一種自復(fù)位磁流體阻尼器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及磁流體阻尼器技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種自復(fù)位磁流體阻尼器。
【背景技術(shù)】
[0002]地震是人類長(zhǎng)期以來面臨的一種重大自然災(zāi)害,造成大量人員傷亡以及建筑物的破壞或倒塌。當(dāng)建筑物遭遇高于本地區(qū)設(shè)防烈度的強(qiáng)地震作用時(shí),即使保持了結(jié)構(gòu)的整體完整性,但由于變形過大、部分構(gòu)件的嚴(yán)重破壞而需要大范圍的加固修復(fù),甚至只能推倒重建造成了巨大的浪費(fèi),影響了人們的正常生活。為此出現(xiàn)了一種新型的分災(zāi)控制體系一自恢復(fù)功能結(jié)構(gòu),不僅能夠消耗地震傳輸給主結(jié)構(gòu)的能量,實(shí)現(xiàn)分災(zāi)功能,控制結(jié)構(gòu)局部失效模式的出現(xiàn),而且震后能夠很快的恢復(fù)其正常使用功能,幫助人們盡快恢復(fù)正常生活,如自復(fù)位搖擺墻結(jié)構(gòu)體系及自恢復(fù)耗能支撐體系、自復(fù)位阻尼器等。
[0003]目前自復(fù)位構(gòu)件主要有形狀記憶合金自復(fù)位阻尼器、預(yù)應(yīng)力鋼筋的自恢復(fù)耗能支撐。形狀記憶合金自復(fù)位阻尼器充分利用了形狀記憶合金的超彈性性能,旗形滯回曲線飽滿,減少甚至消除了殘余變形,但是形狀記憶合金的性能受溫度影響,并且在變形后需要通過對(duì)形狀記憶合金加熱才能使其恢復(fù)到變形前的狀態(tài),升溫可能會(huì)對(duì)阻尼器的其它組件產(chǎn)生不利影響;采用預(yù)應(yīng)力鋼筋的自恢復(fù)耗能支撐由于預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性變形小的缺點(diǎn),滿足不了典型框架結(jié)構(gòu)層間位移的需求。已有研究表明,當(dāng)結(jié)構(gòu)震后的殘余變形角大于0.5%時(shí),結(jié)構(gòu)的維修成本便大于重建成本。在磁場(chǎng)的作用下,磁流變液可以在毫秒級(jí)的時(shí)間內(nèi)由流動(dòng)性良好的牛頓流體轉(zhuǎn)變?yōu)楦哒扯?、低流?dòng)性的Bingham粘塑性體,制成的磁流變阻尼器具有出力大、能耗低、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn),但傳統(tǒng)的磁流體阻尼器沒有復(fù)位能力,不能提供復(fù)位力,通常震后具有較大的殘余變形;由于傳統(tǒng)的磁流變阻尼器中磁流變流體的粘度低,在無外部能源的情況下,其阻尼力非常小,同時(shí)地震災(zāi)害對(duì)土木結(jié)構(gòu)的破壞性較大,所以在地震中控制系統(tǒng)極有可能出現(xiàn)故障而使外部能源無法施加到阻尼器裝置上使阻尼器的控制失效,現(xiàn)有大多數(shù)磁流變阻尼器工作時(shí)電流較大,線圈存在散熱問題。
[0004]因此,需要提供一種自復(fù)位磁流體阻尼器,能夠解決現(xiàn)有自復(fù)位形狀記憶合金阻尼器性能受溫度影響以及變形后需加熱才能恢復(fù)到變形前狀態(tài)的問題,以及預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性變形小以及傳統(tǒng)磁流變阻尼器震后殘余變形大且需要外部能源輸入的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種自復(fù)位磁流體阻尼器,阻尼器活塞擠壓磁流變液克服在永久磁場(chǎng)作用下“固化”的剪切屈服力提供阻尼力,受壓的彈簧不僅可以作為復(fù)位材料提供恢復(fù)力而且疊加后的彈簧在工作時(shí)具有一定的耗能能力。彈簧變形后不需要采取任何措施即可恢復(fù)到變形前的狀態(tài),而且能夠彌補(bǔ)預(yù)應(yīng)力鋼筋變形小的缺點(diǎn)。
[0006]為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0007]—種自復(fù)位磁流體阻尼器,包括外管、內(nèi)管、外管內(nèi)套管、內(nèi)管外套管、阻尼器活塞、磁流變液、永久磁鐵、隔磁環(huán)、密封端板、左側(cè)彈簧和右側(cè)彈簧,所述外管的中間的內(nèi)壁上向內(nèi)設(shè)置有第一凸臺(tái),所述外管的兩端向內(nèi)設(shè)置有外管固定擋板,所述外管固定擋板為中間開有圓孔的圓形擋板,所述第一凸臺(tái)與外管固定擋板之間的外管的內(nèi)壁上固定設(shè)置外管內(nèi)套管,所述外管內(nèi)套管靠近第一凸臺(tái)的一端設(shè)置有第二凸臺(tái)。
[0008]所述外管兩端設(shè)置有與外管固定擋板相對(duì)應(yīng)的內(nèi)管固定擋板,所述內(nèi)管固定擋板為圓環(huán)形擋板,所述內(nèi)管的外壁上固定設(shè)置內(nèi)管外套管,所述內(nèi)管外套管的中間設(shè)置有第三凸臺(tái),所述第三凸臺(tái)上中心對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)孔隙。
[0009]所述第三凸臺(tái)外壁的中心處套設(shè)永久磁鐵,所述永久磁鐵外套設(shè)隔磁片,所述永久磁鐵和隔磁片的左右兩側(cè)固定設(shè)置阻尼器活塞,所述阻尼器活塞卡設(shè)在孔隙內(nèi),所述阻尼器活塞的左右兩側(cè)固定設(shè)置密封端板,所述密封端板卡設(shè)在第一凸臺(tái)和第二凸臺(tái)之間,所述阻尼器活塞與密封端板之間的密封空間內(nèi)填充磁流變液。
[0010]所述第三凸臺(tái)與內(nèi)管固定擋板之間的內(nèi)管外套管的外壁上分別套設(shè)左側(cè)彈簧和右側(cè)彈簧,所述左側(cè)彈簧和右側(cè)彈簧的兩端分別設(shè)置彈簧內(nèi)側(cè)擋板和彈簧外側(cè)擋板,所述彈簧內(nèi)側(cè)擋板和彈簧外側(cè)擋板套設(shè)在內(nèi)管外套管的外壁上,所述彈簧內(nèi)側(cè)擋板卡設(shè)在第二凸臺(tái)和第三凸臺(tái)的外側(cè)。彈簧內(nèi)側(cè)擋板和彈簧外側(cè)擋板用來連接彈簧、擠壓彈簧并傳遞內(nèi)管和外管與彈簧之間的力。
[0011]優(yōu)選地,所述內(nèi)管的左端固定設(shè)置內(nèi)管連接板,所述外管的右端固定設(shè)置外管連接板。內(nèi)管連接板和外管連接板給左側(cè)彈簧和右側(cè)彈簧施加初始的壓縮變形,從而使內(nèi)管和外管形成一個(gè)整體。
[0012]優(yōu)選地,所述阻尼器活塞與第一凸臺(tái)之間Imm空隙。該空隙即為阻尼通道,空隙里的磁流變液在永久磁鐵的作用下固化,在內(nèi)管和外管發(fā)生相對(duì)移動(dòng)時(shí),阻尼器活塞擠壓磁流變液通過阻尼通道產(chǎn)生阻尼力耗散能量。
[0013]優(yōu)選地,所述外管固定擋板中間圓孔的直徑大于內(nèi)管固定擋板的圓環(huán)形外環(huán)直徑。有益效果是確保內(nèi)管和外管之間可以相對(duì)滑動(dòng)。
[0014]優(yōu)選地,所述左側(cè)彈簧和右側(cè)彈簧的外徑小于外管內(nèi)套管的內(nèi)徑,所述左側(cè)彈簧和右側(cè)彈簧的內(nèi)徑大于內(nèi)管外套管的外徑。以保證彈簧內(nèi)側(cè)擋板和彈簧外側(cè)擋板可以相對(duì)滑動(dòng)。
[0015]優(yōu)選地,所述密封端板的內(nèi)側(cè)設(shè)置有密封磁鐵。為了解決磁流變液密封問題,充分利用磁流變液的性質(zhì),在密封處設(shè)置密封磁鐵,將縫隙里的磁流變液固化,減輕密封擋板承受的壓力,提尚密封性。
[0016]優(yōu)選地,所述外管和內(nèi)管的材質(zhì)為45號(hào)鋼。所述左側(cè)彈簧和右側(cè)彈簧的材質(zhì)為60CrMnA。所述永久磁鐵和密封磁鐵為圓環(huán)狀釹鐵硼磁鐵。所述外管內(nèi)套管、內(nèi)管外套管、彈簧內(nèi)側(cè)擋板、彈簧外側(cè)擋板、阻尼器活塞、密封端板、內(nèi)管連接板和外管連接板的材質(zhì)是Q345 鋼。
[0017]本發(fā)明的有益效果如下:
[0018]本發(fā)明的一種自復(fù)位磁流體阻尼器由于采用了以上技術(shù)方案,內(nèi)部通過內(nèi)外管及套管傳力,組裝簡(jiǎn)單,大大減少了焊接范圍,避免了因焊接導(dǎo)致的鋼材金相組織和機(jī)械性能發(fā)生變化及焊接殘余應(yīng)力,構(gòu)件受力性能更加穩(wěn)定。結(jié)構(gòu)使用方便,具有更高的可靠性。
[0019]與普通的阻尼器及運(yùn)用形狀記憶合金的自復(fù)位阻尼器、運(yùn)用預(yù)應(yīng)力鋼筋的自恢復(fù)耗能支撐相比,具有以下有益效果:
[0020](I)與普通阻尼器相比,自復(fù)位磁流體阻尼器不僅擁有普通阻尼器的耗能能力,且在卸載以后能恢復(fù)到初始狀態(tài),地震作用后減少甚至消除了結(jié)構(gòu)的殘余變形,同時(shí)磁流變液的耗能裝置利用永久磁鐵更容易產(chǎn)生較強(qiáng)磁場(chǎng),不需要能源輸入,沒有線圈散熱等問題,機(jī)構(gòu)更簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、耐久性好、阻尼力大。
[0021](2)與運(yùn)用形狀記憶合金的自復(fù)位阻尼器相比,形狀記憶合金在變形后需要對(duì)其進(jìn)行加熱處理才能恢復(fù)到變形前的狀態(tài),而在彈簧的彈性變形范圍內(nèi),地震作用后不需要采取任何措施即可恢復(fù)到變形前的狀態(tài),彈簧還具有緩沖地震的作用,從而減少了地震對(duì)非結(jié)構(gòu)物的破壞,減少了經(jīng)濟(jì)損失。
[0022](3)與運(yùn)用預(yù)應(yīng)力鋼筋的自恢復(fù)耗能支撐相比,在彈性變形范圍內(nèi),彈簧的變形能力遠(yuǎn)大于預(yù)應(yīng)力鋼筋的變形能力,能夠滿足典型框架結(jié)構(gòu)層間位移的需求,從而增大構(gòu)件的耗能能力。
[0023](4)與運(yùn)用其他耗能裝置(摩擦耗能,屈服耗能)的自復(fù)位構(gòu)件相比,此耗能裝置的阻尼力由等效庫(kù)侖阻尼力和粘滯阻尼力兩部分組成,在相同彈簧預(yù)壓(即不影響阻尼器復(fù)位能力)下,本發(fā)明有更強(qiáng)的耗能能力。
【附圖說明】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0025]圖1示出本發(fā)明的一種自復(fù)位磁流體阻尼器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2示出本發(fā)明的一種自復(fù)位磁流體阻尼器的外管組合結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖3示出本發(fā)明的一種自復(fù)位磁流體阻尼器的內(nèi)管組合結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖4示出本發(fā)明的一種自復(fù)位磁流體阻尼器的圖1的A-A方向剖面示意圖。
[0029]圖5示出本發(fā)明的一種自復(fù)位磁流體阻尼器的圖1的B-B方向剖面示意圖。
[0030]圖6示出本發(fā)明的一種自復(fù)位磁流體阻尼器的圖1的C-C方向剖面示意圖。
[0031]圖7示出本發(fā)明的一種自復(fù)位磁流體阻尼器的圖1的D-D方向剖面示意圖。
[0032]圖中各標(biāo)記如下:1外管,101第一凸臺(tái),2內(nèi)管,3外管內(nèi)套管,301第二凸臺(tái),4內(nèi)管外套管,401第三凸臺(tái),402孔隙,5阻尼器活塞,6磁流變液,7永久磁鐵,8隔磁環(huán),9密封端板,10彈簧內(nèi)側(cè)擋板,11彈簧外側(cè)擋板,12外管固定擋板,13內(nèi)管固定擋板,14內(nèi)管連接板,15外管連接板,16左側(cè)彈簧,17右側(cè)彈簧。
【具體實(shí)施方式】
[0033]為了更清楚地說明本發(fā)明,下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,下面所具體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的,不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0034]如圖1-圖7所示,一種自復(fù)位磁流體阻尼器,包括外管1、內(nèi)管2、外管內(nèi)套管3、內(nèi)管外套管4、阻尼器活塞5、磁流變液6、永久磁鐵7、隔磁環(huán)8、密封端板9、左側(cè)彈簧16和右側(cè)彈簧17,所述外管I的中間的內(nèi)壁上向內(nèi)設(shè)置有第一凸臺(tái)101,所述外管I的兩端向內(nèi)設(shè)置有外管固定擋板12,所述外管固定擋板12為中間開有圓孔的圓形擋板,所述第一凸臺(tái)101與外管固定擋板12之間的外管I的內(nèi)壁上固定設(shè)置外管內(nèi)套管3,所述外管內(nèi)套管3靠近第一凸臺(tái)101的一端設(shè)置有第二凸臺(tái)301。
[0035]所述外管2兩端設(shè)置有與外管固定擋板12相對(duì)應(yīng)的內(nèi)管固定擋板13,所述外管固定擋板12中間圓孔的直徑大于內(nèi)管固定擋板13的圓環(huán)形外環(huán)直徑。所述內(nèi)管固定擋板13為圓環(huán)形擋板,所述內(nèi)管2的外壁上固定設(shè)置內(nèi)管外套管4,所述內(nèi)管外套管4的中間設(shè)置有第三凸臺(tái)401,所述第三凸臺(tái)401上中心對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)孔隙402。
[0036]所述第三凸臺(tái)401外壁的中心處套設(shè)永久磁鐵7,所述永久磁