一种体积补偿隔离式单出杆磁流变阻尼器的制作方法

本发明涉及一种可用于土木、机械和航空领域的单出杆磁流变阻尼器，具体涉及一种体积补偿隔离式单出杆磁流变阻尼器。

背景技术：

强震和大风会导致土木结构破坏甚至倒塌，如何采用经济、高效、可靠的措施减小结构的动力反应是一个挑战性的国际难题。结构振动控制是一种新型的抗震减振技术，具体而言，就是在结构上附设控制构件和控制装置，在结构振动时被动或主动的给结构施加一组控制力，减小或抑制结构的动力反应，以满足结构的安全性、使用性和舒适度的要求。目前结构振动控制装置主要分为主动、半主动、被动和混合控制。半主动控制既有被动控制的稳定性，又有主动控制的可调性，因此比较适合应用于结构振动控制。

作为半主动控制装置的一种形式，单出杆磁流变阻尼器因其行程大、安装空间小、能耗低、出力大、响应快速、阻尼力连续可调等优点，得到科研工作者的青睐，成为研究热点。而单出杆磁流变阻尼器设计与制作的关键内容之一是体积补偿装置。目前，体积补偿装置一般采用气囊型(蓄能器)或浮动活塞-弹簧型；气囊型补偿装置制作比较复杂，浮动活塞-弹簧型补偿装置制作相对容易，其工作原理与气囊型相同。但是，在阻尼器工作过程中，传统的浮动活塞-弹簧型补偿装置较易出现工作腔内磁流变液外渗至体积补偿腔或者体积补偿腔内空气跑到阻尼器工作腔的问题，这会导致工作腔内形成气泡和空隙，进而影响单出杆磁流变阻尼器的实际工作性能。因此必须在浮动活塞-弹簧型体积补偿装置的构造上寻求创新。

本发明将浮动活塞-弹簧型体积补偿装置中空气压缩部分用多孔橡胶块包裹，并内置于预压高性能弹簧中，实现其与体积补偿腔的隔离；同时，体积补偿腔内填充高标号硅油；这样既满足了体积补偿装置的刚度要求，防止工作腔内因压强不够而出现力-位移耗能曲线“紧缩”的现象；又有效解决了上述阻尼器工作腔内磁流变液外渗至体积补偿腔或者体积补偿腔内空气跑到阻尼器工作腔的问题，保证单出杆磁流变阻尼器工作性能正常。本发明制作简单、方便、可操作性强，为单出杆磁流变阻尼器的工程应用和推广提供了技术支持。

技术实现要素：

技术问题：本发明所要解决的技术问题是提供一种体积补偿隔离式单出杆磁流变阻尼器，该阻尼器通过多孔橡胶块包裹空气的形式将空气压缩部分与体积补偿腔隔离开，可以有效阻止阻尼器工作腔内磁流变液外渗至体积补偿腔或体积补偿腔内空气跑到阻尼器工作腔，保证单出杆磁流变阻尼器工作性能正常。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种体积补偿隔离式单出杆磁流变阻尼器所采用的技术方案为：

该阻尼器包括单出杆磁流变阻尼器工作腔和体积补偿腔；所述阻尼器工作腔由阻尼器外缸筒、浮塞、顶部封盖板围成；工作腔内含有活塞和磁流变液；其中，活塞由活塞头和活塞杆组成；所述体积补偿腔由阻尼器外缸筒、浮塞、底部封盖板围成；在围成的腔内放置一预压高性能弹簧并填充高标号硅油；所述预压高性能弹簧上端与浮塞连接，下端与底部封盖板连接；所述预压高性能弹簧内放置一包裹空气的多孔橡胶块；所述多孔橡胶块下端与底部封盖板连接，且不与预压高性能弹簧接触。

其中：

所述多孔橡胶块采用外封闭内多孔的形式。

所述多孔橡胶块内的封闭气体孔洞压缩进行补偿，或延伸采用内置或外置的封闭气腔进行体积补偿。

所述预压高性能弹簧两端均采用连接环固定。

所述浮塞采用三道唇边密封圈与阻尼器外缸筒内壁紧密接触。

所述活塞头上有一挖槽，里面绕有漆包线，漆包线贯穿活塞杆与外部电源连接；漆包线外部用环氧树脂进行密封。

所述底部封盖板与阻尼器外缸筒之间采用螺纹连接，与多孔橡胶块之间采用环氧树脂胶粘连。

所述顶部封盖板与阻尼器外缸筒之间采用螺纹连接，与活塞杆之间采用密封圈紧密接触；同时，顶部封盖板上开两孔并用螺钉密封。

采用螺纹连接和螺钉密封处均采用环氧树脂胶密封。

在振动来临时，本发明装置通过来回推拉活塞杆进行耗能。当活塞杆推进缸筒时，浮塞向下运动，压缩预压高性能弹簧和多孔橡胶块，腾出空间，以确保活塞杆的进入；当活塞杆拉出缸筒时，预压高性能弹簧和多孔橡胶块在弹性恢复力下膨胀，推动浮塞向上运动，以补偿活塞杆拉出后空留的体积，确保工作腔内无间隙产生。

有益效果：本发明装置通过多孔橡胶块包裹空气的形式将体积补偿装置中空气压缩部分与体积补偿腔隔离开，同时填充定量高标号硅油；在满足补偿装置的体积补偿功能和补偿装置的补偿刚度要求的基础上，有效解决了在阻尼器工作过程中传统浮动活塞-弹簧型单出杆磁流变阻尼器工作腔内磁流变液外渗至体积补偿腔或者体积补偿腔内空气跑到阻尼器工作腔的问题，确保单出杆磁流变阻尼器正常工作。

附图说明

图1为本发明体积补偿隔离式单出杆磁流变阻尼器的结构示意图；

图2为本发明体积补偿隔离式单出杆磁流变阻尼器中高性能弹簧的示意图；

图3为本发明体积补偿隔离式单出杆磁流变阻尼器中多孔橡胶块的示意图；

图4为图3的纵向截面图。

图中有：活塞杆1、顶部封盖板2、螺钉3、磁流变液4、密封圈5、漆包线6、环氧树脂7、外缸筒8、活塞头9、浮塞10、唇边密封圈11、预压高性能弹簧12、高标号硅油13、多孔橡胶块14、多孔橡胶块15、底部封盖板16。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。

如图1所示，本发明的体积补偿分离式单出杆磁流变阻尼器，包括阻尼器工作腔和体积补偿腔。阻尼器工作腔由阻尼器外缸筒8、浮塞10、顶部封盖板2围成；工作腔内有一由活塞头9和活塞杆1组成的活塞，其中活塞头上有一深度为6-10mm的挖槽，里面绕有直径1mm的漆包线6，漆包线6贯穿活塞杆1与外部电源连接；漆包线6的外部用2-3mm的环氧树脂7进行密封；磁流变液4填充阻尼器工作腔内剩余的空间；顶部封盖板2与阻尼器外缸筒8之间采用螺纹连接，与活塞杆1之间采用密封圈5紧密接触，封盖板上开两孔并用螺钉3密封；浮塞10采用三道唇边密封圈11与阻尼器外缸筒8紧密接触。体积补偿腔由阻尼器外缸筒8、浮塞10、底部封盖板16围成；腔内放置一预压高性能弹簧12(如图2所示)并填充高标号硅油13；预压高性能弹簧12上端与浮塞10连接，下端与底部封盖板16连接，均采用连接环固定；阻尼器外缸筒8与底部封盖板16之间采用螺纹连接。本发明装置中预压高性能弹簧12的尺寸、型号以及预压缩量根据装置可利用空间大小以及所受荷载大小确定，具体取值可参考弹簧手册选取。预压高性能弹簧12内放置一包裹空气15的多孔橡胶块14；多孔橡胶块14采用外封闭内多孔的形式，如图3所示；多孔橡胶块14下端与底部封盖板16之间采用环氧树脂胶粘连，且不与预压高性能弹簧12接触。

本发明中体积补偿方式既可以是本发明装置中所述依靠多孔橡胶块内的封闭气体孔洞压缩进行补偿，也可以延伸采用内置或外置的封闭气腔进行体积补偿。

本发明装置中活塞部分采用电工纯铁，浮塞10采用塑料，其余未说明材性的构件均采用45号钢；所有采用螺纹连接和螺钉密封处均采用环氧树脂胶密封。

本发明装置通过推拉活塞杆1进行耗能。当活塞杆1推进缸筒时，浮塞10向下运动，压缩预压高性能弹簧12和多孔橡胶块14，腾出空间，以确保活塞杆1的进入；当活塞杆1拉出缸筒时，预压高性能弹簧12和多孔橡胶块14在弹性恢复力下膨胀，推动浮塞10向上运动，以补偿活塞杆1拉出后空留的体积，确保工作腔内无间隙产生。

本发明装置将体积补偿装置中空气压缩部分15用多孔橡胶块14包裹，并内置于预压高性能弹簧12中，实现其与体积补偿腔的隔离；同时，体积补偿腔内填充高标号硅油13；这样既满足了体积补偿装置的刚度要求，防止工作腔内因压强不够而出现力-位移耗能曲线“紧缩”的现象；又有效解决了阻尼器工作腔内磁流变液4外渗至体积补偿腔或者体积补偿腔内空气15跑到阻尼器工作腔的问题，保证单出杆磁流变阻尼器工作性能正常。本发明制作简单、方便、可操作性强，为单出杆磁流变阻尼器的工程应用和推广提供了技术支持。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。