CN113790241A - 一种变阻尼旋转阻尼器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变阻尼旋转阻尼器，包括位移传递组件、滚珠丝杆组件、位移放大器、旋转阻尼组件、阻尼箱；位移传递组件上端与振动控制点连接，位移传递组件下端与滚珠丝杆组件上端连接，位移传递组件将振动控制点的位移传递到滚珠丝杆组件；滚珠丝杆组件下端与位移放大器上端相连，滚珠丝杆组件将竖向位移转变为圆周运动并传递至位移放大器；位移放大器下端与阻尼箱内的旋转阻尼组件相连，位移放大器放大角位移并传递至旋转阻尼组件，旋转阻尼组件用于提供阻尼，所述阻尼箱内填充阻尼液。本发明可依据外界激励的变化，在不输入能量的条件下，自行调节阻尼大小，达到被动控制阻尼器变阻尼的目的，在结构振动控制方面具有积极价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种变阻尼旋转阻尼器。
背景技术
阻尼器对于结构振动控制的作用不言而喻，阻尼器可分为被动控制阻尼器、半主动控制阻尼器和主动控制阻尼器，其中被动控制阻尼器具有结构简单、易于维护、经济性好、耐用等优点，具有广阔的市场和经济价值。但被动控制阻尼器由于结构弹簧和阻尼参数固定，难以依据外部激励进行结构优化设计，限制了其适用范围。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、成本低、工作可靠的变阻尼旋转阻尼器。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：一种变阻尼旋转阻尼器，包括位移传递组件、滚珠丝杆组件、位移放大器、旋转阻尼组件、阻尼箱；所述位移传递组件上端与振动控制点连接，位移传递组件下端与滚珠丝杆组件上端连接，位移传递组件将振动控制点的位移传递到滚珠丝杆组件；滚珠丝杆组件下端与位移放大器上端相连，滚珠丝杆组件将竖向位移转变为圆周运动并传递至位移放大器；位移放大器下端与阻尼箱内的旋转阻尼组件相连，位移放大器放大角位移并传递至旋转阻尼组件，旋转阻尼组件用于提供阻尼，所述阻尼箱内填充阻尼液。
上述变阻尼旋转阻尼器，所述位移传递组件采用球型球铰结构，包括竖杆、球铰外壳、圆球、钢球，所述竖杆上端连接振动控制点，竖杆下端穿过球铰外壳顶端开口与球铰外壳内的圆球固定连接，所述圆球周向设有若干条竖向设置的钢球滑槽，钢球滑槽内设有钢球。
上述变阻尼旋转阻尼器，所述滚珠丝杆组件包括丝杆、丝杆滑槽、滚珠、连接通道、套筒和角位移限位卡，所述球铰外壳底端通过连接杆与套筒上端固定连接，套筒外侧设有用于限制套筒转角位移的角位移限位卡，丝杆套设于套筒内，丝杆上设有螺旋状丝杆滑槽，套筒内壁设有与丝杆滑槽相配合的螺旋状套筒滑槽，套筒内部设有连通套筒滑槽顶部和底部的连接通道，套筒滑槽和连接通道内设有滚珠；竖杆向下运动，带动套筒滑槽和连接通道内的滚珠在丝杆滑槽内作循环往复运动，滚珠作用在丝杆滑槽圆周的水平力使丝杆作圆周运动，由于角位移限位卡限制套筒以及竖杆的转角位移，从而将套筒的竖向位移完全转变为丝杆的圆周运动。
上述变阻尼旋转阻尼器，丝杆下部设有用于限制套筒向下运动的限位块。
上述变阻尼旋转阻尼器，所述位移放大器包括输入轴、变速齿轮组和输出轴，丝杆下端与输入轴上端相连，输入轴下端与变速齿轮组上端相连，通过变速齿轮组直径比扩大角位移，变速齿轮组下端与输出轴相连。
上述变阻尼旋转阻尼器，所述旋转阻尼组件包括旋转主轴、主旋转片、副旋转片、旋转钢球和底座，所述位移放大器的输出轴与阻尼箱内的旋转主轴上端固定连接，阻尼箱底部中间设有底座，底座上设有旋转钢球，旋转主轴下端与旋转钢球相接触，所述旋转主轴周向设有若干主旋转片，主旋转片中间设有凹槽，副旋转片位于凹槽中且与主旋转片可滑动连接，主旋转片与副旋转片之间设有复位机构。
上述变阻尼旋转阻尼器，所述复位结构包括叶片滑轨和弹簧机构，所述叶片滑轨包括滑轨外套和滑轨，滑轨外套与主旋转片固定连接，滑轨与副旋转片固定连接，滑轨外套中设有限滑道，滑轨贴合并固结在副旋转片上，滑轨通过滑轨钢珠可滑动并设置在滑轨外套中，滑轨端部设有限制滑轨滑出滑轨外套的限滑卡，所述弹簧机构包括弹簧套筒和弹簧，所述弹簧套筒由若干节筒体套接而成，弹簧套筒两端分别固定在主旋转片和副旋转片上，所述弹簧套设于弹簧套筒内部，弹簧两端与弹簧套筒两端固定连接。
上述变阻尼旋转阻尼器，所述凹槽内设有轮滑以减少主旋转片与副旋转片上下接触面的摩擦。
上述变阻尼旋转阻尼器，所述副旋转片上设有配重块。
上述变阻尼旋转阻尼器，所述位移放大器与阻尼箱之间设有密封滑轮，所述密封滑轮包括滑轮内衬、滑轮滚珠、滑轮外套环、滚珠固定片和密封胶条，滑轮内衬固定在位移放大器的输出轴上且津贴阻尼箱，滑轮外套环位于滑轮内衬外侧，滑轮内衬与滑轮外套环之间设有若干滑轮滚珠，相邻两个滑轮滚珠之间设有滚珠固定片，滑轮内衬底部与阻尼箱之间设有密封胶条。
本发明的有益效果在于：本发明提供一种变阻尼旋转阻尼器，该阻尼器可依据外界激励的变化，在不输入能量的条件下，自行调节阻尼大小，达到被动控制阻尼器变阻尼的目的，在结构振动控制方面具有积极价值。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为图1中位移传递组件的结构示意图。
图3为图1中滚珠丝杆组件的结构示意图。
图4为图3中套筒的剖面图。
图5为图1中位移放大器的结构示意图。
图6为图1中密封滑轮的结构示意图。
图7为图1中旋转阻尼组件的结构示意图。
图8为图7中主旋转片的结构示意图。
图9为图7中叶片滑轨的结构示意图。
图10为图9中滑轨外套剖开后的结构示意图。
图11为图7中弹簧机构的弹簧套筒打开时的结构示意图。
图12为图7中弹簧机构的弹簧套筒收缩时的结构示意图。
图13为图7中弹簧机构的弹簧结构示意图。
图14为图7中配重块的位置示意图。
图15为图1中固结螺栓的位置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
如图1所示，一种变阻尼旋转阻尼器，包括位移传递组件1、滚珠丝杆组件2、位移放大器3、旋转阻尼组件5、阻尼箱8、阻尼液7、固结螺栓6；所述位移传递组件1上端与振动控制点连接，位移传递组件1下端与滚珠丝杆组件2上端连接，位移传递组件1将振动控制点的位移传递到滚珠丝杆组件2；滚珠丝杆组件2下端与位移放大器3上端相连，滚珠丝杆组件2将竖向位移转变为圆周运动并传递至位移放大器3；位移放大器3下端与阻尼箱8内的旋转阻尼组件5相连，位移放大器3放大角位移并传递至旋转阻尼组件5，旋转阻尼组件5用于提供阻尼，所述阻尼箱8内填充阻尼液7。
如图2所示，所述位移传递组件1采用球型球铰结构，包括竖杆1-1、球铰外壳1-2、圆球1-3、钢球1-4，所述竖杆1-1上端连接振动控制点，竖杆1-1下端穿过球铰外壳1-2顶端开口与球铰外壳1-2内的圆球1-3固定连接，球铰外壳1-2顶端开口具有限制竖杆1-1以球铰圆心为原点转动幅度的作用；所述圆球1-3周向设有若干条竖向设置的钢球滑槽1-5，钢球滑槽1-5内设有8个钢球1-4，钢球滑槽1-5开口小于钢球1-4直径，钢球滑槽1-5的作用是允许钢球1-4在转动时有一定的竖向位移以减少摩擦力，钢球1-4作用是减少圆球1-3与球铰外壳1-2之间的摩擦力，使得竖杆1-1能实现低摩擦转动。位移传递组件1的作用是实现竖向位置的传递，并允许结构震动控制点具有有限的非竖向唯一，符合阻尼器设计和工程实际。
如图3、图4所示，所述滚珠丝杆组件2包括丝杆2-1、丝杆滑槽2-2、滚珠2-3、连接通道2-4、套筒2-5和角位移限位卡2-6，所述球铰外壳1-2底端通过连接杆与套筒2-5上端固定连接，丝杆2-1套设于套筒2-5内，丝杆2-1上设有螺旋状丝杆滑槽2-2，套筒2-5内壁设有与丝杆滑槽2-2相配合的螺旋状套筒滑槽，套筒2-5外侧设有角位移限位卡2-6，用于限制竖杆1-1以及套筒2-5的角位移，套筒2-5内部设有连通套筒滑槽顶部和底部的连接通道2-4，套筒滑槽和连接通道2-4内设有滚珠2-3；丝杆2-1下部设有限位块2-7，用于限制套筒2-5向下运动的最大距离；竖杆1-1向下运动，带动套筒滑槽和连接通道2-4内的滚珠2-3在丝杆滑槽2-2内作循环往复运动，滚珠2-3作用在丝杆滑槽2-2圆周的水平力使丝杆2-1作圆周运动，从而将套筒2-5的竖向位移完全转变为丝杆2-1的圆周运动。
如图5所示，所述位移放大器3包括输入轴3-1、变速齿轮组3-2和输出轴3-3，丝杆2-1下端与输入轴3-1上端相连，输入轴3-1下端与变速齿轮组3-2上端相连，变速齿轮组3-2包括4个变速齿轮，4个变速齿轮围绕输入轴3-1，将角位移扩大，位移输出轴3-3与变速齿轮组3-2底端齿轮咬合，进一步通过齿轮组直径比扩大角位移。通过调节不同的齿轮组直径比可以调整角位移扩大比例，以适合不同工作环境。
如图6所示，所述位移放大器3与阻尼箱8之间设有密封滑轮4，所述密封滑轮4包括滑轮内衬4-1、滑轮滚珠4-2、滑轮外套环4-3、滚珠固定片4-4和密封胶条4-5，滑轮内衬4-1固定在位移放大器3的输出轴3-3上且津贴阻尼箱8，滑轮外套环4-3位于滑轮内衬4-1外侧，滑轮内衬4-1与滑轮外套环4-3之间设有若干滑轮滚珠4-2，相邻两个滑轮滚珠4-2之间设有滚珠固定片4-4，滑轮内衬4-1底部与阻尼箱8之间设有密封胶条4-5。
如图7、图8所示，所述旋转阻尼组件5包括旋转主轴5-1、主旋转片5-2、副旋转片5-3、旋转钢球5-4和底座5-5，所述位移放大器3的输出轴3-3与阻尼箱8内的旋转主轴5-1上端固定连接，阻尼箱8底部中间设有底座5-5，底座5-5上设有旋转钢球5-4，旋转主轴5-1下端与旋转钢球5-4相接触，所述旋转主轴5-1周向设有若干主旋转片5-2，主旋转片5-2中间设有凹槽，副旋转片5-3位于凹槽中且与主旋转片5-2可滑动连接，凹槽内设有轮滑5-7以减少主旋转片5-2与副旋转片5-3上下接触面的摩擦；主旋转片5-2与副旋转片5-3之间设有复位机构，所述副旋转片5-3上设有配重块5-6。副旋转片5-3上进行了弧形角5-8处理，防止滑动时卡顿。
如图9-13所示，所述复位结构包括叶片滑轨5-8和弹簧机构5-9，所述叶片滑轨5-8包括滑轨外套5-10和滑轨5-11，滑轨外套5-10与主旋转片5-2固定连接，滑轨外套5-10中设有限滑道5-12，滑轨5-11贴合并固定在副旋转片5-3上，滑轨5-11另一端通过滑轨钢珠5-13可滑动设置在限滑道5-12中，滑轨5-11端部设有限制滑轨5-11滑出限滑道5-12的限滑卡5-14，滑轨5-11另一端设有防止滑轨5-11与滑轨外套5-10锅里的限位卡5-15，所述弹簧机构5-9包括弹簧套筒5-16和弹簧5-17，所述弹簧套筒5-16由若干节筒体套接而成，弹簧套筒5-16两端分别固定在主旋转片5-2和副旋转片5-3上，所述弹簧5-17套设于弹簧套筒5-16内部，弹簧5-17两端与弹簧套筒5-16两端固定连接。
本发明的工作过程为：结构振动通过位移传递组件1向下传递至滚珠丝杆组件2，滚珠丝杆组件2将竖向位移转换为角位移，角位移经过位移放大器3放大过后输出至旋转主轴5-1，旋转主轴5-1带动主旋转片5-2旋转，此时，副旋转片5-3在配重的离心力下，从主旋转片5-2向外由滑轨5-11滑出，同时弹簧5-17拉伸，抵消离心力，副旋转片5-3滑出距离由所受离心力大小与弹簧5-17刚度决定，改变弹簧5-17刚度可以调节副旋转叶片滑出距离，从而调整阻尼。限滑卡5-14限制副旋转片5-3滑出的最大距离，保证副旋转片5-3不从主旋转片5-2中滑出。另外，可在主旋转片5-2和副旋转片5-3表面刻制斜纹以增大阻尼力，如菱形斜纹。此外，还可将主旋转片5-2和副旋转片5-3增加阻尼结构，或设计为上下双幅等结构拓展适用范围。
Claims (10)
1.一种变阻尼旋转阻尼器，其特征在于，包括位移传递组件、滚珠丝杆组件、位移放大器、旋转阻尼组件、阻尼箱；所述位移传递组件上端与振动控制点连接，位移传递组件下端与滚珠丝杆组件上端连接，位移传递组件将振动控制点的位移传递到滚珠丝杆组件；滚珠丝杆组件下端与位移放大器上端相连，滚珠丝杆组件将竖向位移转变为圆周运动并传递至位移放大器；位移放大器下端与阻尼箱内的旋转阻尼组件相连，位移放大器放大角位移并传递至旋转阻尼组件，旋转阻尼组件用于提供阻尼，所述阻尼箱内填充阻尼液。
2.根据权利要求1所述的变阻尼旋转阻尼器，其特征在于，所述位移传递组件采用球型球铰结构，包括竖杆、球铰外壳、圆球、钢球，所述竖杆上端连接振动控制点，竖杆下端穿过球铰外壳顶端开口与球铰外壳内的圆球固定连接，所述圆球周向设有若干条竖向设置的钢球滑槽，钢球滑槽内设有钢球。
3.根据权利要求2所述的变阻尼旋转阻尼器，其特征在于，所述滚珠丝杆组件包括丝杆、丝杆滑槽、滚珠、连接通道、套筒和角位移限位卡，所述球铰外壳底端通过连接杆与套筒上端固定连接，套筒外侧设有用于限制套筒转角位移的角位移限位卡，丝杆套设于套筒内，丝杆上设有螺旋状丝杆滑槽，套筒内壁设有与丝杆滑槽相配合的螺旋状套筒滑槽，套筒内部设有连通套筒滑槽顶部和底部的连接通道，套筒滑槽和连接通道内设有滚珠；竖杆向下运动，带动套筒滑槽和连接通道内的滚珠在丝杆滑槽内作循环往复运动，滚珠作用在丝杆滑槽圆周的水平力使丝杆作圆周运动，由于角位移限位卡限制套筒以及竖杆的转角位移，从而将套筒的竖向位移完全转变为丝杆的圆周运动。
4.根据权利要求3所述的变阻尼旋转阻尼器，其特征在于，丝杆下部设有用于限制套筒向下运动的限位块。
5.根据权利要求3所述的变阻尼旋转阻尼器，其特征在于，所述位移放大器包括输入轴、变速齿轮组和输出轴，丝杆下端与输入轴上端相连，输入轴下端与变速齿轮组上端相连，通过变速齿轮组直径比扩大角位移，变速齿轮组下端与输出轴相连。
6.根据权利要求5所述的变阻尼旋转阻尼器，其特征在于，所述旋转阻尼组件包括旋转主轴、主旋转片、副旋转片、旋转钢球和底座，所述位移放大器的输出轴与阻尼箱内的旋转主轴上端固定连接，阻尼箱底部中间设有底座，底座上设有旋转钢球，旋转主轴下端与旋转钢球相接触，所述旋转主轴周向设有若干主旋转片，主旋转片中间设有凹槽，副旋转片位于凹槽中且与主旋转片可滑动连接，主旋转片与副旋转片之间设有复位机构。
7.根据权利要求5所述的变阻尼旋转阻尼器，其特征在于，所述复位结构包括叶片滑轨和弹簧机构，所述叶片滑轨包括滑轨外套和滑轨，滑轨外套与主旋转片固定连接，滑轨外套中设有限滑道，滑轨贴合并固结在副旋转片上，滑轨通过滑轨钢珠可滑动并设置在滑轨外套中，滑轨端部设有限制滑轨滑出滑轨外套的限滑卡，所述弹簧机构包括弹簧套筒和弹簧，所述弹簧套筒由若干节筒体套接而成，弹簧套筒两端分别固定在主旋转片和副旋转片上，所述弹簧套设于弹簧套筒内部，弹簧两端与弹簧套筒两端固定连接。
8.根据权利要求7所述的变阻尼旋转阻尼器，其特征在于，所述凹槽内设有轮滑以减少主旋转片与副旋转片上下接触面的摩擦。
9.根据权利要求7所述的变阻尼旋转阻尼器，其特征在于，所述副旋转片上设有配重块。
10.根据权利要求7所述的变阻尼旋转阻尼器，其特征在于，所述位移放大器与阻尼箱之间设有密封滑轮，所述密封滑轮包括滑轮内衬、滑轮滚珠、滑轮外套环、滚珠固定片和密封胶条，滑轮内衬固定在位移放大器的输出轴上且津贴阻尼箱，滑轮外套环位于滑轮内衬外侧，滑轮内衬与滑轮外套环之间设有若干滑轮滚珠，相邻两个滑轮滚珠之间设有滚珠固定片，滑轮内衬底部与阻尼箱之间设有密封胶条。
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