一种阻尼力随位移量突跳的液体阻尼器
阅读说明：本技术 一种阻尼力随位移量突跳的液体阻尼器 (Liquid damper with damping force jumping along with displacement ) 是由 班书昊 李晓艳 徐然 于 2021-08-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种阻尼力随位移量突跳的液体阻尼器,属于液体阻尼力技术领域。它包括阻尼器外壳、端盖A、端盖B、低阻尼活塞和活塞杆,阻尼器外壳与端盖A、端盖B组成的封闭空间内充满阻尼液,低阻尼活塞上开设有允许阻尼液流动的节流口C,低阻尼活塞的左右两侧分别装设有左动阻尼突变装置和右动阻尼突变装置,左动阻尼突变装置包括齿轮支架A、双联齿轮A、固定齿条A、高阻尼活塞A和平动齿条A,右动阻尼突变装置包括齿轮支架B、双联齿轮B、固定齿条B、高阻尼活塞B和平动齿条B。本发明是一种结构简单合理、通过扩大位移行程来改变阻尼力大小、从而实现对称阻尼力突跳的液体阻尼器。(The invention discloses a liquid damper with damping force jumping suddenly along with displacement, and belongs to the technical field of liquid damping force. The damping device comprises a damper shell, an end cover A, an end cover B, a low-damping piston and a piston rod, wherein a closed space formed by the damper shell, the end cover A and the end cover B is filled with damping liquid, a throttling port C allowing the damping liquid to flow is formed in the low-damping piston, a left dynamic damping mutation device and a right dynamic damping mutation device are respectively arranged on the left side and the right side of the low-damping piston, the left dynamic damping mutation device comprises a gear support A, a double-link gear A, a fixed rack A, a high-damping piston A and a dynamic rack A, and the right dynamic damping mutation device comprises a gear support B, a double-link gear B, a fixed rack B, a high-damping piston B and a dynamic rack B. The liquid damper has simple and reasonable structure, changes the damping force by expanding the displacement stroke, and realizes the symmetrical damping force kick.)
技术领域
本发明主要涉及液体阻尼力技术领域，特指一种阻尼力随位移量突跳的液体阻尼器。
背景技术
液体阻尼器作为一种半主动减振仪器因其具有良好的阻尼力而被广泛应用于结构减振控制领域中。现有技术中的液体阻尼器通常是通过改变节流口的横截面面积或阻尼液的粘滞系数来实现阻尼力的改变。现有的液体阻尼器虽然实现了阻尼力的改变，但仍然存在一定的缺点：阻尼力的改变通常与活塞位移量无关而导致其受到冲击时阻尼力无法产生突变。因此，设计一种阻尼力随位移量突跳的液体阻尼器具有一定的应用价值。
发明内容
本发明需解决的技术问题是：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单合理、通过扩大位移行程来改变阻尼力大小、从而实现对称阻尼力突跳的液体阻尼器。
为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种阻尼力随位移量突跳的液体阻尼器，包括阻尼器外壳，分别固定装设在所述阻尼器外壳左右两端的端盖A和端盖B，滑动装设在所述阻尼器外壳内部的低阻尼活塞，一端与所述低阻尼活塞固定相连另一端延伸到所述端盖B外部的活塞杆。
所述阻尼器外壳与端盖A、端盖B组成的封闭空间内充满阻尼液；所述低阻尼活塞上开设有允许阻尼液流动的节流口C；所述低阻尼活塞的左右两侧分别装设有左动阻尼突变装置和右动阻尼突变装置。
所述左动阻尼突变装置包括沿水平方向固定装设在所述低阻尼活塞左侧中部偏下的齿轮支架A，转动装设在所述齿轮支架A左端上的双联齿轮A，两端分别与所述端盖A和端盖B相连且沿水平方向装设的固定齿条A，装设于所述双联齿轮A左侧可相对于所述阻尼器外壳左右滑动的高阻尼活塞A，沿水平方向固定装设在所述高阻尼活塞A右侧的平动齿条A；所述高阻尼活塞A上开设有一组内径相等的节流口A；所述平动齿条A和固定齿条A分别位于所述齿轮支架A的上下两侧。
所述右动阻尼突变装置包括沿水平方向固定装设在所述低阻尼活塞右侧中部偏上的齿轮支架B，转动装设在所述齿轮支架B右端上的双联齿轮B，两端分别与所述端盖A和端盖B相连且沿水平方向装设的固定齿条B，装设于所述双联齿轮B右侧可相对于所述阻尼器外壳左右滑动的高阻尼活塞B，沿水平方向固定装设在所述高阻尼活塞B左侧的平动齿条B；所述高阻尼活塞B上开设有一组内径相等的节流口B；所述固定齿条B和平动齿条B分别位于所述齿轮支架B的上下两侧。
所述双联齿轮B与所述双联齿轮A结构相同，由同轴同步转动的小直径完全齿轮和大直径非完全齿轮组成，所述大直径非完全齿轮的半径等于所述小直径完全齿轮半径的两倍。
所述双联齿轮A中的小直径完全齿轮与固定齿条A始终啮合，所述双联齿轮B中的小直径完全齿轮与固定齿条B始终啮合；所述双联齿轮A中的大直径非完全齿轮可分时啮合平动齿条A，所述双联齿轮B中的大直径非完全齿轮可分时啮合平动齿条B。
所述低阻尼活塞的外径与所述高阻尼活塞A的外径、所述高阻尼活塞B的外径相等，等于所述阻尼器外壳的内径；所述节流口A与所述节流口B、节流口C的孔径和数量均相等。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：本发明的一种阻尼力随位移量突跳的液体阻尼器设有左动阻尼突变装置和右动阻尼突变装置，从而使得活塞杆往复运动时具有对称的阻尼力；本发明中的双联齿轮A和双联齿轮B能够分别与相应的平动齿条A和平动齿条B实施分时啮合或脱离啮合，从而使得活塞杆的位移量在小于x0时，系统具有低阻尼力；活塞杆的位移量大于x0小于2x0时，系统具有突跳的高阻尼。由此可知，本发明是一种结构简单合理、通过扩大位移行程来改变阻尼力大小、从而实现对称阻尼力突跳的液体阻尼器。
附图说明
图1是本发明的一种阻尼力随位移量突跳的液体阻尼器的结构原理示意图。
图2是本发明中固定齿条、平动齿条与活塞杆在水平面内投影位置示意图。
图3是本发明的一种阻尼力随位移量变化的曲线图。
图中，11—阻尼器外壳；12—端盖A；13—端盖B；2—低阻尼活塞；20—节流口C；21—活塞杆；31—齿轮支架A；32—双联齿轮A；33—固定齿条A；34—平动齿条A；35—高阻尼活塞A；351—节流口A；41—齿轮支架B；42—双联齿轮B；43—固定齿条B；44—平动齿条B；45—高阻尼活塞B；451—节流口B。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1、图2所示，本发明的一种阻尼力随位移量突跳的液体阻尼器，它包括阻尼器外壳11，分别固定装设在阻尼器外壳11左右两端的端盖A12和端盖B13，滑动装设在阻尼器外壳11内部的低阻尼活塞2，一端与低阻尼活塞2固定相连另一端延伸到端盖B13外部的活塞杆21。
阻尼器外壳11与端盖A12、端盖B13组成的封闭空间内充满阻尼液；低阻尼活塞2上开设有允许阻尼液流动的节流口C20；低阻尼活塞2的左右两侧分别装设有左动阻尼突变装置和右动阻尼突变装置。
左动阻尼突变装置包括沿水平方向固定装设在低阻尼活塞2左侧中部偏下的齿轮支架A31，转动装设在齿轮支架A31左端上的双联齿轮A32，两端分别与端盖A12和端盖B13相连且沿水平方向装设的固定齿条A33，装设于双联齿轮A32左侧可相对于阻尼器外壳11左右滑动的高阻尼活塞A35，沿水平方向固定装设在高阻尼活塞A35右侧的平动齿条A34；高阻尼活塞A35上开设有一组内径相等的节流口A351；平动齿条A34和固定齿条A33分别位于齿轮支架A31的上下两侧。
右动阻尼突变装置包括沿水平方向固定装设在低阻尼活塞2右侧中部偏上的齿轮支架B41，转动装设在齿轮支架B41右端上的双联齿轮B42，两端分别与端盖A12和端盖B13相连且沿水平方向装设的固定齿条B43，装设于双联齿轮B42右侧可相对于阻尼器外壳11左右滑动的高阻尼活塞B45，沿水平方向固定装设在高阻尼活塞B45左侧的平动齿条B44；高阻尼活塞B45上开设有一组内径相等的节流口B451；固定齿条B43和平动齿条B44分别位于齿轮支架B41的上下两侧。固定齿条A33和固定齿条B43均在相应的部位穿过高阻尼活塞A35、高阻尼活塞B45和低阻尼活塞2，活塞杆21在相应的部位穿过高阻尼活塞B45。
双联齿轮B42与双联齿轮A32结构相同，由同轴同步转动的小直径完全齿轮和大直径非完全齿轮组成；大直径非完全齿轮的半径等于小直径完全齿轮半径的两倍，从而使得双联齿轮A32或B42中的大直径非完全齿轮处于啮合状态时，高阻尼活塞A35或高阻尼活塞B45的运动速度等于低阻尼活塞2运动速度的三倍。
双联齿轮A32中的小直径完全齿轮与固定齿条A33始终啮合，双联齿轮B42中的小直径完全齿轮与固定齿条B43始终啮合；双联齿轮A32中的大直径非完全齿轮可分时啮合平动齿条A34，双联齿轮B42中的大直径非完全齿轮可分时啮合平动齿条B44。
低阻尼活塞2的外径与高阻尼活塞A35的外径、高阻尼活塞B45的外径相等，等于阻尼器外壳11的内径；节流口A351与节流口B451、节流口C20的孔径和数量均相等，从而保证低阻尼活塞2和高阻尼活塞A35、高阻尼活塞B45的阻尼力在相等运动速度下具有恒定的阻尼力，即高阻尼活塞A35和高阻尼活塞B45的阻尼力与低阻尼活塞2的阻尼力之比等于二者的运动速度之比。
本发明的工作原理如下：参见说明书附图1和附图3，首先假设低阻尼活塞2位于静平衡状态，即低阻尼活塞2位于高阻尼活塞A35和高阻尼活塞B45的正中间。不妨设活塞杆21受到向左的作用力。
第一阶段：低阻尼活塞2向左运动逐渐偏离静平衡位置，且偏离距离小于x0。在这个阶段内，活塞杆21向左推动低阻尼活塞2运动，双联齿轮A32中的小直径完全齿轮沿着固定齿条A33向左滚动，双联齿轮A32中的大直径非完全齿轮与平动齿条A34脱离啮合。因此，高阻尼活塞A35和高阻尼活塞B45静止不动，只有低阻尼活塞2向左滑动，阻尼液经开设在低阻尼活塞2上的节流口C20流动，阻尼力仅由低阻尼活塞2的运动产生，即活塞杆受到的阻尼力为F0。
第二阶段：低阻尼活塞2继续向左运动逐渐偏离静平衡位置，其偏离距离大于x0小于2x0。在这个阶段内，双联齿轮A32中的大直径非完全齿轮与平动齿条A34啮合传动。因此，低阻尼活塞2向左运动必然推动高阻尼活塞A35同时快速向左运动，且高阻尼活塞A35向左运动的速度为低阻尼活塞2运动速度的三倍，因此，在这段位移过程中活塞杆21所受的阻尼力发生突然跳跃变为4F0。
第三阶段：低阻尼活塞2向右运动逐渐靠近静平衡位置，其偏离距离大于x0小于2x0。在这个阶段内，由于活塞杆21向右运动，齿轮支架A31向右拉动双联齿轮A32顺时针方向滚动，双联齿轮A32中的大直径非完全齿轮与平动齿条A34啮合传动，因此拉动高阻尼活塞A35向右运动，且高阻尼活塞A35运动的速度为低阻尼活塞2运动速度的三倍。因此，这段位移过程中活塞杆21所受的阻尼力仍然为4F0。
第四阶段：低阻尼活塞2向右运动逐渐靠近静平衡位置，且偏离距离小于x0。这个阶段内，由于活塞杆21继续向右运动，双联齿轮A32中的大直径非完全齿轮与平动齿条A34脱离啮合，因此虽然低阻尼活塞2向右运动，但是高阻尼活塞A35却静止不动。因此，活塞杆21受到的阻尼力为F0。
活塞杆21受到向右的作用力使得其偏离经平衡位置向右运动的工作原理同上。因此，活塞杆21的左右运动，仍然存在阻尼力突跳阶段。
如图3所述，本发明的阻尼力与位移的关系曲线满足如下关系：当低阻尼活塞2偏离平衡位置的距离小于x0时，系统的阻尼力为F0；当低阻尼活塞2偏离平衡位置的距离大于x0时，系统的阻尼力为4F0。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应该属于本发明的保护范围之内。
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