一种内置永磁体增强型变刚度粘滞阻尼装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种内置永磁体增强型变刚度粘滞阻尼装置，属于土木工程减振隔震技术领域。本实用新型专利技术包括缸体、活塞杆和活塞，缸体内设置有活塞杆，活塞杆中部设置有活塞，永磁体分别设置在活塞上及缸体两端；缸体与活塞杆围成的密封腔体内充满液体阻尼介质，密封腔体经由活塞分为阻尼腔体Ⅰ和阻尼腔体Ⅱ，液体阻尼介质充满阻尼腔体Ⅰ和阻尼腔体Ⅱ。沿活塞轴向分别在装置端部设置永磁体，并在活塞上设置永磁体，端部永磁体与活塞永磁体的相互作用力为同极相斥。

A Variable Stiffness Viscous Damping Device with Built-in Permanent Magnet Enhancement

【技术实现步骤摘要】
一种内置永磁体增强型变刚度粘滞阻尼装置
本技术涉及一种内置永磁体增强型变刚度粘滞阻尼装置，属于土木工程减振隔震

技术介绍
土木工程结构振动控制技术根据对外部能力的输入，可分为四类：主动控制、半主动控制、被动控制和混合控制。被动控制一般是在结构中的某部分附加子系统，或对结构自身的某个构架在构造上进行处理，从而改变结构的动力特性。被动控制不需要外部能源输入产生控制力，其控制力是控制装置随结构一起振动产生，因此被动控制是一种经济且简单易行的方法。按照控制机理的不同分为基础隔震、消能减震和动力吸能减震三大类。被动粘滞阻尼器属于消能减震技术的范畴，是指在结构中某些部位设置阻尼元件，当结构振动变形时发生滞回变形耗散能量，从而减小结构构件的变形能量，减小结构的振动变形。根据阻尼器耗能机理的不同，可分为位移相关型阻尼器、速度相关型阻尼器和复合型阻尼器：位移相关型阻尼器在地震往复作用下通过其良好的塑性滞回消能能力来耗散地震能量，阻尼器耗散的地震能量与阻尼器的变形量有关；速度相关型阻尼器通常由粘滞或粘弹性材料制成，在地震往复作用下利用粘滞和粘弹性材料的特性来耗散地震能量，阻尼器耗散的地震能量与阻尼器变形的速度相关。被动控制技术的研究较早，无需外部能源的输入，性能与效果稳定，但存在最优控制范围窄的缺点；近些年新近发展的半主动控制技术，可实现对不同类型地震波的最优控制，具有响应速度快，阻尼力可调范围宽等优点，但其需要能源输入和反馈控制。目前，粘滞阻尼器的阻尼系数是按照相关技术规范进行设计的，在完成组装后，每个粘滞阻尼器的阻尼系数是不会发生变化的，即阻尼器出力范围也是一定的。但在真实环境中，地震、强风等自然灾害往往会超过阻尼器的阻尼力量程，使阻尼器被破坏而不能发挥作用。因此，设计开发一种新型被动式变阻尼阻尼器，取长补短兼具被动和半主动两种控制方式的优点，具有重要的经济效益与社会效益。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足之处，本技术提出了一种内置永磁体增强型变刚度粘滞阻尼装置，其目的是无需外部能源、传感器与控制器。本技术在装置内部活塞上布置一永磁体，永磁体直径小于装置内壁直径；同时，在装置端部分别设置一永磁体，与活塞永磁体的相互作用力为同极相斥，且与装置端部固结。当装置活塞杆发生运动带动活塞开始运动，在一定移动范围内，磁铁之间不会产生作用力，装置阻尼力由粘滞流体通过阻尼间隙产生；当活塞在一个方向移动距离较大，永磁体之间产生排斥力，此时装置活塞杆上的总作用力由磁铁之间的斥力及粘滞流体通过阻尼间隙产生的阻尼力构成。由于磁铁之间排斥力与位移的关系是随着距离越近而越大，是一种非线性关系，因此当磁铁相距较远时，产生的作用力较小；当距离减小时，作用力随着以非线性方式增大，则会产生足够大的排斥力，以满足振动控制的需要。由于作用力的变化是随着位移改变的，因此是一种变刚度装置。本技术所述的内置永磁体增强型变刚度粘滞阻尼装置，包括缸体、活塞杆和活塞，缸体内设置有活塞杆，活塞杆中部设置有活塞，永磁体分别设置在活塞上及缸体两端；缸体与活塞杆围成的密封腔体内充满液体阻尼介质，密封腔体经由活塞分为阻尼腔体Ⅰ和阻尼腔体Ⅱ，液体阻尼介质充满阻尼腔体Ⅰ和阻尼腔体Ⅱ。沿活塞轴向分别在装置端部设置永磁体，并在活塞上设置永磁体，端部永磁体与活塞永磁体的相互作用力为同极相斥。活塞永磁体直径小于筒壁，两者之间间隙为阻尼间隙；当活塞开始运动时，使一阻尼腔体中压强增大，阻尼介质通过阻尼间隙流入另一阻尼腔体，并与阻尼间隙发生作用产生阻尼力。优选地，活塞永磁体与端部永磁体的磁力需采用强力磁铁，且产生的排斥力应足够大，以满足装置设计的需要。装置端部永磁体位于装置末端，并与装置密封件固结，保持装置密封性。优选地，永磁体之间产生的排斥力预先进行设置，活塞位于缸体正中间，当活塞相对缸体开始运动时，在一定移动范围内永磁铁之间并没有磁力，阻尼力由流体介质通过阻尼间隙产生，这个没有磁力产生的极限位置称为平衡位置；当活塞运动超过平衡位置时永磁体之间产生排斥力，这种排斥力随着磁体之间距离越近而指数型增大，力位移关系为非线性，此时总作用力由流体介质通过阻尼间隙产生的粘滞阻尼力与磁性排斥力组成。优选地，永磁体大小需根据活塞的端面大小及缸体端面大小进行合理布置。优选地，当活塞位于平衡位置之间时，缸体中的阻尼介质压强与活塞的相对速度成正比；当活塞运动超过平衡位置时，缸体的作用力会随着活塞杆的移动距离而指数型增大。优选地，对于每个阻尼腔体，当活塞杆前推，液体阻尼介质从阻尼腔体Ⅱ经过阻尼间隙流入阻尼腔体Ⅰ；反之，当活塞杆外拉，液体阻尼介质从阻尼腔体Ⅰ经过阻尼间隙流入阻尼腔体Ⅱ。优选地，缸体的端部与活塞杆的端部均采用铰接固定，且均通过球铰座进行连接。优选地，端部永磁体与活塞上的永磁体沿缸体轴线均匀对称布置，阻尼介质对活塞的作用力均匀，避免导致缸体倾斜，增加活塞与缸体的摩擦力。本技术的有益效果是：采用技术明所述的内置永磁体增强型变刚度粘滞阻尼装置，为设计简单、加工方便，性能稳定的粘滞阻尼器，是一种位移相关型变刚度粘滞阻尼器，同传统粘滞阻尼器相比，该装置的控制过程不需要传感器，不需要外部能源，且具有自适应控制特点。附图说明图1是本技术的结构示意图之一。图2是活塞杆前推的状态图。图3是活塞杆外拉的状态图。图4是图1的径向剖视图。图中：1、缸体、2、活塞杆、3、活塞；4、阻尼腔体Ⅰ；5、阻尼腔体Ⅱ；6、端部永磁体；7、密封件；8、锁紧螺栓；9、连接件；10、球铰；11、平衡位置。具体实施方式为了使本技术目的、技术方案更加清楚明白，下面结合实施例，对本技术作进一步详细说明。如图1至图4所示，本技术所述的内置永磁体增强型变刚度粘滞阻尼装置，包括缸体1、活塞杆2和活塞3，缸体1内设置有活塞杆2，活塞杆2中部设置有活塞3，缸体1与活塞杆2围成的密封腔体内充满液体阻尼介质，密封腔体经由活塞3分为阻尼腔体Ⅰ4和阻尼腔体Ⅱ5，液体阻尼介质充满阻尼腔体Ⅰ4和阻尼腔体Ⅱ5，在活塞3上设置一永磁体，且在装置端部分别设置端部永磁体6固结在密封件7上，通过锁紧螺母8与缸体1密封连接，连接件9固定在密封件7上，同时固定球铰座10。在装置处于静止状态时，活塞3位于平衡位置11之间，活塞3与端部永磁体6没有产生排斥力；当活塞3相对缸体1开始运动时，阻尼介质通过阻尼间隙由一侧阻尼腔体流入另一侧阻尼腔体，活塞3在平衡位置之间移动，粘滞阻尼力由阻尼介质通过阻尼间隙提供；当活塞3相对缸体1运动距离超过平衡位置时，活塞3与端部永磁体6之间产生排斥力，排斥力的大小随着距离的接近而指数型增大，装置总作用力由粘滞阻尼力及永磁体排斥力组成。对于每个阻尼腔体，当活塞杆2前推，液体阻尼介质从阻尼腔体Ⅱ5经过阻尼间隙流入阻尼腔体Ⅰ4；反之，当活塞杆外拉，液体阻尼介质从阻尼腔体Ⅰ4经过阻尼间隙流入阻尼腔体Ⅱ5。缸体1两端存在对称螺栓孔，通过缩紧螺栓8将密封件7与缸体1螺纹连接；固定螺栓则依次固定缸体1、密封件8。密封件均与活塞杆2保持表面密封接触，做到阻尼介质不外泄。阻尼介质的选取需根据相应设计需要进行。活塞3上永磁体的直径与厚度需根据活塞3端面的大小及阻尼系数的需求进行合理设计。合理设置活塞3上永磁体的大小，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内置永磁体增强型变刚度粘滞阻尼装置，包括缸体（1）、活塞杆（2）和活塞（3），缸体（1）内设置有活塞杆（2），活塞杆（2）中部设置有活塞（3），永磁体（6）分别设置在活塞（3）上及缸体（1）两端；缸体（1）与活塞杆（2）围成的密封腔体内充满液体阻尼介质，密封腔体经由活塞（3）分为阻尼腔体Ⅰ（4）和阻尼腔体Ⅱ（5），液体阻尼介质充满阻尼腔体Ⅰ（4）和阻尼腔体Ⅱ（5），其特征在于，沿活塞（3）轴向分别在装置端部设置永磁体（6），并在活塞（3）上设置永磁体（6），端部永磁体与活塞永磁体的相互作用力为同极相斥活塞永磁体直径小于筒壁，两者之间间隙为阻尼间隙；当活塞开始运动时，使一阻尼腔体中压强增大，阻尼介质通过阻尼间隙流入另一阻尼腔体，并与阻尼间隙发生作用产生阻尼力。

【技术特征摘要】
1.一种内置永磁体增强型变刚度粘滞阻尼装置，包括缸体（1）、活塞杆（2）和活塞（3），缸体（1）内设置有活塞杆（2），活塞杆（2）中部设置有活塞（3），永磁体（6）分别设置在活塞（3）上及缸体（1）两端；缸体（1）与活塞杆（2）围成的密封腔体内充满液体阻尼介质，密封腔体经由活塞（3）分为阻尼腔体Ⅰ（4）和阻尼腔体Ⅱ（5），液体阻尼介质充满阻尼腔体Ⅰ（4）和阻尼腔体Ⅱ（5），其特征在于，沿活塞（3）轴向分别在装置端部设置永磁体（6），并在活塞（3）上设置永磁体（6），端部永磁体与活塞永磁体的相互作用力为同极相斥活塞永磁体直径小于筒壁，两者之间间隙为阻尼间隙；当活塞开始运动时，使一阻尼腔体中压强增大，阻尼介质通过阻尼间隙流入另一阻尼腔体，并与阻尼间隙发生作用产生阻尼力。2.根据权利要求1所述的一种内置永磁体增强型变刚度粘滞阻尼装置，其特征在于，活塞永磁体与端部永磁体的磁力需采用强力磁铁，且产生的排斥力应足够大，以满足装置设计的需要，装置端部永磁体位于装置末端，并与装置密封件固结，保持装置密封性。3.根据权利要求1所述的一种内置永磁体增强型变刚度粘滞阻尼装置，其特征在于，永磁体之间产生的排斥力预先进行设置，活塞（3）位于缸体正中间，当活塞（3）相对缸体（1）开始运动时，在一定移动范围内永磁体（6）之间并没有磁力，阻尼力由流体介质通过阻尼间隙产生，这个没有磁力产生的极限位置称为平衡位置（11）；当...

【专利技术属性】
技术研发人员：付伟庆，李茂，段存坤，张春巍，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：新型
国别省市：山东,37