專利名稱：磁流變式調(diào)諧液柱阻尼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及主要用于高層建筑或大跨橋梁、海洋平臺等結(jié)構(gòu)振動控制的調(diào)諧液柱阻尼器，進(jìn)一步是指采用了磁流變液阻尼器而可實(shí)現(xiàn)半自主控制的調(diào)諧液柱阻尼器。
背景技術(shù)：
磁流變阻尼器是一類利用磁流變液作為工作介質(zhì)的半主動控制裝置。磁流變液是一種近年來發(fā)明的智能材料，主要是由非導(dǎo)磁性液體和均勻分散于其中的高磁導(dǎo)率、低磁滯性的微小性顆粒組成。在磁場的作用下，磁流變液可以在毫秒級的時間內(nèi)快速、可逆地由流動性良好的牛頓液體變?yōu)楦唣ざ?、低流動性的塑性固體；一旦撤去磁場，又會迅速變回牛頓液體。以美國lord公司產(chǎn)品為例，磁流變阻尼器由磁流變液、活塞、線圈、外缸等組成，在往復(fù)外力推動活塞情況下，活塞兩端的磁流變液通過活塞上的節(jié)流孔往復(fù)流動，從而耗去大量能量。
調(diào)諧液柱阻尼器是在調(diào)諧液體阻尼器的基礎(chǔ)上發(fā)展而形成的更有效的減振裝置，調(diào)諧液柱阻尼器裝置通常做成U形，即兩個豎直段和一個水平段組成。在U形管中水平段上開有小孔的隔板，液體在流經(jīng)小孔前后，由于截面突然變化，運(yùn)動的液體將產(chǎn)生局部水頭損失，這部分水頭損失是調(diào)諧液柱阻尼器主要耗能部分。此調(diào)諧液柱阻尼器可以減緩結(jié)構(gòu)物的振動，其工作原理是當(dāng)結(jié)構(gòu)物受到外力或地震時，U形管內(nèi)的水因受到外力作用而產(chǎn)生流動及振蕩，產(chǎn)生與結(jié)構(gòu)物振動反向的力，達(dá)到減振效果。通過調(diào)節(jié)U形管內(nèi)液體長度，可以改變U形管內(nèi)液體運(yùn)動的自然周期；同時調(diào)節(jié)U形管中水平段小孔孔洞大小，又能被動地調(diào)節(jié)液體阻尼力，從而可以對結(jié)構(gòu)物有較佳的減振效果。但是這種調(diào)諧液柱阻尼器通過被動地調(diào)節(jié)水平段閥門大小，在實(shí)際應(yīng)用上存在一定的不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出一種磁流變式調(diào)諧液柱阻尼器，它利用磁流變液阻尼器控制阻尼力，能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明阻尼器耗能小、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、易于控制、效率高的特點(diǎn)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是，所述磁流變式調(diào)諧液柱阻尼器包括底部有水平管段的U型管，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，在該U型管的所述水平管段中固定安裝有磁流變液阻尼器，且所述磁流變液阻尼器的芯桿兩端分別位于該磁流變液阻尼器相應(yīng)兩端的外部，所述磁流變液阻尼器的鋼筒兩端口與所述芯桿之間設(shè)有密封結(jié)構(gòu)，所述芯桿兩端各固定安裝有一個活塞，所述活塞可在所述水平管段中隨芯桿作軸向移動并保持將該活塞兩側(cè)的U型管腔體密封分隔。
以下對本發(fā)明做出進(jìn)一步說明。
參見圖1與圖3，本發(fā)明的磁流變式調(diào)諧液柱阻尼器包括底部有水平管段14的U型管17，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，在該U型管17的所述水平管段14中固定安裝有磁流變液阻尼器18，且所述磁流變液阻尼器18的芯桿4兩端分別位于該磁流變液阻尼器18相應(yīng)兩端的外部，所述磁流變液阻尼器18的鋼筒11兩端口與所述芯桿4之間設(shè)有密封結(jié)構(gòu)，所述芯桿4兩端各固定安裝有一個活塞19，所述活塞19可在所述水平管段14中隨芯桿4作軸向移動并保持將該活塞19兩側(cè)的U型管腔體密封分隔。所述兩個活塞19將該兩活塞之間的U型管腔體與相應(yīng)活塞外側(cè)的U型管豎管段16分隔開，使豎管段16中的液體不進(jìn)入兩活塞19之間的腔體中，從而使液體晃動過程時，U形管兩豎直段的不會混在一起。
本發(fā)明所述磁流變式調(diào)諧液柱阻尼器的工作原理是，磁流變式調(diào)諧液柱阻尼器在結(jié)構(gòu)系統(tǒng)上時，其U型管的兩側(cè)豎管段16中裝入液體，為達(dá)到減振效果，調(diào)諧液柱管內(nèi)液體將會隨系統(tǒng)結(jié)構(gòu)晃動，從而會給活塞19一個往復(fù)運(yùn)動的壓力，此壓力推動了芯桿4往復(fù)運(yùn)動，芯桿4的運(yùn)動又會帶動兩邊裝有起保護(hù)作用之活塞片15的勵磁線圈10運(yùn)動，而活塞片15兩端的磁流變液便會在勵磁線圈10與鋼筒11之間的節(jié)流孔13往復(fù)流動，此往復(fù)運(yùn)動過程中將耗去大量能量，起阻尼作用。通過導(dǎo)電線12調(diào)節(jié)勵磁線圈10的磁場大小，節(jié)流孔13的磁場就會變化，磁流變液流過節(jié)流孔13區(qū)間的阻尼隨之變化，即通過改變外接電流的強(qiáng)度可以輕松的調(diào)節(jié)磁流變液阻尼力大小，即可方便、快捷地控制磁流變式調(diào)諧液柱阻尼器的阻尼力效果。
實(shí)際投入使用時，根據(jù)具體需要可以選用調(diào)諧液體及U形管的材料，并根據(jù)減振(震)結(jié)構(gòu)不同選用合適的U形管尺寸大小和U形管中的液體多少來調(diào)節(jié)U形管的固有頻率。
由以上可知，本發(fā)明為一種磁流變式調(diào)諧液柱阻尼器，它與現(xiàn)有調(diào)諧液柱阻尼器相比，只是簡單地加入了有智能材料的磁流變液阻尼器裝置，但使用起來卻有如下諸多優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明的磁流變式調(diào)諧液柱阻尼器從整體上說，U形管的截面可以采用圓形或者方形，結(jié)構(gòu)簡單，所占空間不大，成本低，工作原理清晰，減振效果好；2、利用了磁流變液的智能可調(diào)的特點(diǎn)，通過調(diào)節(jié)勵磁線圈電流大小，來提供阻尼力的大小，方便地代替了調(diào)諧液柱阻尼器水平段被動閥門，在工程應(yīng)用上易于實(shí)現(xiàn)半主動控制其特性，最終使結(jié)構(gòu)減振達(dá)到最優(yōu)效果；3、所采用的磁流變阻尼器固定在U型管的水平段管壁上，從而使磁流變阻尼器的重力傳遞給了調(diào)諧液柱U型水平段管壁上，而裝在芯桿兩端的活塞不承受豎向力，只承受U型管水平段液體的壓強(qiáng)產(chǎn)生的水平力；這樣的話，兩活塞19與U型水平段管壁之間產(chǎn)生的摩擦力易于控制。


圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中A-A向剖視結(jié)構(gòu)圖；圖3是圖1中水平管段的結(jié)構(gòu)放大圖示。
在上述附圖中1-螺母， 2-鋼夾片， 3-橡皮密封片，4-芯桿， 5-封蓋， 6-密封圈，7-鋼環(huán)， 8-固定座， 9-鋼筒內(nèi)腔，10-勵磁線圈，11-鋼筒，12-導(dǎo)電線，13-節(jié)流孔， 14-水平管段，15-活塞片，16-豎管段， 17-U型管， 18-磁流變液阻尼器，19-活塞。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明的磁流變式調(diào)諧液柱阻尼器包括底部有水平管段14的U型管17，在該U型管17的所述水平管段14中固定安裝有磁流變液阻尼器18，且所述磁流變液阻尼器18的芯桿4兩端分別位于該磁流變液阻尼器18相應(yīng)兩端的外部，所述磁流變液阻尼器18的鋼筒11兩端口與所述芯桿4之間設(shè)有密封結(jié)構(gòu)，所述芯桿4兩端各固定安裝有一個活塞19，所述活塞19可在所述水平管段14中隨芯桿4作軸向移動并保持將該活塞19兩側(cè)的U型管腔體密封分隔。
如圖1，所述U形管17由兩個豎管段16和水平管段14組成，并且在兩個豎管段16中裝有液體16。
參見圖3，兩個活塞19均由兩側(cè)裝有鋼夾片2的密封片3組成，分別用螺母1固定的芯桿4的兩螺紋端。
參見圖3，磁流變液阻尼器是一個雙向?qū)ΨQ的結(jié)構(gòu)，其主要結(jié)構(gòu)是，它有鋼筒11和置于該鋼筒11中且兩端位于其外部并帶有螺紋的芯桿4；在該芯桿4的中間位置上固定有勵磁線圈10，其兩端均有對勵磁線圈起保護(hù)作用的活塞片15與之固定在一起。裝有勵磁線圈10的芯桿4與鋼筒11之間的鋼筒內(nèi)腔9中充滿磁流變液；在勵磁線圈10與鋼筒11之間設(shè)有節(jié)流孔13，利用磁流變液從節(jié)流孔13流過時調(diào)節(jié)的液流阻尼；勵磁線圈10接有由芯桿4一端引出的導(dǎo)電線12，勵磁線圈10的磁場是通過導(dǎo)電線12調(diào)節(jié)電流來實(shí)現(xiàn)的。
參見圖3，所述鋼筒11兩端口與所述芯桿4之間的密封結(jié)構(gòu)是，鋼筒11的兩端內(nèi)壁上有內(nèi)螺紋，帶外螺紋的鋼環(huán)7中裝有密封圈6，該密封圈6和鋼環(huán)7套裝的芯桿4上且鋼環(huán)7與鋼筒11內(nèi)壁用螺紋連接，帶外螺紋的封蓋5亦套裝在芯桿4上并裝在鋼筒11的端口外側(cè)，且與鋼筒11內(nèi)壁用螺紋連接。
如圖2所示，所述水平管段14中固定安裝有磁流變液阻尼器18，其安裝結(jié)構(gòu)是，磁液變液阻尼器的鋼筒11的兩端各用4個固定座8與水平管段14內(nèi)壁固定連接。
權(quán)利要求
1.一種磁流變式調(diào)諧液柱阻尼器，包括底部有水平管段(14)的U型管(17)，其特征是，在該U型管(17)的所述水平管段(14)中固定安裝有磁流變液阻尼器(18)，且所述磁流變液阻尼器(18)的芯桿(4)兩端分別位于該磁流變液阻尼器(18)相應(yīng)兩端的外部，所述磁流變液阻尼器(18)的鋼筒(11)兩端口與所述芯桿(4)之間設(shè)有密封結(jié)構(gòu)，所述芯桿(4)兩端各固定安裝有一個活塞(19)，所述活塞(19)可在所述水平管段(14)中隨芯桿(4)作軸向移動并保持將該活塞(19)兩側(cè)的U型管腔體密封分隔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述磁流變式調(diào)諧液柱阻尼器，其特征是，所述磁流變液阻尼器(18)是一個雙向?qū)ΨQ的結(jié)構(gòu)，它有鋼筒(11)和置于該鋼筒(11)中且兩端位于其外部并帶有螺紋的芯桿(4)；在該芯桿(4)的中間位置上固定有勵磁線圈(10)，其兩端均有對勵磁線圈起保護(hù)作用的活塞片(15)與之固定在一起；裝有勵磁線圈(10)的芯桿(4)與鋼筒(11)之間的鋼筒內(nèi)腔(9)中充滿磁流變液；在勵磁線圈(10)與鋼筒(11)之間設(shè)有節(jié)流孔(13)；勵磁線圈(10)接有由芯桿(4)一端引出的導(dǎo)電線(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述磁流變式調(diào)諧液柱阻尼器，其特征是，所述鋼筒(11)兩端口與所述芯桿(4)之間的密封結(jié)構(gòu)是，鋼筒(11)的兩端內(nèi)壁上有內(nèi)螺紋，帶外螺紋的鋼環(huán)(7)中裝有密封圈(6)，該密封圈(6)和鋼環(huán)(7)套裝的芯桿(4)上且鋼環(huán)(7)與鋼筒(11)內(nèi)壁用螺紋連接；帶外螺紋的封蓋(5)亦套裝在芯桿(4)上并裝在鋼筒(11)的端口外側(cè)，且與鋼筒(11)內(nèi)壁用螺紋連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述磁流變式調(diào)諧液柱阻尼器，其特征是，所述水平管段(14)中固定安裝磁流變液阻尼器(18)的安裝結(jié)構(gòu)時，磁液變液阻尼器的鋼筒(11)的兩端各用(4)個固定座(8)與水平管段(14)內(nèi)壁固定連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磁流變式調(diào)諧液柱阻尼器，它包括底部有水平管段的U型管，其特征是，在該U型管的所述水平管段中固定安裝有磁流變液阻尼器，且所述磁流變液阻尼器的芯桿兩端分別位于該磁流變液阻尼器相應(yīng)兩端的外部，所述磁流變液阻尼器的鋼筒兩端口與所述芯桿之間設(shè)有密封結(jié)構(gòu)，所述芯桿兩端各固定安裝有一個活塞，所述活塞可在所述水平管段中隨芯桿作軸向移動并保持將該活塞兩側(cè)的U型管腔體密封分隔。它利用磁流變液阻尼器控制阻尼力，能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明阻尼器耗能小、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、易于控制、效率高的特點(diǎn)。
文檔編號F16F9/53GK101070893SQ20071003505
公開日2007年11月14日 申請日期2007年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月4日
發(fā)明者王修勇 申請人:湖南大學(xué)