一种变阻尼旋转阻尼器
阅读说明：本技术 一种变阻尼旋转阻尼器 (Variable-damping rotary damper ) 是由 温青 龙航 孙洪鑫 华旭刚 王修勇 于 2021-10-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种变阻尼旋转阻尼器,包括位移传递组件、滚珠丝杆组件、位移放大器、旋转阻尼组件、阻尼箱；位移传递组件上端与振动控制点连接,位移传递组件下端与滚珠丝杆组件上端连接,位移传递组件将振动控制点的位移传递到滚珠丝杆组件；滚珠丝杆组件下端与位移放大器上端相连,滚珠丝杆组件将竖向位移转变为圆周运动并传递至位移放大器；位移放大器下端与阻尼箱内的旋转阻尼组件相连,位移放大器放大角位移并传递至旋转阻尼组件,旋转阻尼组件用于提供阻尼,所述阻尼箱内填充阻尼液。本发明可依据外界激励的变化,在不输入能量的条件下,自行调节阻尼大小,达到被动控制阻尼器变阻尼的目的,在结构振动控制方面具有积极价值。(The invention discloses a variable-damping rotary damper, which comprises a displacement transmission assembly, a ball screw assembly, a displacement amplifier, a rotary damping assembly and a damping box, wherein the displacement transmission assembly is connected with the ball screw assembly; the upper end of the displacement transmission assembly is connected with the vibration control point, the lower end of the displacement transmission assembly is connected with the upper end of the ball screw assembly, and the displacement transmission assembly transmits the displacement of the vibration control point to the ball screw assembly; the lower end of the ball screw assembly is connected with the upper end of the displacement amplifier, and the ball screw assembly converts vertical displacement into circular motion and transmits the circular motion to the displacement amplifier; the lower end of the displacement amplifier is connected with a rotary damping component in the damping box, the displacement amplifier amplifies angular displacement and transmits the angular displacement to the rotary damping component, the rotary damping component is used for providing damping, and damping liquid is filled in the damping box. The invention can automatically adjust the damping according to the change of external excitation under the condition of not inputting energy, achieves the aim of passively controlling the variable damping of the damper, and has positive value in the aspect of structural vibration control.)
技术领域
本发明涉及一种变阻尼旋转阻尼器。
背景技术
阻尼器对于结构振动控制的作用不言而喻，阻尼器可分为被动控制阻尼器、半主动控制阻尼器和主动控制阻尼器，其中被动控制阻尼器具有结构简单、易于维护、经济性好、耐用等优点，具有广阔的市场和经济价值。但被动控制阻尼器由于结构弹簧和阻尼参数固定，难以依据外部激励进行结构优化设计，限制了其适用范围。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、成本低、工作可靠的变阻尼旋转阻尼器。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：一种变阻尼旋转阻尼器，包括位移传递组件、滚珠丝杆组件、位移放大器、旋转阻尼组件、阻尼箱；所述位移传递组件上端与振动控制点连接，位移传递组件下端与滚珠丝杆组件上端连接，位移传递组件将振动控制点的位移传递到滚珠丝杆组件；滚珠丝杆组件下端与位移放大器上端相连，滚珠丝杆组件将竖向位移转变为圆周运动并传递至位移放大器；位移放大器下端与阻尼箱内的旋转阻尼组件相连，位移放大器放大角位移并传递至旋转阻尼组件，旋转阻尼组件用于提供阻尼，所述阻尼箱内填充阻尼液。
上述变阻尼旋转阻尼器，所述位移传递组件采用球型球铰结构，包括竖杆、球铰外壳、圆球、钢球，所述竖杆上端连接振动控制点，竖杆下端穿过球铰外壳顶端开口与球铰外壳内的圆球固定连接，所述圆球周向设有若干条竖向设置的钢球滑槽，钢球滑槽内设有钢球。
上述变阻尼旋转阻尼器，所述滚珠丝杆组件包括丝杆、丝杆滑槽、滚珠、连接通道、套筒和角位移限位卡，所述球铰外壳底端通过连接杆与套筒上端固定连接，套筒外侧设有用于限制套筒转角位移的角位移限位卡，丝杆套设于套筒内，丝杆上设有螺旋状丝杆滑槽，套筒内壁设有与丝杆滑槽相配合的螺旋状套筒滑槽，套筒内部设有连通套筒滑槽顶部和底部的连接通道，套筒滑槽和连接通道内设有滚珠；竖杆向下运动，带动套筒滑槽和连接通道内的滚珠在丝杆滑槽内作循环往复运动，滚珠作用在丝杆滑槽圆周的水平力使丝杆作圆周运动，由于角位移限位卡限制套筒以及竖杆的转角位移，从而将套筒的竖向位移完全转变为丝杆的圆周运动。
上述变阻尼旋转阻尼器，丝杆下部设有用于限制套筒向下运动的限位块。
上述变阻尼旋转阻尼器，所述位移放大器包括输入轴、变速齿轮组和输出轴，丝杆下端与输入轴上端相连，输入轴下端与变速齿轮组上端相连，通过变速齿轮组直径比扩大角位移，变速齿轮组下端与输出轴相连。
上述变阻尼旋转阻尼器，所述旋转阻尼组件包括旋转主轴、主旋转片、副旋转片、旋转钢球和底座，所述位移放大器的输出轴与阻尼箱内的旋转主轴上端固定连接，阻尼箱底部中间设有底座，底座上设有旋转钢球，旋转主轴下端与旋转钢球相接触，所述旋转主轴周向设有若干主旋转片，主旋转片中间设有凹槽，副旋转片位于凹槽中且与主旋转片可滑动连接，主旋转片与副旋转片之间设有复位机构。
上述变阻尼旋转阻尼器，所述复位结构包括叶片滑轨和弹簧机构，所述叶片滑轨包括滑轨外套和滑轨，滑轨外套与主旋转片固定连接，滑轨与副旋转片固定连接，滑轨外套中设有限滑道，滑轨贴合并固结在副旋转片上，滑轨通过滑轨钢珠可滑动并设置在滑轨外套中，滑轨端部设有限制滑轨滑出滑轨外套的限滑卡，所述弹簧机构包括弹簧套筒和弹簧，所述弹簧套筒由若干节筒体套接而成，弹簧套筒两端分别固定在主旋转片和副旋转片上，所述弹簧套设于弹簧套筒内部，弹簧两端与弹簧套筒两端固定连接。
上述变阻尼旋转阻尼器，所述凹槽内设有轮滑以减少主旋转片与副旋转片上下接触面的摩擦。
上述变阻尼旋转阻尼器，所述副旋转片上设有配重块。
上述变阻尼旋转阻尼器，所述位移放大器与阻尼箱之间设有密封滑轮，所述密封滑轮包括滑轮内衬、滑轮滚珠、滑轮外套环、滚珠固定片和密封胶条，滑轮内衬固定在位移放大器的输出轴上且津贴阻尼箱，滑轮外套环位于滑轮内衬外侧，滑轮内衬与滑轮外套环之间设有若干滑轮滚珠，相邻两个滑轮滚珠之间设有滚珠固定片，滑轮内衬底部与阻尼箱之间设有密封胶条。
本发明的有益效果在于：本发明提供一种变阻尼旋转阻尼器，该阻尼器可依据外界激励的变化，在不输入能量的条件下，自行调节阻尼大小，达到被动控制阻尼器变阻尼的目的，在结构振动控制方面具有积极价值。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为图1中位移传递组件的结构示意图。
图3为图1中滚珠丝杆组件的结构示意图。
图4为图3中套筒的剖面图。
图5为图1中位移放大器的结构示意图。
图6为图1中密封滑轮的结构示意图。
图7为图1中旋转阻尼组件的结构示意图。
图8为图7中主旋转片的结构示意图。
图9为图7中叶片滑轨的结构示意图。
图10为图9中滑轨外套剖开后的结构示意图。
图11为图7中弹簧机构的弹簧套筒打开时的结构示意图。
图12为图7中弹簧机构的弹簧套筒收缩时的结构示意图。
图13为图7中弹簧机构的弹簧结构示意图。
图14为图7中配重块的位置示意图。
图15为图1中固结螺栓的位置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
如图1所示，一种变阻尼旋转阻尼器，包括位移传递组件1、滚珠丝杆组件2、位移放大器3、旋转阻尼组件5、阻尼箱8、阻尼液7、固结螺栓6；所述位移传递组件1上端与振动控制点连接，位移传递组件1下端与滚珠丝杆组件2上端连接，位移传递组件1将振动控制点的位移传递到滚珠丝杆组件2；滚珠丝杆组件2下端与位移放大器3上端相连，滚珠丝杆组件2将竖向位移转变为圆周运动并传递至位移放大器3；位移放大器3下端与阻尼箱8内的旋转阻尼组件5相连，位移放大器3放大角位移并传递至旋转阻尼组件5，旋转阻尼组件5用于提供阻尼，所述阻尼箱8内填充阻尼液7。
如图2所示，所述位移传递组件1采用球型球铰结构，包括竖杆1-1、球铰外壳1-2、圆球1-3、钢球1-4，所述竖杆1-1上端连接振动控制点，竖杆1-1下端穿过球铰外壳1-2顶端开口与球铰外壳1-2内的圆球1-3固定连接，球铰外壳1-2顶端开口具有限制竖杆1-1以球铰圆心为原点转动幅度的作用；所述圆球1-3周向设有若干条竖向设置的钢球滑槽1-5，钢球滑槽1-5内设有8个钢球1-4，钢球滑槽1-5开口小于钢球1-4直径，钢球滑槽1-5的作用是允许钢球1-4在转动时有一定的竖向位移以减少摩擦力，钢球1-4作用是减少圆球1-3与球铰外壳1-2之间的摩擦力，使得竖杆1-1能实现低摩擦转动。位移传递组件1的作用是实现竖向位置的传递，并允许结构震动控制点具有有限的非竖向唯一，符合阻尼器设计和工程实际。
如图3、图4所示，所述滚珠丝杆组件2包括丝杆2-1、丝杆滑槽2-2、滚珠2-3、连接通道2-4、套筒2-5和角位移限位卡2-6，所述球铰外壳1-2底端通过连接杆与套筒2-5上端固定连接，丝杆2-1套设于套筒2-5内，丝杆2-1上设有螺旋状丝杆滑槽2-2，套筒2-5内壁设有与丝杆滑槽2-2相配合的螺旋状套筒滑槽，套筒2-5外侧设有角位移限位卡2-6，用于限制竖杆1-1以及套筒2-5的角位移，套筒2-5内部设有连通套筒滑槽顶部和底部的连接通道2-4，套筒滑槽和连接通道2-4内设有滚珠2-3；丝杆2-1下部设有限位块2-7，用于限制套筒2-5向下运动的最大距离；竖杆1-1向下运动，带动套筒滑槽和连接通道2-4内的滚珠2-3在丝杆滑槽2-2内作循环往复运动，滚珠2-3作用在丝杆滑槽2-2圆周的水平力使丝杆2-1作圆周运动，从而将套筒2-5的竖向位移完全转变为丝杆2-1的圆周运动。
如图5所示，所述位移放大器3包括输入轴3-1、变速齿轮组3-2和输出轴3-3，丝杆2-1下端与输入轴3-1上端相连，输入轴3-1下端与变速齿轮组3-2上端相连，变速齿轮组3-2包括4个变速齿轮，4个变速齿轮围绕输入轴3-1，将角位移扩大，位移输出轴3-3与变速齿轮组3-2底端齿轮咬合，进一步通过齿轮组直径比扩大角位移。通过调节不同的齿轮组直径比可以调整角位移扩大比例，以适合不同工作环境。
如图6所示，所述位移放大器3与阻尼箱8之间设有密封滑轮4，所述密封滑轮4包括滑轮内衬4-1、滑轮滚珠4-2、滑轮外套环4-3、滚珠固定片4-4和密封胶条4-5，滑轮内衬4-1固定在位移放大器3的输出轴3-3上且津贴阻尼箱8，滑轮外套环4-3位于滑轮内衬4-1外侧，滑轮内衬4-1与滑轮外套环4-3之间设有若干滑轮滚珠4-2，相邻两个滑轮滚珠4-2之间设有滚珠固定片4-4，滑轮内衬4-1底部与阻尼箱8之间设有密封胶条4-5。
如图7、图8所示，所述旋转阻尼组件5包括旋转主轴5-1、主旋转片5-2、副旋转片5-3、旋转钢球5-4和底座5-5，所述位移放大器3的输出轴3-3与阻尼箱8内的旋转主轴5-1上端固定连接，阻尼箱8底部中间设有底座5-5，底座5-5上设有旋转钢球5-4，旋转主轴5-1下端与旋转钢球5-4相接触，所述旋转主轴5-1周向设有若干主旋转片5-2，主旋转片5-2中间设有凹槽，副旋转片5-3位于凹槽中且与主旋转片5-2可滑动连接，凹槽内设有轮滑5-7以减少主旋转片5-2与副旋转片5-3上下接触面的摩擦；主旋转片5-2与副旋转片5-3之间设有复位机构，所述副旋转片5-3上设有配重块5-6。副旋转片5-3上进行了弧形角5-8处理，防止滑动时卡顿。
如图9-13所示，所述复位结构包括叶片滑轨5-8和弹簧机构5-9，所述叶片滑轨5-8包括滑轨外套5-10和滑轨5-11，滑轨外套5-10与主旋转片5-2固定连接，滑轨外套5-10中设有限滑道5-12，滑轨5-11贴合并固定在副旋转片5-3上，滑轨5-11另一端通过滑轨钢珠5-13可滑动设置在限滑道5-12中，滑轨5-11端部设有限制滑轨5-11滑出限滑道5-12的限滑卡5-14，滑轨5-11另一端设有防止滑轨5-11与滑轨外套5-10锅里的限位卡5-15，所述弹簧机构5-9包括弹簧套筒5-16和弹簧5-17，所述弹簧套筒5-16由若干节筒体套接而成，弹簧套筒5-16两端分别固定在主旋转片5-2和副旋转片5-3上，所述弹簧5-17套设于弹簧套筒5-16内部，弹簧5-17两端与弹簧套筒5-16两端固定连接。
本发明的工作过程为：结构振动通过位移传递组件1向下传递至滚珠丝杆组件2，滚珠丝杆组件2将竖向位移转换为角位移，角位移经过位移放大器3放大过后输出至旋转主轴5-1，旋转主轴5-1带动主旋转片5-2旋转，此时，副旋转片5-3在配重的离心力下，从主旋转片5-2向外由滑轨5-11滑出，同时弹簧5-17拉伸，抵消离心力，副旋转片5-3滑出距离由所受离心力大小与弹簧5-17刚度决定，改变弹簧5-17刚度可以调节副旋转叶片滑出距离，从而调整阻尼。限滑卡5-14限制副旋转片5-3滑出的最大距离，保证副旋转片5-3不从主旋转片5-2中滑出。另外，可在主旋转片5-2和副旋转片5-3表面刻制斜纹以增大阻尼力，如菱形斜纹。此外，还可将主旋转片5-2和副旋转片5-3增加阻尼结构，或设计为上下双幅等结构拓展适用范围。
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