一种调谐式磁性液体滚球阻尼器制造技术

本实用新型专利技术为一种调谐式磁性液体滚球阻尼器。该阻尼器的组成包括内有半球形凹槽的圆柱形容器、圆柱形螺线管线圈、水平底座、空心滚球和煤油基磁性液体；其中，圆柱形螺线管线圈均匀地缠绕在圆柱形容器主体外壳壁面上，圆柱形容器位于水平底座上面，空心滚球的内部有煤油基磁性液体；空心滚球在圆柱形容器内的半球形凹槽内。所述的煤油基磁性液体是煤油基Fe3O4磁性液体，体积为球壳内部体积的1/4～3/4。本实用新型专利技术具有结构简单、成本低廉、易于控制和工作频带宽的优点。制和工作频带宽的优点。制和工作频带宽的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种调谐式磁性液体滚球阻尼器


[0001]本技术涉及一种阻尼器，主要涉及一种调谐式磁性液体滚球阻尼器。

技术介绍

[0002]调谐式阻尼器广泛地应用在各种高耸结构中。风电塔架作为高耸结构，具有细长高柔、刚度低、易疲劳等特点，在工作中由于受到风致荷载、地震荷载和电力系统扰动等因素的影响会引起振动，而振动是影响风电机组寿命的重要因素之一。由于振动问题会产生机组叶片断纹、机舱振幅过大、塔筒失稳、发电机故障等现象，导致风电机组无法正常工作，甚至可能会引起倒塔事故的发生，造成重大损失。因此，风电塔架的振动控制研究具有重要的理论意义和工程实用价值。本专利拟从减少风电塔架结构的频繁振动和响应这两个方面出发，开发减少结构在风致荷载作用下振动的装置。
[0003]目前现有的调谐式阻尼器主要有调谐质量阻尼器、调谐液体阻尼器、调谐滚球阻尼器这几类等。调谐质量阻尼器是由弹簧和质量块所构成，改变弹簧弹性系数和质量块的质量达到调谐减振目的；调谐液体阻尼是在矩形或圆柱形容器内装入一定量的液体，通过改变液体深度来达到调谐减振目的；调谐滚球阻尼器是在一个球形容器内装入一定数量的小球，通过改变小球数量和半径达到调谐减振目的。这些阻尼器通常是改变弹簧弹性系数和质量块的质量，又或是改变液体的深度和粘度，来调节阻尼器的固有晃动频率，改变整个结构的共振特性，从而达到调谐阻尼减振的效果；这些阻尼器大都针对结构第一振型的固有频率效果明显，减振频带较窄；当外部荷载扰动较复杂时，减震效果明显下降，可控性差。

技术实现思路

[0004]本技术的目的为针对现有技术的不足，提供一种调谐式磁性液体滚球阻尼器。该阻尼器巧妙地将滚球阻尼器与调谐式磁性液体滚球阻尼器相结合，在小球内装入磁性液体，让小球带动磁性液体一起滚动，不仅可以通过改变小球和容器半径改变阻尼器固有频率，还可以通过调节外加磁场改变磁性液体晃动频率来改变阻尼器固有频率，因此可以实现双调谐减振的目的。本技术具有结构简单、成本低廉、易于控制和工作频带宽的优点。
[0005]本技术的技术方案为：
[0006]一种调谐式磁性液体滚球阻尼器，该阻尼器的组成包括内有半球形凹槽的圆柱形容器、圆柱形螺线管线圈、水平底座、空心滚球和煤油基磁性液体；其中，圆柱形螺线管线圈均匀地缠绕在圆柱形容器主体外壳壁面上，圆柱形容器位于水平底座上面，空心滚球的内部有煤油基磁性液体；空心滚球在圆柱形容器内的半球形凹槽内。
[0007]所述的圆柱形容器的上部为敞开式半球形凹槽，凹槽顶部为凸出的外壳上沿，圆柱形容器的底部为凸出的水平底座；
[0008]所述的空心滚球为中空的球体；壳体顶部有装配有螺纹塞的螺孔；所述的空心滚球的球壳厚度为8～12mm；材质为树脂材料。
[0009]所述空心滚球的半径为凹槽半径的1/12～1/8；
[0010]所述的圆柱形螺线管线圈是铜芯漆包线，总共绕制4～7层而成的螺线管线圈，额定电流为5A；
[0011]所述的煤油基磁性液体是煤油基Fe3O4磁性液体，其密度为1.36g/cm3；四氧化三铁为纳米颗粒，直径的范围在2～20nm。煤油基磁性液体的体积为球壳内部体积的1/4～3/4。
[0012]所述的水平底座的沿圆周均匀地分布有固定螺孔。
[0013]所述的圆柱形主体外壳直径的范围为0.65m～1.45m，内部半球形凹槽半径的范围为0.3m～0.7m。
[0014]本技术的实质性特点为：
[0015]本技术根据结构的振动强度与频率，研究设计半球形容器和滚球的几何尺寸，在小球内装入煤油基磁性液体，结合磁性液体的磁-粘特性，通过改变螺线管线圈所通入电流大小来调节外加磁场，改变磁性液体粘度，从而调节阻尼器固有频率，改变整个结构的共振特性，达到自适应变频振动控制的目的，
[0016]本技术的有益效果：
[0017]1、本技术克服了传统调谐液体阻尼器频率不可控的技术问题，仅需调节可控电流源的输入电流来控制阻尼器的固有频率，改变结构的共振特性，达到调谐减振的目的，可控性较好。
[0018]2、目前国内外应用在高耸结构上的调谐类阻尼器大都只能对结构固有频率左右0.25Hz范围内的振动起到调谐减振的效果，本技术由于滚球和磁性液体惯性粘度等性能参数，通过调节外加磁场，可对高耸结构固有频率左右0.32Hz范围内的振动进行调谐减振，减振频带宽度增加了0.14Hz。
[0019]3、本技术既可以通过改变小球和容器半径调节阻尼器固有频率，还可以通过改变外加磁场改变磁性液体晃动频率来调节阻尼器固有频率，具有双调谐减振的功能。
[0020]4、本技术中滚球带动内部液体一起滚动，使工作情况下的液体处于湍流状态，试验证明，与固定容器内的液体晃动状态相比，湍流状态下的液体具有更大的动能，即增加了液体的扰动，因此可以达到增加能量消耗的目的；同时小球滚动时与壁面的摩擦也可以增加振动能量的消耗。
[0021]5、本技术结构简单，仅需由空心滚球、内有半球形凹槽的圆柱形容器、圆柱形螺线管线圈、水平底座和煤油基磁性液体几部分组合而成；加工方便、造价较低、维护方便、性价比高。
[0022]6、本技术可减少结构在任意水平方向上的晃动，具有多向减振的功能，具有较强的适应性，可适用于风力发电塔架、电视塔等高耸建筑结构，适用范围广，能够产生较好的经济效益和社会效益。
附图说明
[0023]图1为本技术调谐式磁性液体滚球阻尼器的整体外观结构示意图；
[0024]图2为本技术调谐式磁性液体滚球阻尼器的整体剖面结构示意图；
[0025]图3为本技术调谐式磁性液体滚球阻尼器的内有半球形凹槽的圆柱形容器的整体剖面结构示意图；
[0026]图4为本技术调谐式磁性液体滚球阻尼器的圆柱形螺线管线圈绕制结构示意图；
[0027]图5为本技术调谐式磁性液体滚球阻尼器的空心滚球的结构示意图；
[0028]图6为本技术调谐式磁性液体滚球阻尼器中沿半球形凹槽面截线上的磁通密度变化曲线图。
[0029]图中，1.内有半球形凹槽的圆柱形容器，2.圆柱形螺线管线圈，3.水平底座，4.空心滚球，5.煤油基磁性液体，1-1.圆柱形容器上边沿，1-2.圆柱形容器主体外壳，1-3.半球形凹槽，2.圆柱形螺线管线圈，3-1.水平底座上的螺纹孔，3-2.圆柱形水平底座，4-1.空心球壳，4-2.螺纹孔，4-3.螺纹塞。
具体实施方式
[0030]下面给出本技术的具体实施例。
[0031]本技术所述的调谐式磁性液体滚球阻尼器的组成如图1所示，包括内有半球形凹槽的圆柱形容器1、圆柱形螺线管线圈2、水平底座3、空心滚球4、煤油基磁性液体5；其中，圆柱形螺线管线圈2均匀地缠绕在圆柱形容器1主体外壳壁面上，圆柱形容器1位于水平底座3上面，空心滚球4的内部有煤油基磁性液体5；空心滚球4在圆柱形容器1内的半球形凹槽内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种调谐式磁性液体滚球阻尼器，其特征为该阻尼器的组成包括内有半球形凹槽的圆柱形容器、圆柱形螺线管线圈、水平底座、空心滚球和煤油基磁性液体；其中，圆柱形螺线管线圈均匀地缠绕在圆柱形容器主体外壳壁面上，圆柱形容器位于水平底座上面，空心滚球的内部有煤油基磁性液体；空心滚球在圆柱形容器内的半球形凹槽内；所述的圆柱形容器的上部为敞开式半球形凹槽，凹槽顶部为凸出的外壳上沿，圆柱形容器的底部为凸出的水平底座；所述的空心滚球为中空的球体；壳体顶部有装配有螺纹塞的螺孔；所述空心滚球的半径为凹...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨文荣，尉德杰，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：