一种基于滚珠丝杠传动的变速率STF阻尼器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于滚珠丝杠传动的变速率STF阻尼器，其涉及工程结构减振技术领域，包括外套筒、丝杠机构、旋转叶片和转轴，所述丝杠机构转动端与转轴固定连接，丝杠机构为振动的接触端，接受振动时能够带动转轴转动；所述外套筒通过角接触轴承套设在转轴外部，所述外套筒内部填充剪切增稠液；所述旋转叶片固定设置在转轴上且对应外套筒的内部，所述旋转叶片是由阶梯叶和螺旋叶组成；本实用新型专利技术采用变截面的旋转叶片，使阻尼器内部对STF发生剪切作用时产生多个剪切速率，最大程度的使对STF的剪切速率保持在增稠效应区间，避免振动快或过慢影响STF阻尼器的耗能效果，从而实现STF阻尼器的高耗能的效果。实现STF阻尼器的高耗能的效果。实现STF阻尼器的高耗能的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于滚珠丝杠传动的变速率STF阻尼器


[0001]本技术涉及工程结构减振
，具体为一种基于滚珠丝杠传动的变速率STF阻尼器。

技术介绍

[0002]地震是一种突发性强、破坏性大的自然灾害，一但发生，会严重威胁生命与财产安全。据统计，二十世纪全球地震灾害死亡总人数超过120万人，地震死亡人数占在所有自然灾害死亡人数的58％。
[0003]为了减少建筑结构在遭遇较大地震时倒塌造成的人员伤亡，传统的抗震设计通过增大结构刚度，利用结构自身的弹、塑性变形和自身破坏降低地震带来的影响。随着科学技术的发展，提出了结构振动控制技术，其中消能减振技术广为应用且效果良好。消能减震设计是利用消能减振装置消耗部分主体结构的振动能量，减少结构振动反应，达到预期设防要求。粘滞阻尼器作为消能减振装置的一种，它的开发和广泛应用，为抗振减振领域提供了新的研究思路。粘滞阻尼器在不增加结构刚度的前提下，能够有效的消耗地震发生时传给结构的能量，达到抗振效果。因其具有更好的耗能性能，粘滞阻尼器已经被广泛应用于工程结构的抗振减振领域。
[0004]剪切增稠液(Shear thickening fluid，STF)是一种具有反应速度快、无源、可逆等特性的高耗能智能材料。受到剪切作用时，STF表观粘度随着剪切速率的增大而迅速增大，STF由流体状态变为类固体状态，从而吸收外部荷载带来的能量。当剪切作用消失时，STF恢复流体状态，剪切增稠现象过程可逆。STF在剪切作用下表现出的快速、显著、可逆等特性，以STF作为阻尼液的减震设备具有无源、结构简单、反应灵敏、耗能能力强等特点，可迅速吸收外部激励带给结构能量的能力，从而实现振动控制。
[0005]随着对粘滞阻尼器阻尼性能的深入研究，粘滞阻尼器出现多种构造形式，比如单出杆式、双出杆式；间隙式、孔隙式等。但从内部构造的设计来看，大多数粘滞阻尼器的构造不能更好的适配STF，如公告号CN113653206A，“一种基于滚珠丝杆的STF旋转阻尼器，包括小钢套筒、螺母、滚珠丝杆、旋转盘片、静止盘片、大钢套筒、剪切增稠液”，该装置利用滚珠丝杆装置将平动转化为转动，带动旋转盘片的旋转，利用静止盘片与旋转盘片之间的剪切力，对STF进行剪切，发挥STF剪切增稠的性能，来实现阻尼器的减震耗能，具有稳定、高效的耗能能力。
[0006]上述专利申请至少有两个方面技术值得优化：一方面是上述专利申请中旋转盘片的片状结构规则、相同，其对阻尼液发生剪切作用时产生的剪切速率较为单一，由于STF的耗能效果与对其产生剪切速率相关，外界速度过快时，容易导致STF发生剪切变稀，降低阻尼器耗能效果，速度过慢时，对阻尼液剪切效果不佳，因此单一的剪切速率降低了该STF旋转阻尼器的适用范围；另一方面是上述专利申请中粘滞阻尼器中产生阻尼力的部分主要是由旋转盘片附近阻尼液产生，主要是周向切割作用，并没有明显的轴向方向的相对运动，而将STF作为其阻尼液，并没有完全发挥STF阻尼液的作用，阻尼器对于STF的利用率以及耗能
效果有待提高。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的上述不足，本技术一种基于滚珠丝杠传动的变速率STF阻尼器，采用变截面的旋转叶片，使阻尼器内部对STF发生剪切作用时产生多个剪切速率，最大程度的使对STF的剪切速率保持在增稠效应区间，避免振动快或过慢影响STF阻尼器的耗能效果，从而实现STF阻尼器的高耗能的效果。
[0008]为实现以上目的，本技术通过以下技术方案予以实现：一种基于滚珠丝杠传动的变速率STF阻尼器，包括外套筒、丝杠机构、旋转叶片和转轴，所述丝杠机构转动端与转轴固定连接，丝杠机构为振动的接触端，接受振动时能够带动转轴转动；所述外套筒通过角接触轴承套设在转轴外部，所述外套筒内部填充剪切增稠液；所述旋转叶片固定设置在转轴上且对应外套筒的内部，所述旋转叶片是由阶梯叶和螺旋叶组成，所述阶梯叶为多个外直径不同的环体组成，多个环体按照外直径由小到大的顺序排列并环体内圈固定套设在转轴上，所述螺旋叶为等宽条状的螺旋形的叶片，螺旋叶固定设置在阶梯叶的外部。
[0009]优选的，所述丝杠机构包括滚珠丝杠和丝杠螺母，所述丝杠螺母旋接在滚珠丝杠上，所述丝杠螺母上固定连接有接触壳体，所述滚珠丝杠一端与转轴固定连接，所述接触壳体对应套设在滚珠丝杠的另一端。
[0010]优选的，所述滚珠丝杠上两端固定设置有角接触轴承；所述滚珠丝杠与转轴的连接方式为焊接。
[0011]优选的，所述外套筒与转轴连接处外侧设置有密封胶圈，所述转轴上对应密封胶圈的外部设置有螺纹，通过六角螺母旋旋接于螺纹对密封胶圈进行固定。
[0012]优选的，所述阶梯叶中相邻两个环体之间通过焊接的方式连接。
[0013]优选的，所述外套筒和旋转叶片分别为钢材料制成。
[0014]优选的，所述螺旋叶通过杆件支撑与阶梯叶外表面焊接连接。
[0015]本技术提供了一种基于滚珠丝杠传动的变速率STF阻尼器，具备以下有益效果：
[0016]1.本技术采用变截面的旋转叶片，使阻尼器内部对STF发生剪切作用时产生多个剪切速率，最大程度的使对STF的剪切速率保持在增稠效应区间，避免振动快或过慢影响STF阻尼器的耗能效果，从而实现STF阻尼器的高耗能的效果。
[0017]2.本技术中采用螺旋的旋转叶片，在对STF发生剪切作用的时，不仅可以周向的切割STF，而且还能通过螺旋的旋转叶片对STF产生轴向的作用力，从而可以使STF更好的发挥高耗能的效果。
[0018]3.本技术的整体结构简单，安装拆卸方便，解决了传统阻尼器在应用中需要大量连接件和施工不便的难题。
附图说明
[0019]图1为本技术一种基于滚珠丝杠传动的变速率STF阻尼器的主视图。
[0020]图2为本技术图1中旋转叶片的示意图。
[0021]图3为本技术图1中滚珠丝杠和丝杠螺母的示意图。
[0022]图4为本技术图1中旋转叶片的灰度图。
[0023]图中：1、外套筒；2、旋转叶片；3、角接触轴承；4、剪切增稠液；5、丝杠螺母；6、滚珠丝杠；7、六角螺母；8、密封胶圈；9、螺旋叶；10、阶梯叶；11、转轴；12、接触壳体。
具体实施方式
[0024]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0025]如图1
‑
4所示，一种基于滚珠丝杠传动的变速率STF阻尼器，包括外套筒、丝杠机构、旋转叶片和转轴，所述丝杠机构转动端与转轴固定连接，丝杠机构为振动的接触端，接受振动时能够带动转轴转动；所述外套筒通过角接触轴承套设在转轴外部，所述外套筒内部填充剪切增稠液；所述旋转叶片固定设置在转轴上且对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于滚珠丝杠传动的变速率STF阻尼器，其特征在于，包括外套筒(1)、丝杠机构、旋转叶片(2)和转轴(11)，所述丝杠机构转动端与转轴(11)固定连接，丝杠机构为振动的接触端，接受振动时能够带动转轴(11)转动；所述外套筒(1)通过角接触轴承(3)套设在转轴(11)外部，所述外套筒(1)内部填充剪切增稠液(4)；所述旋转叶片(2)固定设置在转轴(11)上且对应外套筒(1)的内部，所述旋转叶片(2)是由阶梯叶(10)和螺旋叶(9)组成，所述阶梯叶(10)为多个外直径不同的环体组成，多个环体按照外直径由小到大的顺序排列并环体内圈固定套设在转轴(11)上，所述螺旋叶(9)为等宽条状的螺旋形的叶片，螺旋叶(9)固定设置在阶梯叶(10)的外部。2.根据权利要求1所述的一种基于滚珠丝杠传动的变速率STF阻尼器，其特征在于，所述丝杠机构包括滚珠丝杠(6)和丝杠螺母(5)，所述丝杠螺母(5)旋接在滚珠丝杠(6)上，所述丝杠螺母(5)上固定连接有接触壳体(12)，所述滚珠丝杠(6)一端与转轴(11)固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙丽，毕一鸣，张春巍，王耕，刘明澈，梁天琦，
申请(专利权)人：沈阳建筑大学，
类型：新型
国别省市：