CN205559672U - 采用齿轮齿条和锥齿轮传动进行能量采集的磁流变阻尼器 - Google Patents

采用齿轮齿条和锥齿轮传动进行能量采集的磁流变阻尼器 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种采用齿轮齿条和锥齿轮传动进行能量采集的磁流变阻尼器，主要由发电机、锥齿轮、直齿轮、直齿条、活塞杆、阻尼器端盖、阻尼器缸体、活塞头端盖、活塞头、励磁线圈、活塞套筒、浮动活塞及活动挡板等组成。工作时，活塞杆在阻尼器缸体中的往复直线运动带动与活动挡板固定连接的直齿条运动，通过直齿条与直齿轮齿啮合，经锥齿轮Ⅱ与直齿轮啮合传动，将活塞杆的往复直线运动转换为与锥齿轮Ⅰ和锥齿轮Ⅲ相连接的轴的旋转运动；由于发电机转子固定在轴的输出端上，因而转子也随之转动。当转子转动时，发电机产生电能，通过导线输给励磁线圈，起到自供能作用。本实用新型具有能量采集功能，适用于断电情况下的半主动减振系统。

Description

采用齿轮齿条和锥齿轮传动进行能量采集的磁流变阻尼器
技术领域
本实用新型涉及一种磁流变阻尼器，尤其涉及一种采用齿轮齿条和锥齿轮传动进行能量采集的磁流变阻尼器。
背景技术
磁流变阻尼器是根据磁流变液在磁场作用下具有可控的高屈服应力从而使阻尼力可控来工作的，它是一种广泛应用于半主动控制系统中的新型智能阻尼器件，具有毫秒级响应速度、大控制范围和大阻尼力输出等特点。
目前，磁流变阻尼器已广泛应用在建筑物及桥梁的减振抗震系统、铁路机车车辆及汽车悬架系统的减振等方面。但传统磁流变阻尼器在工作时需要外部输入电流来给磁流变液提供磁场，这无疑增加了能量损耗，也不利于磁流变阻尼器的应用推广。阻尼器工作目的是缓冲振动，而在实际工作中，来自阻尼器的运动损耗也是能量损耗的一个重大因素，然而传统的磁流变阻尼器并不具有能量回收装置，不能使工作部件产生的振动能得到有效的回收利用，因此研究一种在理论上可以收集阻尼器运动中损耗的能量来实现能量自供应的磁流变阻尼器，将外界环境的振动能量转换为电能，并供给磁流变阻尼器自身工作使用，一直是人们期待解决的重要课题。传统阻尼器受到结构和功能的限制，无法实现能量回收利用，只能任由能量随零件的运动散失，不符合可持续发展的理念，也不满足经济效益最大化的工业生产需求，因此对磁流变阻尼器的应用和推广造成很大局限性。
发明内容
为了克服背景技术中存在的问题，本实用新型提供一种采用齿轮齿条和锥齿轮传动进行能量采集的磁流变阻尼器，当阻尼器活塞杆与阻尼器缸体相对运动时，通过固定在活动挡板上的齿条和与其啮合的直齿轮的相对运动以及锥齿轮副的啮合传动，将齿条的直线往复运动转换成锥齿轮的旋转运动，带动发电机中的转子转动，从而产生电流；再由引线将产生的电流输送给励磁线圈，励磁线圈通电后会产生磁场，从而使在磁场范围内的磁流变液工作，产生可控阻尼力。直齿条、直齿轮、锥齿轮副和发电机构成能量回收装置，以满足能量回收利用、提高能量利用效率和实现磁流变阻尼器自供能的目的。本实用新型通过齿轮齿条运动和锥齿轮副的啮合传动，将外部振动机械能转换成电能，可实现能量的自供应。这种采用齿轮齿条和锥齿轮传动进行能量采集的磁流变阻尼器不仅有助于实现磁流变阻尼器在各个工业生产领域的应用推广，并且大大减少能量损耗，具有良好的工业应用前景。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案包括：活塞杆(1)、发电机(2)、阻尼器缸体(3)、锥齿轮Ⅰ(4)、锥齿轮Ⅱ(5)、锥齿轮Ⅲ(6)、直齿轮(7)、直齿条(8)、活塞头上端盖(9)、活塞套筒(10)、活塞头下端盖(11)、阻尼器下端盖(12)、下吊耳(13)、螺钉Ⅰ(14)、浮动活塞(15)、活塞头(16)、螺钉Ⅱ(17)、励磁线圈(18)、螺钉Ⅲ(19)、活动挡板(20)、螺钉Ⅳ(21)、阻尼器上端盖(22)和上吊耳(23)；活塞杆(1)上端与上吊耳(23)通过螺纹紧固连接；阻尼器上端盖(22)中间加工有圆形通孔，活塞杆(1)与阻尼器上端盖(22)圆形通孔内表面通过密封圈进行密封；阻尼器上端盖(22)与阻尼器缸体(3)间隙配合；阻尼器上端盖(22)与阻尼器缸体(3)通过螺钉Ⅳ(21)固定连接，并通过密封圈密封；发电机(2)固定在阻尼器上端盖(22)上；锥齿轮Ⅰ(4)与锥齿轮Ⅲ(6)分别与发电机(2)的输出轴刚性连接；锥齿轮Ⅰ(4)与锥齿轮Ⅲ(6)分别与锥齿轮Ⅱ(5)啮合；锥齿轮Ⅱ(5)与直齿轮(7)通过轴刚性连接；直齿轮(7)与直齿条(8)啮合；直齿条(8)与活动挡板(20)固定连接；活动挡板(20)与活塞杆(1)固定连接；活动挡板(20)与阻尼器缸体(3)间隙配合，并通过密封圈密封；活塞头上端盖(9)与活塞套筒(10)通过螺钉Ⅲ(19)固定连接；活塞头(16)与活塞杆(1)螺纹固定连接；活塞头(16)上加工有圆环形凹槽，励磁线圈(18)缠绕在凹槽内；励磁线圈(18)的引线通过活塞头(16)表面的引线槽、活塞杆(1)中的引线孔与发电机(2)的输出线相连；活塞头下端盖(11)与活塞套筒(10)通过螺钉Ⅱ(17)固定连接；浮动活塞(15)与阻尼器缸体(3)间隙配合，并通过密封圈进行密封；阻尼器下端盖(12)与阻尼器缸体(3)通过螺钉Ⅰ(14)固定连接；下吊耳(13)和阻尼器下端盖(12)通过螺纹紧固连接。活塞杆(1)在阻尼器缸体(3)中往复直线运动时，带动与活塞杆(1)固定连接的活动挡板(20)也作往复直线运动，并传递给与活动挡板(20)固定连接的直齿条(8)；与直齿条(8)啮合的直齿轮(7)作旋转运动，并带动锥齿轮Ⅱ(5)转动；与锥齿轮Ⅱ(5)啮合的锥齿轮Ⅰ(4)与锥齿轮Ⅲ(6)也随之转动；锥齿轮Ⅰ(4)与锥齿轮Ⅲ(6)分别与发电机(2)的输出轴刚性连接；由于发电机(2)的转子也固定在输出轴上，因而转子也随之转动；当转子转动时，发电机(2)产生电能，可通过引线输出给励磁线圈(18)，起到自供能作用。
本实用新型与背景技术相比，具有的有益效果是：
(1) 本实用新型通过固定在活动挡板上的齿条和与其啮合的直齿轮的相对运动以及锥齿轮副的啮合传动，将齿条的直线往复运动转换成锥齿轮的旋转运动，带动发电机中的转子转动，从而产生电流；再由导线将产生的电流输送给励磁线圈，励磁线圈通电后会产生磁场，产生可控阻尼力，从而满足磁流变阻尼器在不同振动环境下的工作需求。
(2) 与传统磁流变阻尼器相比，本实用新型具有能量回收装置，在不需要外界提供额外能量的前提下，达到磁流变阻尼器自供能目的。
(3) 本实用新型能量回收装置采用的是齿轮齿条传动和双锥齿轮副啮合传动，提高了能量转换效率，减少了能量损耗，并且克服了工作环境引起的不利冲击，能量传递更加平稳。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图。
图2是本实用活塞头上端盖示意图。
图3是本实用磁力线分布示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括活塞杆(1)、发电机(2)、阻尼器缸体(3)、锥齿轮Ⅰ(4)、锥齿轮Ⅱ(5)、锥齿轮Ⅲ(6)、直齿轮(7)、直齿条(8)、活塞头上端盖(9)、活塞套筒(10)、活塞头下端盖(11)、阻尼器下端盖(12)、下吊耳(13)、螺钉Ⅰ(14)、浮动活塞(15)、活塞头(16)、螺钉Ⅱ(17)、励磁线圈(18)、螺钉Ⅲ(19)、活动挡板(20)、螺钉Ⅳ(21)、阻尼器上端盖(22)和上吊耳(23)。
图2所示为本实用活塞头上端盖示意图，图3所示为本实用磁力线分布示意图。当阻尼器正常工作时，从发电机(2)中产生的电能通过引线输送到励磁线圈(18)中，产生磁场，使磁流变液正常工作，从而产生可控阻尼力，满足磁流变阻尼器在不同振动环境下的工作需求。
本实用新型工作原理如下：
如图1和图3所示，直齿条(8)与活动挡板(20)刚性固定联接在一起，活动挡板(20)与活塞杆(1)固定连接，直齿条(8)与直齿轮(7)啮合，锥齿轮Ⅱ(5)与直齿轮(7)通过轴刚性连接；活塞杆(1)在阻尼器缸体(3)中往复运动时，活动挡板(20)带动直齿条(8)作往复直线运动；直齿条(8)通过直齿轮(7)传递的往复直线运动转换为与锥齿轮Ⅰ(4)和锥齿轮Ⅲ(6)相连接的轴的旋转运动；由于发电机(2)的转子也固定在轴的输出端上，因而转子也随之转动；当转子转动时，发电机(2)产生电能，然后通过引线输出给励磁线圈(18)，产生磁场实现阻尼力可控，起到自供能作用。

Claims (2)

1.一种采用齿轮齿条和锥齿轮传动进行能量采集的磁流变阻尼器，其特征在于包括：活塞杆(1)、发电机(2)、阻尼器缸体(3)、锥齿轮Ⅰ(4)、锥齿轮Ⅱ(5)、锥齿轮Ⅲ(6)、直齿轮(7)、直齿条(8)、活塞头上端盖(9)、活塞套筒(10)、活塞头下端盖(11)、阻尼器下端盖(12)、下吊耳(13)、螺钉Ⅰ(14)、浮动活塞(15)、活塞头(16)、螺钉Ⅱ(17)、励磁线圈(18)、螺钉Ⅲ(19)、活动挡板(20)、螺钉Ⅳ(21)、阻尼器上端盖(22)和上吊耳(23)；活塞杆(1)上端与上吊耳(23)通过螺纹紧固连接；阻尼器上端盖(22)中间加工有圆形通孔，活塞杆(1)与阻尼器上端盖(22)圆形通孔内表面通过密封圈进行密封；阻尼器上端盖(22)与阻尼器缸体(3)间隙配合；阻尼器上端盖(22)与阻尼器缸体(3)通过螺钉Ⅳ(21)固定连接，并通过密封圈密封；发电机(2)固定在阻尼器上端盖(22)上；锥齿轮Ⅰ(4)与锥齿轮Ⅲ(6)分别与发电机(2)的输出轴刚性连接；锥齿轮Ⅰ(4)与锥齿轮Ⅲ(6)分别与锥齿轮Ⅱ(5)啮合；锥齿轮Ⅱ(5)与直齿轮(7)通过轴刚性连接；直齿轮(7)与直齿条(8)啮合；直齿条(8)与活动挡板(20)固定连接；活动挡板(20)与活塞杆(1)固定连接；活动挡板(20)与阻尼器缸体(3)间隙配合，并通过密封圈密封；活塞头上端盖(9)与活塞套筒(10)通过螺钉Ⅲ(19)固定连接；活塞头(16)与活塞杆(1)螺纹固定连接；活塞头(16)上加工有圆环形凹槽，励磁线圈(18)缠绕在凹槽内；励磁线圈(18)的引线通过活塞头(16)表面的引线槽、活塞杆(1)中的引线孔与发电机(2)的输出线相连；活塞头下端盖(11)与活塞套筒(10)通过螺钉Ⅱ(17)固定连接；浮动活塞(15)与阻尼器缸体(3)间隙配合，并通过密封圈进行密封；阻尼器下端盖(12)与阻尼器缸体(3)通过螺钉Ⅰ(14)固定连接；下吊耳(13)和阻尼器下端盖(12)通过螺纹紧固连接。
2.根据权利要求1所述的一种采用齿轮齿条和锥齿轮传动进行能量采集的磁流变阻尼器，其特征在于：活塞杆(1)在阻尼器缸体(3)中往复直线运动时，带动与活塞杆(1)固定连接的活动挡板(20)也作往复直线运动，并传递给与活动挡板(20)固定连接的直齿条(8)；与直齿条(8)啮合的直齿轮(7)作旋转运动，并带动锥齿轮Ⅱ(5)转动；与锥齿轮Ⅱ(5)啮合的锥齿轮Ⅰ(4)与锥齿轮Ⅲ(6)也随之转动；锥齿轮Ⅰ(4)与锥齿轮Ⅲ(6)分别与发电机(2)的输出轴刚性连接；由于发电机(2)的转子也固定在输出轴上，因而转子也随之转动；当转子转动时，发电机(2)产生电能，可通过引线输出给励磁线圈(18)，起到自供能作用。
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