多用途主动可控的大出力隔震减振装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种多用途主动可控的大出力隔震减振装置，主要包括截锥型工作模块和盘式抗扭工作模块。其中：导磁凹型板、支杆、磁流变弹性体复合导磁板、环形励磁线圈Ⅰ、环式永磁体Ⅰ、纵向导磁环和大变形软磁体组成截锥型工作模块；固定压环大柱、A定位角接触球轴承、抗剪切导磁盘、环形励磁线圈Ⅱ、环盘式永磁体Ⅱ、轴承封圈、B定位推力球轴承和基座槽组成盘式抗扭工作模块。本发明专利技术合理设置变截面中心杆，联合截锥型工作模块和盘式抗扭工作模块协同工作。在土木工程方面，克服了现有土木建筑隔震装置转动能力不足、抗拉能力低、竖向抗震能力弱和水平与竖向抗震能力难以同时满足等问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开一种主动可控的大出力隔震减振装置，主要用于土木结构隔震减振混合控制、特种车辆悬架隔震减振混合控制或振动台基座隔震减振混合控制，属于结构振动控制领域。技术背景振动问题广泛存在于国民生产的各个领域，特别是在土木及汽车领域。在土木工程领域，基础隔震是土木建筑的主要振动问题，基础隔震技术主要应用于对抗震安全性和使用功能有较高要求或专门要求的建筑的（国家标准GB5001-2010《建筑抗震设计规范》第3.8.1条）。随着抗震理念从计算设计到概念设计，再到基于性能的抗震设计的变迁，结构设计更需要对建筑物（设备）提出更精确性能要求，地震荷载作用下土木工程结构物的结构响应控制，特别是主动控制或者混合控制必然成为隔震技术主要发展方向之一。现阶段，隔震支座是土木工程隔震减震设计的主要技术，隔震支座能够降低土木结构固有刚度，延长土木结构的自振周期，增大土木结构物的响应位移和耗能，从而达到隔震减震的目的。按照此种传统抗震设计方法设计的结构物不具有自我调节的能力，土木结构的水平变位受偶然因素影响大，特别是被动控制类型的隔震支座，如叠层橡胶隔震支座等，易产生不满足安全性的情况。常见的隔震支座类型主要有叠层橡胶隔震支座、单摆摩擦型隔震支座和球铰隔震支座三种形式。相对于本专利技术，现有隔震支座主要有抗拉能力、抗扭能力不足或不易同时满足等技术问题。如专利文献（申请号200910226649.4）描述了一种叠层橡胶隔震支座抗拉机构，该机构克服了传统橡胶隔震支座的低抗拉能力的缺陷，但其转动能力未能得到改善。如专利文献（申请号201210335693.0）公布了一种软钢滚动隔震支座，该装置“在地震作用时，滚珠滚动产生滚动位移，减小结构的地震输入；软钢棒产生滞回变形，消耗地震动能量”。此种做法用高强合金钢滚珠代替了聚四氟乙烯材料，克服了“竖向承载力不足或支座面积过大的问题”，这种类型隔震支座的竖向刚度与高强合金钢滚珠相近，限制了其竖向抗震性能的发挥；四个U型软钢的设计，使得此种支座主要依靠U型软钢直角处的塑形变形来消耗水平地震作用，削弱了其水平抗震的能力。另外，减振技术在车辆行车机动性能保障方面也有应用，如特种车辆（如履带式）悬架减振中对车轮偏移的调整。行驶在崎岖地形条件下的车辆极易产生大幅度颠簸起伏，这对车辆耐久性、稳定性以及操作员的工作条件造成不利影响。车轮偏移允许车辆在颠簸路面上行驶更稳定，但履带车辆的扭杆弹簧悬架由于其线性特性及其导致的不良驾驶性能限制了车辆的机动性。磁流变液（Magneto-rheological Fluid，MRF）是一种可控液态智能材料，其具备良好的力学性能，如高强度、低粘度、温度稳定性和瞬间模态变化等。在零磁场条件下呈现出低粘度的牛顿流体特性，而在强磁场作用下呈现出高粘度、低流动性的Bingham体特性。随着外加磁场变化，其表观粘度能够在毫秒级的时间内改变几个数量级，基本不存在时迟。本专利技术利用磁流变液的优良特性，联合截锥型工作模块，能够为土木结构物提供必要的竖向承载力、侧向刚度和阻尼，并实现隔震减震支座刚度可调，避免恒定刚度产生的简谐振动破坏。通过合理的结构设置可以得到较大的初始刚度和较小的屈服刚度，进而保证结构物常规荷载时的稳定性和地震荷载下的高耗能。改变本专利技术结构参数后，亦可应用于特种车辆（如履带式）悬架减振中对车轮偏移的调整，能够改良悬架中弹簧刚度性能，在增加车辆载重负荷的情况下不降低车辆机动性能。
技术实现思路
技术问题:鉴于现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种可以实现主动控制的大出力多向隔震减振装置，较现有隔震减振装置，其水平刚度、竖向刚度、扭转刚度以及阻尼比均可根据其所受动荷载的变化，通过控制器调节外加磁场强度，实现待控结构的主动控制，充分发挥磁流变液和磁流变弹性体的优良特性。本专利技术各个方向出力可调范围大，且可用于抵抗振动的扭转效应，适于复杂工况下的隔震减振控制。技术方案：本专利技术所述的一种多用途主动可控的大出力隔震减振装置，包括截锥型工作模块和盘式抗扭工作模块。其中：导磁凹型板、支杆、磁流变弹性体复合导磁板、环形励磁线圈Ⅰ、环式永磁体Ⅰ、纵向导磁环和大变形软磁体组成截锥型工作模块；固定压环大柱、A定位角接触球轴承、抗剪切导磁盘、环形励磁线圈Ⅱ、环盘式永磁体Ⅱ、轴承封圈、B定位推力球轴承和基座槽共同组成盘式抗扭工作模块。在截锥型工作模块中，连接盖板传递外部结构构件动荷载，导磁凹型板与连接盖板固定连接。磁流变弹性体与导磁合金钢板错层交替布置并粘结组成磁流变弹性体复合导磁板，选用硫化处理增加其交联粘结强度，磁流变弹性体复合导磁板经弯曲旋转形成如图2所示的倒截锥型结构。纵向导磁环环绕紧贴倒截锥型结构最大圈钢板外围，并与导磁凹型板无缝连接。倒截锥型结构最小圈钢板内侧环绕紧贴变截面中心杆凹槽端，并外露足够长度用于环形励磁线圈Ⅰ和环式永磁体Ⅰ位置预留，环形励磁线圈Ⅰ绕着变截面中心杆凹槽端缠绕线圈，其线圈匝数、输入电流由具体工程实况参数计算确定。大变形软磁体位于导磁凹型板和变截面中心杆预留凹槽中，与纵向导磁环、倒截锥型结构一起组成如图4所示的磁路结构。在盘式抗扭工作模块中，A定位角接触球轴承和B定位推力球轴承固定抗剪切导磁盘的两端，抗剪切导磁盘位于固定压环大柱和基座形成的空腔中，并形成两个上下磁流变环形工作通道面，通道间隙的大小根据实际工程需要进行调整。环形励磁线圈Ⅱ位于抗剪切导磁盘外围，并有两道隔磁铜环盘改变磁力线走向形成如图5所示的优化磁路结构。抗剪切导磁盘中部填充环盘式永磁体Ⅱ及隔磁铜盘Ⅱ，环盘式永磁体Ⅱ磁场方向与环形励磁线圈Ⅱ相同。抗剪切导磁盘上下盘面通过固定于圆周的键连接，结构详图见图3。截锥型工作模块与盘式抗扭工作模块之间通过布置在固定压环大柱中心的变截面中心杆连接，定向卡圈扣和导向角接触球轴承焊接在固定压环大柱中，用于限制变截面中心杆垂直轴向的位移和转角。隔磁铜环盘Ⅰ位于截锥型工作模块和盘式抗扭工作模块之间的间隙，有效阻止了两个工作模块中环形励磁线圈产生磁场之间的相互干扰。相比现有技术，本专利技术具有明显优势：1、本专利技术结合磁流变弹性体叠层隔振装置和盘式磁流变减震器二者的优点，利用锥形旋转结构扭转效应把部分轴向压力转化为垂直轴面的扭转，解决了普通叠层隔震支座的抗拉和转动能力欠佳的缺点；由磁流变弹性体复合导磁板螺旋卷曲而成的倒锥型结构整体性强，兼具强力弹簧大出力和叠层橡胶变刚度的特性；旋转结构的倒锥型结构在抵御垂直轴向位移时具有叠层隔振装置的优点，倒锥型结构和盘式抗扭工作模块扩大了本专利技术轴向刚度变化范围，增强了本专利技术的竖向隔震能力；与现有筒式磁流变减震器相比，具有体积小、出力大等优点，更适于小空间、大载荷场合下的隔震或减振。2、装配本专利技术结构形式的履带车辆的悬架系统具有合理的非线性特性，相比履带车辆扭杆弹簧悬架系统中的扭杆弹簧，通过控制器算法调节励磁电流，克服履带车辆扭杆弹簧悬架由于其线性特性而导致的车轮偏移与弹簧刚度之间的矛盾。本专利技术可在低车轮偏移时提供较柔的弹簧刚度，在高车轮偏移时提供较大弹簧刚度，故而消除了车架触底的风险，提高了车辆在重负荷情况下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多用途主动可控的大出力隔震减振装置，它包括连接盖板、导磁凹型板、大变形软磁体、支杆、磁流变弹性体复合导磁板、环形励磁线圈Ⅰ、环式永磁体Ⅰ、纵向导磁环、环盘式推力球轴承、变截面中心杆、定向卡圈扣、导向角接触球轴承、复位弹簧、垫板、压板、隔磁铜环盘Ⅰ、隔磁铜盘Ⅱ、固定压环大柱、A定位角接触球轴承、抗剪切导磁盘、环形励磁线圈Ⅱ、环盘式永磁体Ⅱ、轴承封圈、B定位推力球轴承和基座槽，其特征在于：在截锥型工作模块中，连接盖板传递外部结构构件动荷载，导磁凹型板与连接盖板固定连接，磁流变弹性体与导磁合金钢板错层交替布置并粘结组成磁流变弹性体复合导磁板，磁流变弹性体复合导磁板经弯曲旋转形成倒截锥型结构，纵向导磁环环绕紧贴倒截锥型结构最大圈钢板外围，并与导磁凹型板无缝连接，倒截锥型结构最小圈钢板内侧环绕紧贴变截面中心杆凹槽端，并外露足够长度用于环形励磁线圈Ⅰ和环式永磁体Ⅰ位置预留，环形励磁线圈Ⅰ绕着变截面中心杆凹槽端缠绕线圈，大变形软磁体位于导磁凹型板和变截面中心杆预留凹槽中，与纵向导磁环、倒截锥型结构一起组成磁路结构，截锥型工作模块与盘式抗扭工作模块之间通过布置在固定压环大柱中心的变截面中心杆连接，定向卡圈扣和导向角接触球轴承焊接在固定压环大柱中，隔磁铜环盘Ⅰ位于截锥型工作模块和盘式抗扭工作模块之间的间隙。...

【技术特征摘要】
1.一种多用途主动可控的大出力隔震减振装置，它包括连接盖板、导磁凹型板、大变形软磁体、支杆、磁流变弹性体复合导磁板、环形励磁线圈Ⅰ、环式永磁体Ⅰ、纵向导磁环、环盘式推力球轴承、变截面中心杆、定向卡圈扣、导向角接触球轴承、复位弹簧、垫板、压板、隔磁铜环盘Ⅰ、隔磁铜盘Ⅱ、固定压环大柱、A定位角接触球轴承、抗剪切导磁盘、环形励磁线圈Ⅱ、环盘式永磁体Ⅱ、轴承封圈、B定位推力球轴承和基座槽，其特征在于：在截锥型工作模块中，连接盖板传递外部结构构件动荷载，导磁凹型板与连接盖板固定连接，磁流变弹性体与导磁合金钢板错层交替布置并粘结组成磁流变弹性体复合导磁板，磁流变弹性体复合导磁板经弯曲旋转形成倒截锥型结构，纵向导磁环环绕紧贴倒截锥型结构最大圈钢板外围，并与导磁凹型板无缝连接，倒截锥型结构最小圈钢板内侧环绕紧贴变截面中心杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：李润璞，杜成斌，于国军，沈方伟，戴上秋，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：