阅读说明：本技术 一种抗腐蚀高通量双液阻尼器 (Corrosion-resistant high-flux double-liquid damper ) 是由 张鹏雕 霍立平 朱光夫 张宗林 王占宇 马兆勇 郭晓伟 吴伟昌 竭继明 于 2019-12-02 设计创作，主要内容包括：本发明的一种抗腐蚀高通量双液阻尼器,包括：外套筒和两个对称的阻尼结构；阻尼结构包括：磁流变液筒、剪切增稠液筒和芯柱；剪切增稠液筒和外套筒同轴,磁流变液筒和外套筒的轴线平行；芯柱的大端设于剪切增稠液筒内,小端从外套筒顶部伸出；三个磁流变液筒设于同一平面内,分别位于等边三角形的三个顶点,相邻的磁流变液筒间通过第一连接件连接；剪切增稠液筒的底部通过第二弹簧和第二连接件与三个磁流变液筒的顶部相连接；两个对称设置的阻尼结构通过第一弹簧相连接；其中一个阻尼结构的芯柱从外套筒顶部伸出与外套筒固定；磁流变液筒的内壁设有励磁线圈。该阻尼器减振效果好,可有效耐磨损、抗腐蚀,并可实现自动复原,适应荷载范围较广。(The invention relates to a corrosion-resistant high-flux double-liquid damper, which comprises: the damping structure comprises an outer sleeve and two symmetrical damping structures; the damping structure includes: a magnetorheological fluid cylinder, a shear thickening fluid cylinder and a core column; the shear thickening liquid cylinder and the outer sleeve are coaxial, and the axes of the magnetorheological liquid cylinder and the outer sleeve are parallel; the large end of the core column is arranged in the shear thickening liquid cylinder, and the small end of the core column extends out of the top of the outer sleeve; the three magnetorheological fluid cylinders are arranged in the same plane and are respectively positioned at three vertexes of the equilateral triangle, and the adjacent magnetorheological fluid cylinders are connected through a first connecting piece; the bottom of the shear thickening liquid cylinder is connected with the tops of the three magnetorheological liquid cylinders through a second spring and a second connecting piece; the two symmetrically arranged damping structures are connected through a first spring; the core column of one damping structure extends out of the top of the outer sleeve and is fixed with the outer sleeve; the inner wall of the magnetorheological fluid cylinder is provided with an excitation coil. The damper has good damping effect, can effectively resist abrasion and corrosion, can realize automatic restoration, and has wider application range.)

一种抗腐蚀高通量双液阻尼器

技术领域

本发明属于工程结构振动控制技术领域，涉及一种抗腐蚀高通量双液阻尼器。

背景技术

冲击、振动为较普遍的自然现象，广泛存在于工业生产、机械设备中。为避免其造成的干扰和破坏，冲击与振动的能量吸收与耗散颇受重视。磁流变液体是一种性能优良的智能材料，收到磁场作用时，其中的磁性颗粒沿磁场方向排列成链状，成为宾汉姆固塑体，表观粘度增大，一旦去掉磁场，流体回到原来流动性良好的牛顿流体状态，其响应时间只有几毫秒，这种粘度连续、可逆、迅速、易于控制的变化特性使它几乎能在所有工业和工程领域开发应用。之前国内已有人发明出磁流变液阻尼器。但是，单一的磁流变液阻尼器所提供的阻尼力和初始刚度比较有限，且在快速冲击荷载作用下，磁流变液阻尼器还存在响应时间问题。相比磁流变液体，剪切增稠流体也是一种性能优良的智能材料，不同的是剪切增稠液特性取决于其剪切应变率，在承受高应变率荷载时，接触界面的表观粘度发生巨大变化，甚至由液相转变为固相，即发生剪切增稠行为，此时，剪切增稠液的剪切模量远大于其初始的剪切模量。重要的是，当荷载撤销时，剪切增稠液能瞬时由固相转变为液相，即这种变化是可逆的。剪切增稠液阻尼器就是利用剪切增稠液的剪切增稠特性保护主体结构抵抗冲击荷载响应，但是，剪切增稠液阻尼器在低速振动下，其阻尼力和刚度由于剪切增稠液没有发生剪切增稠行为，因此其控制效果不理想。另外，经历强振动后的阻尼器，大多有不同程度的损坏，因其损坏不可复原或因其安装拆卸较为复杂，耗费了大量的精力和财力。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种抗腐蚀高通量双液阻尼器，其减振效果明显，可有效耐磨损、抗腐蚀，并可实现自动复原，适应荷载范围较广。

本发明提供一种抗腐蚀高通量双液阻尼器，包括：外套筒和两个对称设置于外套筒内的阻尼结构；所述阻尼结构包括：三个磁流变液筒、剪切增稠液筒和芯柱；

所述剪切增稠液筒和外套筒同轴设置，磁流变液筒的轴线与外套筒的轴线平行；所述芯柱的大端设置于剪切增稠液筒内，小端依次穿过剪切增稠液筒和外套筒顶部的中心孔伸出外套筒；三个磁流变液筒设于同一平面内，且分别位于等边三角形的三个顶点，相邻的磁流变液筒间通过第一连接件连接；所述剪切增稠液筒的底部依次通过第二弹簧和第二连接件分别与三个磁流变液筒的顶部相连接；两个对称设置的阻尼结构的通过第一弹簧相连接，第一弹簧的两端分别连接对应的磁流变液筒的底部；两个对称设置的阻尼结构中的一个阻尼结构的芯柱从外套筒顶部伸出并与外套筒固定连接；所述磁流变液筒中添加有磁流变液体，磁流变液筒的内壁设有励磁线圈，剪切增稠液筒内添加有剪切增稠液。

在本发明的抗腐蚀高通量双液阻尼器中，所述外套筒为两个半圆柱体拼接而成的空心的圆柱体，所述外套筒的外壁由FRP材料制成。

在本发明的抗腐蚀高通量双液阻尼器中，所述外套筒内壁对应每个磁流变液筒的位置设置有弧形槽，弧形槽的半径大于磁流变液筒的半径。

在本发明的抗腐蚀高通量双液阻尼器中，所述剪切增稠液筒的内壁设有枪膛线形螺纹，以增加接触面积，剪切增稠液筒底部封闭，顶部设有中心孔，供芯柱的小端伸出。

在本发明的抗腐蚀高通量双液阻尼器中，所述磁流变液筒的内壁上阵列设置多个挂钩，励磁线圈缠绕在对应的挂钩上，通过外部通电可对阻尼器内部施加磁场。

在本发明的抗腐蚀高通量双液阻尼器中，所述芯柱外壁为耐磨陶瓷，芯柱的小端设有圆柱形孔洞，方便与振源连接。

在本发明的抗腐蚀高通量双液阻尼器中，所述第一弹簧和第二弹簧均为橡胶弹簧。

在本发明的抗腐蚀高通量双液阻尼器中，当振源无振动或者振幅较小时磁流变液体为液态；当发生振幅较大，频率较低的振动时，通过对励磁线圈通电施加磁场，使磁流变液瞬间由液态变为半固态，减小振动幅度。

在本发明的抗腐蚀高通量双液阻尼器中，当振源无振动或振动频率较小时剪切增稠液为液态；当振动频率过大时，芯柱运动速度加快，迫使芯柱一侧的剪切增稠液在剪切增稠液筒内流动，使剪切增稠液与剪切增稠液筒内壁的枪膛线形螺纹间生成的粘滞阻力为阻尼器提供输出阻尼力。

本发明的一种抗腐蚀高通量双液阻尼器为嵌套式，分内部结构和外套筒，内部结构上下对称，其中磁流变液筒中添加磁流变液体，剪切增稠液筒中添加剪切增稠液体。剪切增稠液筒内壁设有枪膛线形螺纹，可增加内壁与剪切增稠液的接触面积；磁流变液筒内壁设有励磁线圈。磁流变液体可以通过外加磁场使其中磁性颗粒沿磁场方向排列成链状，表观粘度增大，一旦撤去磁场，流体回到原来的流动性良好的牛顿流体状态，此过程发生速度极快并且可逆。剪切增稠液体在高速冲击下会发生固化，粘度急剧升高，当外载撤去后，剪切增稠液又可以恢复成液态。当振幅较大，振动频率较小时，主要靠磁流变液减震，当振幅较小，振动频率较大时，主要靠剪切增稠液进行有效减震。两者可以协同，有很好的减震效果。外套筒外壁为FRP材料，具有高强度、耐腐蚀、重量轻等优点。另外，结构中的橡胶弹簧，也可在一定程度上起到减振效果，并且其依靠自身弹性，可以使阻尼器自动复位。此阻尼器可以在减震器、刹车装置、航空航天等方面进行应用。

附图说明

图1是本发明的一种抗腐蚀高通量双液阻尼器的立体图；

图2是本发明的一种抗腐蚀高通量双液阻尼器的内部示意图；

图3是本发明的一种抗腐蚀高通量双液阻尼器的俯视图；

图4是本发明的剪切增稠液筒的立体图；

图5是本发明的磁流变液筒的立体图。

具体实施方式

如图1至5所示，本发明的一种抗腐蚀高通量双液阻尼器，包括：外套筒2和两个对称设置于外套筒2内的阻尼结构。上下对称的阻尼结构之间通过弹簧连接，可以更好的抵抗振动。所述阻尼结构包括：三个磁流变液筒5、剪切增稠液筒3和芯柱1。

如图2所示，所述剪切增稠液筒3和外套筒2同轴设置，磁流变液筒5的轴线与外套筒2的轴线平行。所述芯柱1的大端设置于剪切增稠液筒3内，小端依次穿过剪切增稠液筒3和外套筒2顶部的中心孔伸出外套筒2。三个磁流变液筒5设于同一平面内，且分别位于等边三角形的三个顶点，相邻的磁流变液筒5间通过第一连接件8连接。所述剪切增稠液筒3的底部依次通过第二弹簧7和第二连接件4分别与三个磁流变液筒5的顶部相连接。两个对称设置的阻尼结构的通过第一弹簧6相连接，第一弹簧6的两端分别连接对应的磁流变液筒5的底部。两个对称设置的阻尼结构中的一个阻尼结构的芯柱1从外套筒2顶部伸出并与外套筒2固定连接。所述磁流变液筒5中填充有磁流变液体，磁流变液筒5的内壁设有励磁线圈，剪切增稠液筒3内添加有剪切增稠液。

所述外套筒2为两个半圆柱体拼接而成的空心的圆柱体，以便于安装和拆卸。所述外套筒2的上、下端面都设有供芯柱1穿过的中心孔。外套筒2的外壁由FRP材料制成，具有高强度、耐腐蚀、重量轻等优点。外套筒2内壁对应每个磁流变液筒5的位置设置有弧形槽21，弧形槽21的半径大于磁流变液筒5的半径，避免内部结构左右摆动。

如图4所示，所述剪切增稠液筒3为空心圆柱体，其内壁设有枪膛线形螺纹31，以增加接触面积，剪切增稠液筒3底部封闭，顶部设有中心孔，供芯柱1的小端伸出。剪切增稠液筒3内填充有剪切增稠液，当振源无振动或振动频率较小时剪切增稠液为液态；当振动频率过大时，芯柱运动速度加快，迫使芯柱一侧的剪切增稠液在剪切增稠液筒内流动，使剪切增稠液与剪切增稠液筒内壁的枪膛线形螺纹间生成的粘滞阻力为阻尼器提供输出阻尼力。

如图5所示，所述磁流变液筒5的内壁上阵列设置多个挂钩51，励磁线圈缠绕在对应的挂钩51上，通过外部通电可对阻尼器内部施加磁场。在同一平面三个磁流变液筒5通过第一连接件8相互连接，构成一等边三角形可使结构更加稳定，避免发生过大弯曲和扭转。磁流变液筒5的内部中填充有磁流变液体，当振源无振动或者振幅较小时磁流变液体为液态；当发生振幅较大，频率较低的振动时，通过对励磁线圈通电施加磁场，使磁流变液瞬间由液态变为半固态，减小振动幅度。

具体实施时，所述芯柱1外壁为耐磨陶瓷，芯柱1的小端设有圆柱形孔洞，方便与振源连接。所述第一弹簧6和第二弹簧7均为橡胶弹簧。

具体实施时，先将柱芯1放置于剪切增稠液筒3内，将励磁线圈缠绕到相应的挂钩51上，通过第一连接件8将同一平面的三个磁流变液筒5连接。再将磁流变液筒5和剪切增稠液筒3通过第二连接件4和第二弹簧7连接。第二连接件4两端分别为磁流变液筒5和第二弹簧7。最后通过第一弹簧6连接两个阻尼结构，再将两部分外套筒拼接并包裹住内部的阻尼结构。使用时将阻尼器放置于所需减振部位，当遇到振幅较大，振动频率较低的振动时，励磁线圈通电并施加磁场，使磁流变液筒中的磁流变液成链状排列，有效减少振动；当遇到振幅较小，振动频率较高的振动时，剪切增稠液筒中的剪切增稠液发生剪切增稠行为，有效减少振动；当振动频率高，振幅大时，二者发生协同作用。另外，剪切增稠液筒内壁的膛线形螺纹可有效增大接触面积，使剪切增稠效应发生更加迅速；材料上选用的耐磨陶瓷以及FRP可一定程度的耐腐蚀、耐高温。当振动过后，撤去磁场，磁流变液体和剪切增稠液体由固态又变回液态，同时，结构中的第一弹簧6和第二弹簧7依靠自身弹性，可在一定程度上使阻尼结构复原。

本发明一种抗腐蚀高通量双液阻尼器，此阻尼器为嵌套式，分内部结构和外套筒，内部结构上下对称，其中磁流变液筒中添加磁流变液，剪切增稠液筒中添加剪切增稠液。剪切增稠液筒内壁为膛线式结构，可增加内壁与剪切增稠液的接触面积；磁流变筒内壁设有励磁线圈。磁流变液体可以通过外加磁场使其中磁性颗粒沿磁场方向排列成链状，表观粘度增大，一旦撤去磁场，流体回到原来的流动性良好的牛顿流体状态，此过程发生速度极快并且可逆。剪切增稠液在高速冲击下会发生固化，粘度急剧升高，当外载撤去后，剪切增稠液又可以恢复成液态。当振幅较大，振动频率较小时，主要靠磁流变液减震，当振幅较小，振动频率较大时，主要靠剪切增稠液进行有效减震。两者可以协同，有很好的减震效果。此阻尼器可以在减震器、刹车装置、航空航天等方面进行应用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的思想，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。