本發(fā)明涉及一種磁流變阻尼器，尤其涉及一種能夠防沉淀的磁流變阻尼器。

背景技術(shù)：

隨著國家的發(fā)展、生活水平的提高，高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)、大跨結(jié)構(gòu)等重要性結(jié)構(gòu)與日俱增。在動(dòng)力荷載(如強(qiáng)風(fēng)和地震)作用下，這些結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生比較大的振動(dòng)，影響到結(jié)構(gòu)的正常使用和安全，如何減小結(jié)構(gòu)的風(fēng)振或地震反應(yīng)是一個(gè)前沿且重要的課題。結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制是一種新型的抗振/震措施，它是通過在結(jié)構(gòu)中設(shè)置減振/震或隔振/震裝置來消耗或隔離振/震動(dòng)能量，或者施加外部的能量以抵消外部激勵(lì)對(duì)結(jié)構(gòu)的作用。磁流變阻尼器是利用磁流變液的剪切屈服強(qiáng)度隨外加磁場(chǎng)強(qiáng)弱而變化的特性制作的半主動(dòng)控制裝置，由于其功耗低、可控制、出力大、時(shí)滯小，既有被動(dòng)控制的穩(wěn)定性，又有主動(dòng)控制的可調(diào)性特點(diǎn)，得到科研工作者的青睞，成為研究熱點(diǎn)。

由于磁流變阻尼器的可調(diào)性，是通過對(duì)其中的磁流變液施加外加變化的磁場(chǎng)，使得磁流變液在流體-固體之間逆變來實(shí)現(xiàn)的。磁流變液為實(shí)現(xiàn)這種逆變特性，一般由導(dǎo)磁顆粒、非導(dǎo)磁液體及一些外加劑組成。由于導(dǎo)磁顆粒一般比非導(dǎo)磁液體密度大，隨著時(shí)間的發(fā)展，導(dǎo)磁顆粒會(huì)產(chǎn)生沉淀，導(dǎo)致磁流變液不再是均勻的懸濁液，這將大大影響磁流變阻尼器的工作性能。目前為了提高磁流變液的抗沉淀性能，科研工作者投入大量的精力對(duì)導(dǎo)磁顆粒、非導(dǎo)磁液體進(jìn)行改進(jìn)，以期提高磁流變液的抗沉淀性能。這些改進(jìn)有時(shí)會(huì)影響磁流變液的導(dǎo)磁性能，進(jìn)而影響阻尼器的可調(diào)系數(shù)。同時(shí)這種改進(jìn)方法并不能完美解決磁流變液的沉淀問題，只是把沉淀的時(shí)間延長了，并沒有絕對(duì)杜絕沉淀。由于這個(gè)問題的存在，使得磁流變液阻尼器在實(shí)際工程中的應(yīng)用受到了極大限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種防沉淀磁流變阻尼器，該磁流變阻尼器具有良好的抗沉淀性能，而且不影響磁流變液的導(dǎo)磁性能。

發(fā)明內(nèi)容：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)手段為：

一種防沉淀磁流變阻尼器，橫向上依次為推進(jìn)軸、中空缸體以及拉桿；所述缸體的左側(cè)端部為左側(cè)封頭，所述左側(cè)封頭固定在缸體上，所述缸體的右側(cè)端部為帶有齒輪端部的封板，所述封板固定在缸體上，所述缸體內(nèi)還設(shè)有右側(cè)封頭，所述右側(cè)封頭固定在缸體內(nèi)，所述右側(cè)封頭將缸體分成工作腔體和工作副腔體；所述工作腔體內(nèi)設(shè)有左螺旋彈簧片和右螺旋彈簧片，所述左螺旋彈簧片通過連接環(huán)與左側(cè)封頭固定連接，所述右螺旋彈簧片通過連接環(huán)與右側(cè)封頭固定連接，所述推進(jìn)軸穿過工作腔體且伸入工作副腔體中，所述推進(jìn)軸上設(shè)有與其一體成型的活塞，活塞中部設(shè)置環(huán)形凹槽，凹槽處纏繞有勵(lì)磁線圈，所述活塞位于左螺旋彈簧片和右螺旋彈簧片之間；所述拉桿與封板轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述拉桿上固定有電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸與驅(qū)動(dòng)齒輪固定連接，驅(qū)動(dòng)齒輪與封板的齒輪端部嚙合；所述磁流變液填充在工作腔體中。

其中，所述推進(jìn)軸依次穿過左側(cè)封頭、左螺旋彈簧片、右螺旋彈簧片和右側(cè)封頭。

其中，所述左螺旋彈簧片和右螺旋彈簧片均為非導(dǎo)磁螺旋彈簧片，以減少對(duì)磁場(chǎng)分布的影響。

其中，所述連接環(huán)為非導(dǎo)磁連接環(huán)。

其中，所述左側(cè)封頭和右側(cè)封頭均為非導(dǎo)磁封頭，減小其對(duì)磁流變阻尼器中工作區(qū)域的磁場(chǎng)分布。

其中，所述螺旋彈簧片的外徑小于中空缸體的內(nèi)徑，所述螺旋彈簧片的內(nèi)徑大于推進(jìn)軸的外徑。

其中，所述電機(jī)固定在拉桿上，所述電機(jī)轉(zhuǎn)軸與拉桿相互平行，保證電機(jī)能順利把轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力傳遞給封板。

其中，所述封板中間開有三段臺(tái)階式圓孔，所述封板與拉桿的左側(cè)榫頭轉(zhuǎn)動(dòng)連接。

其中，所述活塞呈圓柱形，所述活塞橫截面的直徑大于推進(jìn)軸橫截面的直徑。

本發(fā)明利用電機(jī)帶動(dòng)缸體、封板轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)螺旋彈簧片轉(zhuǎn)動(dòng)，通過螺旋彈簧片的旋轉(zhuǎn)攪動(dòng)磁流變液。電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)是定時(shí)啟動(dòng)的，從而達(dá)到防止磁流變液沉淀的目的。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明技術(shù)方案具有的有益效果為：

首先，本發(fā)明的防沉淀磁流變阻尼器可以在不改變磁流變液導(dǎo)磁性能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)防止磁流變液產(chǎn)生沉淀的目的，保證磁流變阻尼器在長時(shí)間服役過程中的穩(wěn)定工作性能，有利于磁流變阻尼器的推廣和使用；其次，本發(fā)明防沉淀磁流變阻尼器中的非導(dǎo)磁螺旋彈簧片可以為磁流變阻尼器提供彈性恢復(fù)力；最后，本發(fā)明防沉淀磁流變阻尼器可廣泛用于高層建筑、大跨結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)等土木工程結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)和抗震工程中，也可拓展應(yīng)用到機(jī)械、航空領(lǐng)域的減振中。

附圖說明

圖1為本發(fā)明防沉淀磁流變阻尼器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明防沉淀磁流變阻尼器中電機(jī)和驅(qū)動(dòng)齒輪的連接示意圖；

圖3為本發(fā)明防沉淀磁流變阻尼器中封板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明防沉淀磁流變阻尼器中左螺旋彈簧片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明防沉淀磁流變阻尼器中推進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

根據(jù)下述實(shí)施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實(shí)施例所描述的內(nèi)容僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)也不會(huì)限制權(quán)利要求書中所詳細(xì)描述的本發(fā)明。

如圖1～5所示，本發(fā)明防沉淀磁流變阻尼器，橫向上依次為推進(jìn)軸1、中空缸體10以及拉桿14；中空缸體10的左側(cè)端部為左側(cè)封頭2，左側(cè)封頭2固定在缸體10上，中空缸體10的右側(cè)端部為帶有齒輪端部的封板11，封板11固定在缸體10上，中空缸體10內(nèi)還設(shè)有右側(cè)封頭8，右側(cè)封頭8通過內(nèi)外螺紋相互配合連接固定在缸體10內(nèi)部，左側(cè)封頭2和右側(cè)封頭8可以隨缸體10轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)；右側(cè)封頭8將中空缸體10分成工作腔體3和工作副腔體9；工作腔體3內(nèi)依次有左螺旋彈簧片4和右螺旋彈簧片15，推進(jìn)軸1穿過工作腔體3且伸入工作副腔體9中，推進(jìn)軸1上設(shè)有起切割作用的圓柱形凸起部活塞5(活塞的橫截面直徑大于推進(jìn)軸的橫截面直徑)，活塞5中部設(shè)置凹槽，活塞5凹槽處纏繞有勵(lì)磁線圈6，活塞5位于左螺旋彈簧片4和右螺旋彈簧片15之間；左螺旋彈簧片4通過連接環(huán)7與左側(cè)封頭2固定連接，左螺旋彈簧片4不與活塞5連接，左螺旋彈簧片4隨左側(cè)封頭2的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)；右螺旋彈簧片15通過連接環(huán)7與右側(cè)封頭8固定連接，右螺旋彈簧片15不與活塞5連接，右螺旋彈簧片15隨右側(cè)封頭8的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)；拉桿14與封板11轉(zhuǎn)動(dòng)連接，封板11可以以拉桿14為軸心進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，拉桿14上固定有電機(jī)13(電機(jī)定時(shí)啟動(dòng)，時(shí)間間隔根據(jù)磁流變液沉降性能進(jìn)行設(shè)置，每次啟動(dòng)工作時(shí)間根據(jù)磁流變液的攪動(dòng)試驗(yàn)確定)，電機(jī)13轉(zhuǎn)軸與驅(qū)動(dòng)齒輪12固定連接，驅(qū)動(dòng)齒輪12與封板11的齒輪端部嚙合(兩者齒輪參數(shù)可根據(jù)缸體轉(zhuǎn)動(dòng)阻力以及所選電機(jī)功率進(jìn)行設(shè)計(jì))；磁流變液填充在工作腔體3中，螺旋彈簧片(左螺旋彈簧片4和右螺旋彈簧片15)浸入在磁流變液中，并不與工作腔體3接觸，轉(zhuǎn)動(dòng)的螺旋彈簧片對(duì)工作腔體3中的磁流變液進(jìn)行攪拌。

本發(fā)明防沉淀磁流變阻尼器中的左螺旋彈簧片4和右螺旋彈簧片15均為非導(dǎo)磁螺旋彈簧片，連接環(huán)7、左側(cè)封頭2和右側(cè)封頭8也均采用非導(dǎo)磁材料制成，由于左螺旋彈簧片4、右螺旋彈簧片15和連接環(huán)7均為非導(dǎo)磁材料組成，從而不會(huì)造成勵(lì)磁線圈6產(chǎn)生的磁通量通過螺旋彈簧片和連接環(huán)7泄露，保證磁流變阻尼器的可調(diào)系數(shù)；磁流變阻尼器的推進(jìn)軸1依次穿過左側(cè)封頭2、左螺旋彈簧片4、右螺旋彈簧片15和右側(cè)封頭8；封板11中間開三段臺(tái)階式圓孔(如圖3所示)，與拉桿14(如圖2所示)左側(cè)榫頭連接，這樣的連接方式既可以使阻尼器承受軸向拉力，又可以使封板11繞拉桿14軸線自由轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)13固定在拉桿14上，電機(jī)13轉(zhuǎn)軸與拉桿14相互平行，螺旋彈簧片的外徑小于中空缸體10的內(nèi)徑，螺旋彈簧片的內(nèi)徑大于推進(jìn)軸1的外徑，從而螺旋彈簧片與推進(jìn)軸1之間留有自由轉(zhuǎn)動(dòng)間隙，保證螺旋彈簧片能夠隨缸體10轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)工作腔體3中的磁流變液進(jìn)行攪拌；本發(fā)明防沉淀磁流變阻尼器通過定時(shí)啟動(dòng)電機(jī)13驅(qū)動(dòng)與缸體10共同轉(zhuǎn)動(dòng)的螺旋彈簧片，對(duì)工作腔體3中的磁流變液進(jìn)行攪拌，防止磁流變液產(chǎn)生沉淀。

根據(jù)磁流變液的沉降特性，對(duì)電機(jī)13設(shè)置定時(shí)啟動(dòng)時(shí)間間隔，電機(jī)13帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪12轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)齒輪12驅(qū)動(dòng)帶有齒輪的封板11轉(zhuǎn)動(dòng)，封板11驅(qū)動(dòng)與之固定的缸體10轉(zhuǎn)動(dòng)，由于活塞5及阻尼器推進(jìn)軸1是不能旋轉(zhuǎn)的，缸體10的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)對(duì)活塞5和勵(lì)磁線圈6處的磁流變液進(jìn)行攪拌；同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的缸體10帶動(dòng)與之固定的右側(cè)封頭8及左側(cè)封頭2轉(zhuǎn)動(dòng)，右側(cè)封頭8和左側(cè)封頭2帶動(dòng)非導(dǎo)磁左螺旋彈簧片4和非導(dǎo)磁右螺旋彈簧片15旋轉(zhuǎn)，螺旋彈簧片的轉(zhuǎn)動(dòng)可以對(duì)工作腔體3中的磁流變液進(jìn)行攪拌。電機(jī)13轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可采用正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)交替進(jìn)行的方式進(jìn)行，同時(shí)電機(jī)13啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速由慢到快逐漸變化。電機(jī)13轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)缸體10、螺旋彈簧片進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，而活塞5和阻尼器推進(jìn)軸1不跟隨旋轉(zhuǎn)。

本發(fā)明防沉淀磁流變阻尼器有效解決了磁流變阻尼器中磁流變液的沉淀問題，電機(jī)13定時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)缸體10旋轉(zhuǎn)，缸體10旋轉(zhuǎn)對(duì)工作腔體3間隙處的磁流變液進(jìn)行攪拌，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的螺旋彈簧片對(duì)工作腔體3中的磁流變液進(jìn)行攪拌，從而能夠有效防止磁流變液沉淀，進(jìn)而可以防止因?yàn)榇帕髯円撼恋矶斐傻拇帕髯冏枘崞鞑荒苷９ぷ鞯膯栴}。

本發(fā)明防沉淀磁流變阻尼器是通過改進(jìn)磁流變阻尼器的構(gòu)造，而非通過改進(jìn)磁流變液的組分，提高磁流變阻尼器的抗沉淀性能。本發(fā)明防沉淀磁流變阻尼器不犧牲磁流液的導(dǎo)磁性能，從而不影響磁流變阻尼器的可調(diào)系數(shù)，其抗沉淀效果顯著。本發(fā)明磁流變阻尼器抗沉淀性能優(yōu)良、成本低廉、可操作性強(qiáng)，為磁流變阻尼器的工程應(yīng)用推廣提供了技術(shù)支持，具有極其重要的工程應(yīng)用意義。

顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。