一种STF与弹簧复合的双涡轮半主动阻尼器制造技术

本发明专利技术提供了一种STF与弹簧复合的双涡轮半主动阻尼器，其包括涡轮式发动机、端盖、活塞杆、活塞、密封圈、气缸、外电路、弹簧、电阻丝和导线，端盖分别缠绕两组同等距离的电阻丝，且同侧两组电阻丝间距一定，端盖上的电阻丝与气缸形成滑动电阻控制装置，外电路串联滑动电阻控制装置及涡轮式发动机，气缸内由活塞、活塞杆与涡轮式发动机构成，内部空间填充有STF(Shear thickening fluid，剪切增稠流体)；STF与弹簧协同工作，主要起着高耗能作用。本发明专利技术结构简单，适用范围广，无须大量连接件，安装拆卸方便，涡轮发动机增稠效果明显，解决了之前STF阻尼器在应用中适用结构频率范围小，耗能效率低的难题。

【技术实现步骤摘要】
一种STF与弹簧复合的双涡轮半主动阻尼器
本专利技术属于工程结构减振
，尤其涉及一种STF与弹簧复合的双涡轮半主动阻尼器。
技术介绍
地震是人类面临的重大自然灾害之一，具有突发性和不可预测性，以及频度较高的特征。以2008年汶川地震为例，已确认遇难人数69225人，紧急转移安置1500.6341万人，直接经济损失8452亿元人民币。因此，研究工程结构中的减振技术对社会稳定发展具有重要意义。目前所应用的结构吸能减振装置中，STF阻尼器由于其构造简单、制作成本低、增稠区间耗能模量迅速增大等优点，在实际工程中的应用越来越广泛，其良好减振耗能效果也在大量工程中得到了验证。但普通的STF阻尼器只能特定的增稠区间内具有减振效果，偏离此增稠区间则减振效果不佳。
技术实现思路
针对以上技术问题，本专利技术公开了一种STF与弹簧复合的双涡轮半主动阻尼器，充分利用STF(Shearthickeningfluid)被动高耗能和弹簧主动可调的特点耗能机制，研发一种基于涡轮发动机的阻尼器具有剪切增稠流体(STF)剪切速率快、增稠效果明显、阻尼力连续可调等优点，解决了现有STF阻尼器适用频率范围和耗能效果有限等问题。针对上述目前存在的STF阻尼器适用频率范围有限、耗能效率低等问题，使其工作频率范围更广，吸能耗能更大，本专利技术提供一种STF与弹簧复合的双涡轮半主动阻尼器，技术方案如下：一种STF与弹簧复合的双涡轮半主动阻尼器，其包括涡轮式发动机、端盖、活塞杆、活塞、密封圈、气缸、弹簧、电阻丝和导线；所述气缸设置在端盖内的中心位置；电阻丝设有两组，分别为电阻丝a、电阻丝b、电阻丝c和电阻丝d，其中，电阻丝a和电阻丝c为一组，电阻丝b和电阻丝d为一组；所述端盖两侧设有安装孔，且前后两端分别缠绕两组同等距离的电阻丝；涡轮式发动机设有两组，分别为涡轮式发动机a、涡轮式发动机b、涡轮式发动机c和涡轮式发动机d，其中涡轮式发动机a和涡轮式发动机c为一组，涡轮式发动机b和涡轮式发动机d为一组；所述电阻丝a和电阻丝c通过导线与涡轮式发动机a和涡轮式发动机c对应相连；所述电阻丝b和电阻丝d通过导线与涡轮式发动机b和涡轮式发动机d对应相连；所述气缸两端设有安装口；所述活塞设置在活塞杆的中间位置，两组涡轮式发动机分别设置在活塞两侧的活塞杆上；连接涡轮式发动机和活塞的活塞杆设置在气缸内腔，其活塞杆两端穿出气缸安装口至端盖两侧安装孔伸出；所述弹簧设置在端盖前后两端与气缸之间空隙内的活塞杆上；所述气缸上安装口处的活塞杆上套接有密封圈；所述端盖上缠绕的两组电阻丝与气缸侧壁上的自由端形成滑动电阻装置，且气缸内腔空间填充有STF液体，通过压缩气缸与端盖之间的弹簧带动滑动电阻装置，利用外电路使得涡轮式发动机带动STF液体同向流动。所述的一种STF与弹簧复合的双涡轮半主动阻尼器，其特征在于：所述滑动电阻装置中的自由端由金属接头、导线、塑料接头和盖板组成；所述塑料接头设有安装孔，金属接头插接在安装孔内，设置在塑料接头的顶部，两者形成三角型；所述金属接头的腔体内穿入导线，导线从塑料接头引出至盖板外；所述塑料接头设置在盖板上，金属接头、塑料接头、导线和盖板之间填充了加固胶，且盖板四面设有绝缘漆。所述的一种STF与弹簧复合的双涡轮半主动阻尼器，其优选方案为所述滑动电阻装置的有效电阻距离为3～5cm。所述的一种STF与弹簧复合的双涡轮半主动阻尼器，其优选方案为所述端盖上缠绕的两个电阻丝与气缸形成滑动电阻装置的距离为3cm。所述的一种STF与弹簧复合的双涡轮半主动阻尼器，其优选方案为两组涡轮式发动机的涡流方向相反，每一组的两个涡轮式发动机的涡流方向一致。所述的一种STF与弹簧复合的双涡轮半主动阻尼器，其优选方案为所述活塞、活塞杆与涡轮发动机固定连接为一体。所述的一种STF与弹簧复合的双涡轮半主动阻尼器，其优选方案为所述涡轮式发动机与气缸缸体间隙在1～2mm。所述的一种STF与弹簧复合的双涡轮半主动阻尼器，其优选方案为所述活塞与气缸缸体间隙在1～2mm。一种STF与弹簧复合的双涡轮半主动阻尼器的工作原理：在地震作用下，当结构振动幅度较小时，阻尼器主要通过压缩气缸与端盖两端之间的弹簧，消耗结构振动的能量；当地震激起结构的振动幅度较大时，气缸压缩阻尼器内的弹簧外，进一步使得两端的每组的其中一个滑动电阻丝的电阻减小到零，电路通电,利用外电路使得气缸内的涡轮式发动机带动STF液体同向流动，从而加大活塞挤压剪切增稠液所需要消耗的能量，并最终通过阻尼器活塞杆迫使剪切增稠液(STF)流过活塞与气缸之间缝隙而消耗振动能量。与现有技术相比，本专利技术的效果和益处是：第一，与传统STF阻尼器相比，本专利技术的技术方案综合利用了STF(剪切增稠流体)、涡轮发动机以及弹簧的优点，采用STF和弹簧两种智能材料协同工作，进行高耗能作用，并通过涡轮发动机减少剪切增稠液的增稠区间的时间提高结构的频率振动的适应范围，解决了传统的STF阻尼器频率范围和耗能效果有限等问题；第二，采用本专利技术的技术方案，该阻尼器结构简单，适用范围广，无须大量连接件，安装拆卸方便，涡轮发动机增稠效果明显，解决了之前STF阻尼器在应用中适用结构频率范围小，耗能效率低的难题。附图说明图1是本专利技术一种结构示意图；图2是本专利技术中端盖结构示意图；图3是图2中端盖的俯视图；图4是本专利技术中活塞杆连接结构示意图；图5是本专利技术中涡轮式发动机结构示意图；图6是气缸的剖面示意图；图7是外部电路示意图；图8是滑动电阻器自由端详图。其中：1-活塞杆，2-端盖，3-弹簧，4-导线，5-涡轮式发动机a，6-涡轮式发动机b，7-涡轮式发动机c，8-涡轮式发动机d，9-电阻丝a，10-电阻丝b，11-电阻丝c，12-电阻丝d，13-气缸，14-活塞，15-密封圈，16-外部电路，17-金属接头，18-导线，19-塑料接头，20-加固胶，21-绝缘漆，22-盖板，23-自由端。具体实施方式结合以下附图，对于本专利技术的较优的实施例作进一步的详细说明。如图1～图8所示，一种STF与弹簧复合的双涡轮半主动阻尼器，其包括涡轮式发动机、端盖2、活塞杆1、活塞14、外部电路16、密封圈15、气缸13、弹簧3、电阻丝和导线4；所述气缸13设置在端盖2内的中心位置；电阻丝设有两组，且每组电阻丝设有两个，分别为电阻丝a9、电阻丝b10、电阻丝c11和电阻丝d12，其中，电阻丝a9和电阻丝c11为一组，电阻丝b10和电阻丝d12为一组；所述端盖2两侧设有安装孔，且前后两端分别缠绕两组同等距离的电阻丝；涡轮式发动机设有两组，且每组涡轮式发动机设有两个，分别为涡轮式发动机a5、涡轮式发动机b6、涡轮式发动机c7和涡轮式发动机d8，其中涡轮式发动机a5和涡轮式发动机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种STF与弹簧复合的双涡轮半主动阻尼器，其包括涡轮式发动机、端盖、活塞杆、活塞、密封圈、气缸、弹簧、电阻丝和导线；/n所述气缸设置在端盖内的中心位置；/n电阻丝设有两组，分别为电阻丝a、电阻丝b、电阻丝c和电阻丝d，其中，电阻丝a和电阻丝c为一组，电阻丝b和电阻丝d为一组；/n所述端盖两侧设有安装孔，且前后两端分别缠绕两组同等距离的电阻丝；/n涡轮式发动机设有两组，分别为涡轮式发动机a、涡轮式发动机b、涡轮式发动机c和涡轮式发动机d，其中涡轮式发动机a和涡轮式发动机c为一组，涡轮式发动机b和涡轮式发动机d为一组；/n所述电阻丝a和电阻丝c通过导线与涡轮式发动机a和涡轮式发动机c对应相连；/n所述电阻丝b和电阻丝d通过导线与涡轮式发动机b和涡轮式发动机d对应相连；/n所述气缸两端设有安装口；/n所述活塞设置在活塞杆的中间位置，两组涡轮式发动机分别设置在活塞两侧的活塞杆上；/n连接涡轮式发动机和活塞的活塞杆设置在气缸内腔，其活塞杆两端穿出气缸安装口至端盖两侧安装孔伸出；/n所述弹簧设置在端盖前后两端与气缸之间空隙内的活塞杆上；/n所述气缸上安装口处的活塞杆上套接有密封圈；/n所述端盖上缠绕的两组电阻丝与气缸侧壁上的自由端形成滑动电阻装置，且气缸内腔空间填充有STF液体，通过压缩气缸与端盖之间的弹簧带动滑动电阻装置，利用外电路使得涡轮式发动机带动STF液体同向流动。/n...

【技术特征摘要】
1.一种STF与弹簧复合的双涡轮半主动阻尼器，其包括涡轮式发动机、端盖、活塞杆、活塞、密封圈、气缸、弹簧、电阻丝和导线；
所述气缸设置在端盖内的中心位置；
电阻丝设有两组，分别为电阻丝a、电阻丝b、电阻丝c和电阻丝d，其中，电阻丝a和电阻丝c为一组，电阻丝b和电阻丝d为一组；
所述端盖两侧设有安装孔，且前后两端分别缠绕两组同等距离的电阻丝；
涡轮式发动机设有两组，分别为涡轮式发动机a、涡轮式发动机b、涡轮式发动机c和涡轮式发动机d，其中涡轮式发动机a和涡轮式发动机c为一组，涡轮式发动机b和涡轮式发动机d为一组；
所述电阻丝a和电阻丝c通过导线与涡轮式发动机a和涡轮式发动机c对应相连；
所述电阻丝b和电阻丝d通过导线与涡轮式发动机b和涡轮式发动机d对应相连；
所述气缸两端设有安装口；
所述活塞设置在活塞杆的中间位置，两组涡轮式发动机分别设置在活塞两侧的活塞杆上；
连接涡轮式发动机和活塞的活塞杆设置在气缸内腔，其活塞杆两端穿出气缸安装口至端盖两侧安装孔伸出；
所述弹簧设置在端盖前后两端与气缸之间空隙内的活塞杆上；
所述气缸上安装口处的活塞杆上套接有密封圈；
所述端盖上缠绕的两组电阻丝与气缸侧壁上的自由端形成滑动电阻装置，且气缸内腔空间填充有STF液体，通过压缩气缸与端盖之间的弹簧带动滑动电阻装置，利用外电路使得涡轮式发动机带动STF液体同向流动。


2.根据权利要求1所述的一种ST...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙丽，王耕，张春巍，
申请(专利权)人：沈阳建筑大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21