一种超磁致伸缩半主动摩擦耗能器的制作方法

本发明属于消能减震技术领域，特别涉及一种超磁致伸缩半主动摩擦耗能器。

背景技术：

普通摩擦耗能器是一种常用的被动消能减震装置。当设定在大震作用下能滑动的普通摩擦耗能器，其出力不大，而且在小震作用下不一定能滑动，所以不能起到很好的耗能减震作用。

超磁致伸缩半主动摩擦耗能器可以通过调节摩擦接触面上的正压力来实时改变耗能器的摩擦起滑力，从而达到对结构进行半主动控制的目的。其中主要运用的是超磁致伸缩驱动器能将电能通过磁场再转变为机械能的能力。

缺点是超磁致伸缩材料是低磁导率材料超磁致伸缩材料与高导磁套筒要组成闭合回路，加工需要精密并防止漏磁。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种超磁致伸缩半主动摩擦耗能器，具有响应迅速，出力比压电陶瓷摩擦耗能器大，加工简单，拆装方案多样等特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种超磁致伸缩半主动摩擦耗能器，包括由顶盖6、底板7、左挡板10、右挡板11、前侧板23以及后侧板22连接组成的外壳，其特征在于，还包括套筒5，套筒5的一端粘接在设置于底板7上的下支座8上，另一端朝向设置在顶盖6底面上的上支座9且与上支座9间留有空隙，超磁致伸缩驱动器26设置于套筒5中，超磁致伸缩驱动器26的上端均通过半球支撑上作动杆20支撑于相应的上支座9中，下端通过半球支撑下作动杆21支撑于相应的下支座8中，左挡板10外侧通过六角螺母1连接左拉杆2，右拉杆3穿过右挡板11与套筒5右侧壁连接，套筒5的左侧壁与左挡板10之间设置有挡板12，平衡拉杆穿过挡板12连接在套筒5的左侧壁，在右挡板11和套筒5右侧之间以及在挡板12和套筒5左侧之间，均设置有回复弹簧4。

所述超磁致伸缩驱动器26包括套管19，套管19上部设置有穿过上调节螺母14的半球支撑上作动杆20，中部设置有超磁致伸缩材料16，下部设置有穿过调节螺母的下调节螺母27的半球支撑下作动杆21，超磁致伸缩材料16外围是绕有偏置线圈和激励线圈18的铝质套管17，上调节螺母14的下方设置有供预压的碟磺13，半球支撑上作动杆20与超磁致伸缩材料16之间以及半球支撑下作动杆21与超磁致伸缩材料16之间，均设置有弧形饺15，阻断结构的弯矩对其的传递，使其只受压力。

所述偏置线圈和激励线圈18，分别紧密缠绕在铝质套管17上，偏置线圈引出线接可调控直流电源，激励线圈引出线接可调控交流电源，通过改变电流的大小调节控制超磁致伸缩材料的出力值。

所述激励线圈的套管17为铝质套管。

所述套筒5的数量有多个，右拉杆3连接在最右侧的套筒5上。

所述套筒5内部为圆形通道，平行于前后侧板的方向上磁致伸缩驱动器24紧贴内壁，垂直于前后侧板的方向上超磁致伸缩驱动器26与内壁间留有空隙。

所述顶盖6的底部以及底板7的上部贴有耐磨碳纤维摩阻材料。

所述顶盖6上有用于施加向下压力的紧固螺栓25。

所述上支座9、下支座8、半球支撑15以及套筒5构成活塞机构，该活塞机构的高度略高于外壳净高，从而可以通过调节顶盖6上的紧固螺栓25使得活塞机构与外壳间产生预压力，达到所需的最大摩阻力。

所述顶盖6和底板7上均开有限制所述活塞机构横向移动的槽型轨道。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)耗能器工作性能稳定，磁致伸缩驱动器不易被破坏，可以较长时间地使用。

2)耗能器拆装方便，可以根据结构需要阻尼力的大小，磁致伸缩驱动器可采取一个，两个，三个三种不同的组装方案。

3)超磁致伸缩驱动器压力施加损耗较小，因为安装了上下不约束，左右才有约束的套筒。

4)耗能器预压力施加方便，通过简单调整紧固螺栓即可达到所需初始预压力，且与超磁致伸缩驱动器的压力是叠加的关系。

附图说明

图1为本发明耗能器总剖面图。

图2为本发明耗能器局部详图。

图3为本发明耗能器俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

如图1、图2和图3所示，本发明是一种超磁致伸缩半主动摩擦耗能器，它的外壳由顶盖6、底板7、左挡板10、右挡板11、前侧板23以及后侧板22组成；顶盖6与底板7的内表面贴有耐磨碳纤维摩阻材料，顶盖6的摩阻材料上设置上支座9，底板7的摩阻材料上设置下支座8。在两槽型支座中间放置多个并排的套筒5，套筒5与下支座8采用胶水固定连接，同时与上支座9间留有空隙而不连接，且接触面光滑；套筒5内放置超磁致伸缩驱动器26，超磁致伸缩驱动器26两端是与支座固定的半球支撑作动杆20和21，超磁致伸缩驱动器26的电源线由套筒5外壁开的小槽导出；左拉杆2通过六角螺母1与左挡板10连接，右拉杆3穿过右挡板11与最右侧的套筒5连接，右拉杆3上在右挡板11与最右侧的套筒5之间套有弹簧4。

超磁致伸缩驱动器26包括套管19，套管19上部设置有穿过上调节螺母14的半球支撑上作动杆20。中部设置有超磁致伸缩材料16，下部设置有穿过下调节螺母27的半球支撑下作动杆21。超磁致伸缩材料16外围是绕有偏置线圈以及激励线圈18的铝质套管17。上调节螺母14的下方设置有供预压的碟磺13，半球支撑上作动杆20与超磁致伸缩材料16之间设置有弧形饺15。

顶盖6和底板7上均开有限制所述活塞机构横向移动而只能沿着杆方向运动的槽型轨道。

其中，上支座9、下支座8、半球支撑11以及套筒5构成活塞机构，该活塞机构的高度略高于外壳净高。

该耗能器既可以作为被动摩擦耗能器，也可以作为智能变阻尼摩擦耗能器。该耗能器可拆卸重组，可以根据结构所需的最大阻尼力的大小采取一个驱动器驱动还是多个驱动器驱动。其原理是拉杆受到结构的作用带动外壳内的活塞机构沿着外壳进行减震耗能运动，右拉杆3与右侧套筒5连接，右侧套筒5带动整个活塞一起运动。套筒5内的超磁致伸缩驱动器26由于受到套筒5的保护，受力均匀，不会发生剪切破坏，同时超磁致伸缩驱动器26两端分别是半球支撑作动杆20和21，它们和弧形铰15组合形成铰接连接，使得驱动器不受弯矩，很好地发挥了超磁致伸缩驱动器26耐压不耐拉的特性。

当其作为被动摩擦耗能器时，因为活塞机构的高度略高于外壳的净高，所以可以通过调节顶盖6上的紧固螺栓25来使得活塞与外壳间产生预压力，从而达到所需的最大摩阻力的要求。

当其作为智能变阻尼摩擦耗能器时，因为套筒5与下支座8接触面光滑，套筒5与上支座9接触面光滑，同时它们上下之间留有缝隙，于是套筒5不会约束活塞机构的上下变形，活塞的变形只能由套筒内部的超磁致伸缩驱动器26提供。当激励线圈通以电流信号时产生磁场，超磁致伸缩材料产生伸长，而装置限制了其伸长,就产生了压力，这样增加了摩擦面的正压力，从而起到了摩擦力的可控，即可以由控制外接电源的电流来使得驱动器出力。那么电流与作动器出力的关系为f＝μn＝μki，i为可控输入电流，k为单个作动器电-力转化系数，μ为摩擦系数。

综上，本发明利用了超磁致伸缩材料出力大的特点，相较于压电摩擦耗能器来说，工作性能更稳定，出力更大且拆装方便。其解决了现有压电摩擦耗能器出力小不适于在结构抗震控制中应用的技术问题和推广了超磁致伸缩材料的应用，具有出力大，性能可靠等优点。