会随着时间而变化，因而限制了TMD对各种频率和形式的外激励的适应能力，所以针对某较窄频率范围设计的TMD才具有较好的减振效果，当激励在一个较宽的频率范围的时候，TMD的减振效果显降低。
发明内容
本申请的目的在于提供一种基于磁流变弹性体的半主动调谐质量阻尼器，其有效的拓展了减振频带，能够针对主体结构的模态贡献大的振型进行减振，具有更好的减振效果。
本申请的实施例是这样实现的：
本申请实施例提供一种基于磁流变弹性体的半主动调谐质量阻尼器，包括多个连杆连接形成的网架，还包括多个阻尼器，每个阻尼器的两端分别与至少一个连杆连接；阻尼器包括中空的套筒、设于套筒内的滑杆及滑动套设于滑杆上的导磁滑块，滑杆的两端分别与套筒两端内壁连接，导磁滑块的外壁绕设有线圈，导磁滑块上固定套设有两个导磁叠环及内壁分别与两个导磁叠环外壁连接的导磁筒，导磁筒的外壁与套筒的内壁连接，线圈位于两个导磁叠环之间；导磁叠环由多个导磁环和多个环形的磁流变弹性体同轴交替布置连接组成。
在一些可选的实施方案中，导磁滑块的内壁连接有多个转动抵压滑杆的滚珠。
在一些可选的实施方案中，滚珠和滑杆的表面涂覆有润滑材料。
在一些可选的实施方案中，导磁滑块的中部向内凹陷形成环形的容纳槽，线圈设于容纳槽内。
在一些可选的实施方案中，导磁滑块上开设有供线圈伸出的引线孔。
在一些可选的实施方案中，阻尼器连接有加速度传感器。
在一些可选的实施方案中，各个阻尼器内的导磁滑块的质量之和为网架质量的1-2％。
本申请的有益效果是：本实施例提供的基于磁流变弹性体的半主动调谐质量阻尼器包括多个连杆连接形成的网架，还包括多个阻尼器，每个阻尼器的两端分别与至少一个连杆连接；阻尼器包括中空的套筒、设于套筒内的滑杆及滑动套设于滑杆上的导磁滑块，滑杆的两端分别与套筒两端内壁连接，导磁滑块的外壁绕设有线圈，导磁滑块上固定套设有两个导磁叠环及内壁分别与两个导磁叠环外壁连接的导磁筒，导磁筒的外壁与套筒的内壁连接，线圈位于两个导磁叠环之间；导磁叠环由多个导磁环和多个环形的磁流变弹性体同轴交替布置连接组成。本实施例提供的基于磁流变弹性体的半主动调谐质量阻尼器有效的拓展了减振频带，能够针对主体结构的模态贡献大的振型进行减振，具有更好的减振效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的基于磁流变弹性体的半主动调谐质量阻尼器的第一视角的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的基于磁流变弹性体的半主动调谐质量阻尼器的第二视角的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的基于磁流变弹性体的半主动调谐质量阻尼器中阻尼器的剖视图；
图4为沿图3中A-A剖面线的剖视图；
图5为本申请实施例提供的基于磁流变弹性体的半主动调谐质量阻尼器中阻尼器的线圈通电时的磁路图；
图6为本申请实施例提供的基于磁流变弹性体的半主动调谐质量阻尼器中阻尼器的导磁滑块和滑杆连接的剖视图；
图7为本申请另一实施例提供的基于磁流变弹性体的半主动调谐质量阻尼器中阻尼器的剖视图。
图中：100、网架；110、连杆；200、阻尼器；210、套筒；220、滑杆；230、导磁滑块；240、线圈；250、导磁筒；260、导磁环；270、磁流变弹性体；280、滚珠；290、容纳槽；300、引线孔；310、滚珠槽；320、加速度传感器。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以下结合实施例对本申请的基于磁流变弹性体的半主动调谐质量阻尼器的特征和性能作进一步的详细描述。
如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本申请实施例提供一种基于磁流变弹性体的半主动调谐质量阻尼器，包括792个连杆110和8个阻尼器200连接形成的半球形的网架100，8个阻尼器200沿网架100的周向间隔布置且两端分别与5个连杆110连接，8个阻尼器200内的导磁滑块230的质量之和为网架100质量的1％。每个阻尼器200均包括中空的套筒210、设于套筒210内的滑杆220及滑动套设于滑杆220上的导磁滑块230，滑杆220的两端分别与套筒210两端内壁连接，导磁滑块230的外壁绕设有线圈240，导磁滑块230的中部向内凹陷形成环形的容纳槽290，线圈240设于容纳槽290内，导磁滑块230的内壁设有沿其周向间隔布置的四个滚珠槽310，每个滚珠槽310内均设有一个可转动的滚珠280，每个滚珠280的外壁均转动抵压滑杆220的外壁，滚珠280和滑杆220的表面涂覆有润滑油，导磁滑块230上开设有供线圈240伸出的引线孔300，套筒210的一端开设有供线圈240伸出的通孔；导磁滑块230上固定套设有两个导磁叠环及内壁分别与两个导磁叠环外壁连接的导磁筒250，导磁筒250的外壁与套筒210的内壁连接，线圈240位于两个导磁叠环之间；导磁叠环由8个导磁环260和8个环形的磁流变弹性体270同轴交替布置且连接组成；套筒210、滑杆220均为无磁钢制成，导磁滑块230为铁制，导磁筒250和导磁环260为导磁钢制成，磁流变弹性体270为硅橡胶与羰基铁粉制成，为市售的现有材料。
本实施例提供的基于磁流变弹性体的半主动调谐质量阻尼器包括多个连杆110和多个阻尼器200连接组成的网架100，通过在网架100内设置多个阻尼器200来拓展减振频带，从而针对网架100的模态贡献大的振型进行减振以提高减振效果，其中，每个阻尼器200均包括无磁钢制成的套筒210和滑杆220，滑杆220设于套筒210内且两端分别与套筒210两端内壁连接，套筒210内还设有滑动套设于滑杆220上的铁制导磁滑块230，导磁滑块230的中部绕设有线圈240，导磁滑块230的外侧还套设有导磁筒250，导磁筒250的外壁与套筒210内壁连接，导磁筒250的内壁与导磁滑块230外壁连接有两个导磁叠环，导磁叠环由8个导磁环260和8个环形的磁流变弹性体270同轴交替布置且连接组成，当网架100受力振动时带动套筒210移动，使导磁滑块230相对于滑杆220产生相对移动，从而带动导磁滑块230和导磁筒250之间的两个导磁叠环产生剪切，通过导磁叠环内的弹性的磁流变弹性体270起到弹性阻尼减振的作用，同时作业人员还可以向线圈240通电从而在导磁滑块230、两个导磁叠环和导磁筒250之间形成此回路，使两个导磁叠环内的磁流变弹性体270弹性模量发生变化，以拓展其有效减振频带，从而针对网架100的模态贡献大的振型进行减振，具有更显著的减振效果，并实现半主动控制减振，同时作业人员还可以调整网架100内阻尼器200的位置和数量，并通过控制各个阻尼器200内的线圈240的通电量调整整个网架100的刚度和阻尼特性，从而获得更大的减振振型范围，并有效的改善传统空间网架系统占用空间大的问题，利用质量和体积较小的网架100就能够实现良好的减振效果。
如图7所示，在一些可选的实施例中，每个阻尼器200连接有加速度传感器320。通过设置与阻尼器200连接的加速度传感器320，能够利用加速度传感器320实时的检测阻尼器200的振动情况，从而根据阻尼器200的振动情况调整通过线圈240的电流来改变导穿过导磁叠环的磁场大小，从而改变导磁叠环内磁流变弹性体270的阻尼和刚度来避免阻尼器200和网架100与地震或风产生共振。
以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (7)

1.一种基于磁流变弹性体的半主动调谐质量阻尼器，包括多个连杆连接形成的网架，其特征在于，还包括多个阻尼器，每个所述阻尼器的两端分别与至少一个所述连杆连接；所述阻尼器包括中空的套筒、设于所述套筒内的滑杆及滑动套设于所述滑杆上的导磁滑块，所述滑杆的两端分别与所述套筒两端内壁连接，所述导磁滑块的外壁绕设有线圈，所述导磁滑块上固定套设有两个导磁叠环及内壁分别与两个所述导磁叠环外壁连接的导磁筒，所述导磁筒的外壁与所述套筒的内壁连接，所述线圈位于两个所述导磁叠环之间；所述导磁叠环由多个导磁环和多个环形的磁流变弹性体同轴交替布置连接组成。
2.根据权利要求1所述的基于磁流变弹性体的半主动调谐质量阻尼器，其特征在于，所述导磁滑块的内壁连接有多个转动抵压所述滑杆的滚珠。
3.根据权利要求2所述的基于磁流变弹性体的半主动调谐质量阻尼器，其特征在于，所述滚珠和所述滑杆的表面涂覆有润滑材料。
4.根据权利要求1所述的基于磁流变弹性体的半主动调谐质量阻尼器，其特征在于，所述导磁滑块的中部向内凹陷形成环形的容纳槽，所述线圈设于所述容纳槽内。
5.根据权利要求1所述的基于磁流变弹性体的半主动调谐质量阻尼器，其特征在于，所述导磁滑块上开设有供所述线圈伸出的引线孔。
6.根据权利要求1所述的基于磁流变弹性体的半主动调谐质量阻尼器，其特征在于，所述阻尼器连接有加速度传感器。
7.根据权利要求1所述的基于磁流变弹性体的半主动调谐质量阻尼器，其特征在于，各个所述阻尼器内的所述导磁滑块的质量之和为所述网架质量的1-2％。
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