一种自复位碟簧-质量转轮复合磁流变液阻尼器制造技术

本发明专利技术涉及一种自复位碟簧

【技术实现步骤摘要】
一种自复位碟簧
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质量转轮复合磁流变液阻尼器


本专利技术涉及一种自复位碟簧
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质量转轮复合磁流变液阻尼器，属于土木工程减隔震


技术介绍

地震灾害具有突发性、可预见性低、破坏性强等特点，被认为是人类面临的最严重的自然灾害之一，特别是中震和大震发生时会释放出巨大的地震能量，会对结构产生很大的破坏，严重危及人民的生命和财产安全。我国是地震多发国家之一，因此降低各类建筑物及基础设施震害非常重要。目前的结构主要是通过提高自身的刚度和强度来抵抗地震，耗散地震能量，强地震作用时，即使保持了结构的整体完整性，但变形过大、部分构件的严重破坏而需要大范围的加固修复，甚至只能重建造成了巨大的浪费。消能减震技术是在结构的关键部位添加耗能装置或是把结构的某些非承重部位设计成耗能构件，来耗散地震能量，从而减轻地震对结构主体的破坏。消能减震技术构造简单、造价低廉、便于维护、减震效果明显，因此已被广泛应用于研究及实际工程中。目前的阻尼器可分为以下几种类型：1)摩擦阻尼器；2)黏滞性阻尼器；3)金属阻尼器；4)粘弹性阻尼器；5)电(磁)感应阻尼器。作为一种智能材料，磁流变液可以在毫秒时间内由流动性良好的牛顿流体转变为高粘度、低流动性的Bingham粘塑性体，制成的磁流变阻尼器具有出力大、能耗低、响应快等优点。但传统的磁感应阻尼器通常依赖电源，在地震中，尤其是大震的情况下，地震的破坏性极大，电源可能出现故障，导致阻尼器出现失灵的情况，降低减震体系的可靠性。此外传统的阻尼器只具有耗能功能不具有自复位功能。碟簧具有极好的弹性，相比较形状记忆合金而言基本不受温度影响，变形后不需要加热即可实现自复位；相比较预应力筋有较大的弹性变形，可以满足大变形的结构的需求。因此，急需设计一种具备良好耗能能力、自复位能力、稳定可靠，同时还易于拆装更换的预制装配式自复位耗能阻尼器。

技术实现思路

为了解决
技术介绍
中所存在的问题，本专利技术提出一种自复位碟簧—质量转轮复合磁流变液阻尼器，可以应用于建筑结构及桥梁结构领域的重要构件位置。为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种自复位碟簧
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质量转轮复合磁流变阻尼器，包括耗能模块和自复位模块；其中，耗能模块包括外缸体、高强螺旋杆、质量转轮、叶片、磁流变液、端部永磁环、腔体永磁环、导磁环、隔磁环；自复位模块包括连接杆、左侧碟簧、右侧碟簧、碟簧端板、固定挡板；外缸体内设置有密封腔体，密封腔体内充满磁流变液；所述密封腔体内置有质量转轮，质量转轮中心通孔套设在高强螺旋杆上，且通孔上设置与高强螺旋杆匹配的螺纹，质量转轮上还
套设有阻液环，阻液环伸出密封腔体，用于防止磁流变液渗漏，阻液环上也设置有与高强螺旋杆匹配的螺纹，保证密封腔体沿着高强螺旋杆滑动，且不会发生液体渗漏；所述连接杆穿过密封腔体，并固定在密封腔体的侧面；密封腔体内连接杆上由中间向两侧依次套设有腔体永磁环、导磁环以及隔磁环；所述连接杆可在外缸体内左右移动，所述连接杆的两端均固定设置有挡块，密封腔体的左右两侧与连接杆上的挡块中间分别套设有左侧碟簧以及右侧碟簧；左侧碟簧和右侧碟簧两端还分别套设有端部永磁环以及碟簧端板，即端部永磁环设置在挡块内侧，碟簧端板设置在密封腔体左、右外侧；碟簧端板中间开三通孔，分别套设在中间的连接杆以及两根高强螺旋杆上，套设在高强螺旋杆上的通孔上有与高强螺旋杆匹配的螺纹。进一步地，所述高强螺旋杆通过连接垫块固定于外缸体内。进一步地，所述质量转轮四周分布设置有叶片；当连接杆带动密封腔体运动时，连接杆与外缸体之间有相对运动，从而带动质量转轮转动，质量转轮转动时，叶片搅动磁流变液。进一步地，所述外缸体内部固定设置四块固定挡板，所述固定挡板与密封腔体之间有一定的空隙；当密封腔体在随着连接杆往复运动时，密封腔体的运动不受外缸体内部固定挡板的限制。进一步地，所述碟簧端板竖向上开设有三个孔，碟簧端板通过三个孔分别自由套设在两个高强螺旋杆以及连接杆上。进一步地，在垂直连接杆轴线的方向上，所述碟簧端板的宽度小于外缸体内部的宽度，大于外缸体内两块固定挡板之间的间隙，用以保证固定挡板和密封腔体推动碟簧端板的在外缸体内部水平滑动。进一步地，所述密封腔体内设置有腔体永磁环，磁流变液受到磁场影响黏度增大；当连接杆运动时，腔体永磁环与端部永磁环之间的距离发生变化，从而引起磁流变液中的磁场强度发生变化，阻尼力大小变化。进一步地，所述连接杆运动时，阻尼器不论是受压还是受拉，左侧碟簧或右侧碟簧均受压，提供复位功能。进一步地，所述密封腔体上下两侧设置有弧形凹槽，弧形凹槽内设置有滚轴，连接杆运动时，密封腔体通过滚轴随连接杆运动。进一步地，：所述腔体永磁环为永久磁铁。本专利技术的有益效果是：本专利技术所述的一种自复位碟簧—质量转轮复合磁流变阻尼器，在地震作用下对结构的减震及自复位效果显著，主要体现在以下几点：1)本专利技术通过改变永磁环之间的距离，调节磁场的大小，使得密封腔体内的磁流变液阻尼连续可变，且位移越大，密封腔体内的两个质量转轮沿着高强螺旋杆转动时所需克服的阻尼力也越大，耗能越多，确保结构的减震效果。相比较传统阻尼器而言，本专利技术能够提供连续可变的阻尼力。本装置不需要外部电源供应，稳定可靠。2)本专利技术不论是处于受拉状态还是受压状态，阻尼器内部的碟簧总是处于受压状态，从而提供优良的自复位功能。受压碟簧不仅可以作为恢复材料提供恢复力，而且叠加后的碟簧在工作时具有一定的耗能能力。外缸体与连接杆的相对位移越大，碟簧挤压变形越
大，提供的恢复力越大。保证结构在震后能恢复到初始状态，减少甚至消除其残余变形。相比较运用形状记忆合金的自复位阻尼器，碟簧基本不受温度的影响，性能稳定，性价比高。在其弹性范围内，变形后不需要采取任何措施就能够恢复变形前的状态。3)与其他的耗能装置相比，本专利技术的阻尼力包括库伦阻尼力和黏滞阻尼力，具有更强的耗能能力。4)本专利技术一方面可以为结构提供一定的刚度和强度，另一方面提供稳定的耗能能力，同时提供优良的自复位功能减小甚至消除结构的残余位移。本专利技术可设置在建筑结构及桥梁结构的最大位移处，也可串联在支撑上使用，应用于工程的减震控制，可实现工厂的全预制装配，易于维修和养护，具有很好的适用性和可行性。
附图说明
下面通过附图对本专利技术作进一步说明。图1是本专利技术的一种自复位碟簧
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质量转轮复合磁流变阻尼器的纵剖面示意图。图2是本专利技术的一种自复位碟簧
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质量转轮复合磁流变阻尼器中密封腔体的详图。图3是本专利技术的一种自复位碟簧
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质量转轮复合磁流变阻尼器的A—A剖面示意图。图4是本专利技术的一种自复位碟簧
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质量转轮复合磁流变阻尼器的B—B剖面示意图。图5是本专利技术的一种自复位碟簧
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质量转轮复合磁流变阻尼器的C—C剖面示意图。图6是本专利技术的一种自复位碟簧
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质量转轮复合磁流变阻尼器的D—D剖面示意图。图7是本专利技术的一种自复位碟簧
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质量转轮复合磁流变阻尼器的E—E剖面示意图。图8是本专利技术运动状态示意图，包含三张图，第一张是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自复位碟簧
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质量转轮复合磁流变阻尼器，其特征在于：包括耗能模块和自复位模块；其中，耗能模块包括外缸体(1)、高强螺旋杆(2)、质量转轮(13)、叶片(12)、磁流变液(11)、端部永磁环(7)、腔体永磁环(8)、导磁环(9)、隔磁环(10)；自复位模块包括连接杆(6)、左侧碟簧(4)、右侧碟簧(5)、碟簧端板(14)、固定挡板(15)；外缸体(1)内设置有密封腔体(1a)，密封腔体(1a)内充满磁流变液(11)；所述密封腔体(1a)内置有质量转轮(13)，质量转轮(13)中心通孔套设在高强螺旋杆(2)上，且通孔上设置与高强螺旋杆(2)匹配的螺纹，质量转轮(13)上还套设有阻液环(16)，阻液环(16)伸出密封腔体(1a)，用于防止磁流变液(11)渗漏，阻液环(16)上也设置有与高强螺旋杆(2)匹配的螺纹，保证密封腔体(1a)沿着高强螺旋杆(2)滑动，且不会发生液体渗漏；所述连接杆(6)穿过密封腔体(1a)，并固定在密封腔体(1a)的侧面；密封腔体(1a)内连接杆(6)上由中间向两侧依次套设有腔体永磁环(8)、导磁环(9)以及隔磁环(10)；所述连接杆(6)可在外缸体(1)内左右移动，所述连接杆(6)的两端均固定设置有挡块，密封腔体(1a)的左右两侧与连接杆(6)上的挡块中间分别套设有左侧碟簧(4)以及右侧碟簧(5)；左侧碟簧(4)和右侧碟簧(5)两端还分别套设有端部永磁环(7)以及碟簧端板(14)，即端部永磁环(7)设置在挡块内侧，碟簧端板(14)设置在密封腔体(1a)左、右外侧；碟簧端板(14)中间开三通孔，分别套设在中间的连接杆(6)以及两根高强螺旋杆(2)上，套设在高强螺旋杆(2)上的通孔上有与高强螺旋杆(2)匹配的螺纹。2.根据权利要求1所述的一种自复位碟簧
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质量转轮复合磁流变阻尼器，其特征在于：所述高强螺旋杆(2)通过连接垫块(3)固定于外缸体(1)内。3.根据权利要求1所述的一种自复位碟簧
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质量转轮复合磁流变阻尼器，其特征在于：所述质量转轮(13)四周分布设置有叶片(12)；当连接杆(6)带动密封腔体(1a)运动时，连接杆(6)与外缸体(1)之间有相对运动，从而带动质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：董慧慧，胡潇，杜修力，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：