本發(fā)明屬于消能減震技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種超磁致伸縮半主動(dòng)摩擦耗能器。

背景技術(shù)：

普通摩擦耗能器是一種常用的被動(dòng)消能減震裝置。當(dāng)設(shè)定在大震作用下能滑動(dòng)的普通摩擦耗能器，其出力不大，而且在小震作用下不一定能滑動(dòng)，所以不能起到很好的耗能減震作用。

超磁致伸縮半主動(dòng)摩擦耗能器可以通過調(diào)節(jié)摩擦接觸面上的正壓力來實(shí)時(shí)改變耗能器的摩擦起滑力，從而達(dá)到對結(jié)構(gòu)進(jìn)行半主動(dòng)控制的目的。其中主要運(yùn)用的是超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器能將電能通過磁場再轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的能力。

缺點(diǎn)是超磁致伸縮材料是低磁導(dǎo)率材料超磁致伸縮材料與高導(dǎo)磁套筒要組成閉合回路，加工需要精密并防止漏磁。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種超磁致伸縮半主動(dòng)摩擦耗能器，具有響應(yīng)迅速，出力比壓電陶瓷摩擦耗能器大，加工簡單，拆裝方案多樣等特點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種超磁致伸縮半主動(dòng)摩擦耗能器，包括由頂蓋6、底板7、左擋板10、右擋板11、前側(cè)板23以及后側(cè)板22連接組成的外殼，其特征在于，還包括套筒5，套筒5的一端粘接在設(shè)置于底板7上的下支座8上，另一端朝向設(shè)置在頂蓋6底面上的上支座9且與上支座9間留有空隙，超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器26設(shè)置于套筒5中，超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器26的上端均通過半球支撐上作動(dòng)桿20支撐于相應(yīng)的上支座9中，下端通過半球支撐下作動(dòng)桿21支撐于相應(yīng)的下支座8中，左擋板10外側(cè)通過六角螺母1連接左拉桿2，右拉桿3穿過右擋板11與套筒5右側(cè)壁連接，套筒5的左側(cè)壁與左擋板10之間設(shè)置有擋板12，平衡拉桿穿過擋板12連接在套筒5的左側(cè)壁，在右擋板11和套筒5右側(cè)之間以及在擋板12和套筒5左側(cè)之間，均設(shè)置有回復(fù)彈簧4。

所述超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器26包括套管19，套管19上部設(shè)置有穿過上調(diào)節(jié)螺母14的半球支撐上作動(dòng)桿20，中部設(shè)置有超磁致伸縮材料16，下部設(shè)置有穿過調(diào)節(jié)螺母的下調(diào)節(jié)螺母27的半球支撐下作動(dòng)桿21，超磁致伸縮材料16外圍是繞有偏置線圈和激勵(lì)線圈18的鋁質(zhì)套管17，上調(diào)節(jié)螺母14的下方設(shè)置有供預(yù)壓的碟磺13，半球支撐上作動(dòng)桿20與超磁致伸縮材料16之間以及半球支撐下作動(dòng)桿21與超磁致伸縮材料16之間，均設(shè)置有弧形餃15，阻斷結(jié)構(gòu)的彎矩對其的傳遞，使其只受壓力。

所述偏置線圈和激勵(lì)線圈18，分別緊密纏繞在鋁質(zhì)套管17上，偏置線圈引出線接可調(diào)控直流電源，激勵(lì)線圈引出線接可調(diào)控交流電源，通過改變電流的大小調(diào)節(jié)控制超磁致伸縮材料的出力值。

所述激勵(lì)線圈的套管17為鋁質(zhì)套管。

所述套筒5的數(shù)量有多個(gè)，右拉桿3連接在最右側(cè)的套筒5上。

所述套筒5內(nèi)部為圓形通道，平行于前后側(cè)板的方向上磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器24緊貼內(nèi)壁，垂直于前后側(cè)板的方向上超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器26與內(nèi)壁間留有空隙。

所述頂蓋6的底部以及底板7的上部貼有耐磨碳纖維摩阻材料。

所述頂蓋6上有用于施加向下壓力的緊固螺栓25。

所述上支座9、下支座8、半球支撐15以及套筒5構(gòu)成活塞機(jī)構(gòu)，該活塞機(jī)構(gòu)的高度略高于外殼凈高，從而可以通過調(diào)節(jié)頂蓋6上的緊固螺栓25使得活塞機(jī)構(gòu)與外殼間產(chǎn)生預(yù)壓力，達(dá)到所需的最大摩阻力。

所述頂蓋6和底板7上均開有限制所述活塞機(jī)構(gòu)橫向移動(dòng)的槽型軌道。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1)耗能器工作性能穩(wěn)定，磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器不易被破壞，可以較長時(shí)間地使用。

2)耗能器拆裝方便，可以根據(jù)結(jié)構(gòu)需要阻尼力的大小，磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器可采取一個(gè)，兩個(gè)，三個(gè)三種不同的組裝方案。

3)超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器壓力施加損耗較小，因?yàn)榘惭b了上下不約束，左右才有約束的套筒。

4)耗能器預(yù)壓力施加方便，通過簡單調(diào)整緊固螺栓即可達(dá)到所需初始預(yù)壓力，且與超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器的壓力是疊加的關(guān)系。

附圖說明

圖1為本發(fā)明耗能器總剖面圖。

圖2為本發(fā)明耗能器局部詳圖。

圖3為本發(fā)明耗能器俯視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。

如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明是一種超磁致伸縮半主動(dòng)摩擦耗能器，它的外殼由頂蓋6、底板7、左擋板10、右擋板11、前側(cè)板23以及后側(cè)板22組成；頂蓋6與底板7的內(nèi)表面貼有耐磨碳纖維摩阻材料，頂蓋6的摩阻材料上設(shè)置上支座9，底板7的摩阻材料上設(shè)置下支座8。在兩槽型支座中間放置多個(gè)并排的套筒5，套筒5與下支座8采用膠水固定連接，同時(shí)與上支座9間留有空隙而不連接，且接觸面光滑；套筒5內(nèi)放置超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器26，超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器26兩端是與支座固定的半球支撐作動(dòng)桿20和21，超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器26的電源線由套筒5外壁開的小槽導(dǎo)出；左拉桿2通過六角螺母1與左擋板10連接，右拉桿3穿過右擋板11與最右側(cè)的套筒5連接，右拉桿3上在右擋板11與最右側(cè)的套筒5之間套有彈簧4。

超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器26包括套管19，套管19上部設(shè)置有穿過上調(diào)節(jié)螺母14的半球支撐上作動(dòng)桿20。中部設(shè)置有超磁致伸縮材料16，下部設(shè)置有穿過下調(diào)節(jié)螺母27的半球支撐下作動(dòng)桿21。超磁致伸縮材料16外圍是繞有偏置線圈以及激勵(lì)線圈18的鋁質(zhì)套管17。上調(diào)節(jié)螺母14的下方設(shè)置有供預(yù)壓的碟磺13，半球支撐上作動(dòng)桿20與超磁致伸縮材料16之間設(shè)置有弧形餃15。

頂蓋6和底板7上均開有限制所述活塞機(jī)構(gòu)橫向移動(dòng)而只能沿著桿方向運(yùn)動(dòng)的槽型軌道。

其中，上支座9、下支座8、半球支撐11以及套筒5構(gòu)成活塞機(jī)構(gòu)，該活塞機(jī)構(gòu)的高度略高于外殼凈高。

該耗能器既可以作為被動(dòng)摩擦耗能器，也可以作為智能變阻尼摩擦耗能器。該耗能器可拆卸重組，可以根據(jù)結(jié)構(gòu)所需的最大阻尼力的大小采取一個(gè)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)還是多個(gè)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)。其原理是拉桿受到結(jié)構(gòu)的作用帶動(dòng)外殼內(nèi)的活塞機(jī)構(gòu)沿著外殼進(jìn)行減震耗能運(yùn)動(dòng)，右拉桿3與右側(cè)套筒5連接，右側(cè)套筒5帶動(dòng)整個(gè)活塞一起運(yùn)動(dòng)。套筒5內(nèi)的超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器26由于受到套筒5的保護(hù)，受力均勻，不會(huì)發(fā)生剪切破壞，同時(shí)超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器26兩端分別是半球支撐作動(dòng)桿20和21，它們和弧形鉸15組合形成鉸接連接，使得驅(qū)動(dòng)器不受彎矩，很好地發(fā)揮了超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器26耐壓不耐拉的特性。

當(dāng)其作為被動(dòng)摩擦耗能器時(shí)，因?yàn)榛钊麢C(jī)構(gòu)的高度略高于外殼的凈高，所以可以通過調(diào)節(jié)頂蓋6上的緊固螺栓25來使得活塞與外殼間產(chǎn)生預(yù)壓力，從而達(dá)到所需的最大摩阻力的要求。

當(dāng)其作為智能變阻尼摩擦耗能器時(shí)，因?yàn)樘淄?與下支座8接觸面光滑，套筒5與上支座9接觸面光滑，同時(shí)它們上下之間留有縫隙，于是套筒5不會(huì)約束活塞機(jī)構(gòu)的上下變形，活塞的變形只能由套筒內(nèi)部的超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器26提供。當(dāng)激勵(lì)線圈通以電流信號時(shí)產(chǎn)生磁場，超磁致伸縮材料產(chǎn)生伸長，而裝置限制了其伸長,就產(chǎn)生了壓力，這樣增加了摩擦面的正壓力，從而起到了摩擦力的可控，即可以由控制外接電源的電流來使得驅(qū)動(dòng)器出力。那么電流與作動(dòng)器出力的關(guān)系為f＝μn＝μki，i為可控輸入電流，k為單個(gè)作動(dòng)器電-力轉(zhuǎn)化系數(shù)，μ為摩擦系數(shù)。

綜上，本發(fā)明利用了超磁致伸縮材料出力大的特點(diǎn)，相較于壓電摩擦耗能器來說，工作性能更穩(wěn)定，出力更大且拆裝方便。其解決了現(xiàn)有壓電摩擦耗能器出力小不適于在結(jié)構(gòu)抗震控制中應(yīng)用的技術(shù)問題和推廣了超磁致伸縮材料的應(yīng)用，具有出力大，性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。