一种可回收能量的磁流变颗粒阻尼器的制作方法

本发明属于工程结构振动控制领域，具体涉及一种可回收能量的磁流变颗粒阻尼器。

背景技术：

磁流变阻尼器是基于磁流变液可控特性的一种新型半主动阻尼器件，具有响应速度快、结构简单、体积小、容易控制等优点，是一种理想的隔振、减振装置，在振动控制领域具有广泛的应用前景。磁流变阻尼器的励磁线圈主要有两种缠绕方式，即绕于缸体上(简称外绕式)和绕于活塞上(简称内绕式)，当励磁线圈绕于活塞外时，磁流变阻尼器大部分磁力线平行于磁流变液的流动方向，当励磁线圈绕于活塞内时，磁流变阻尼器大部分磁力线垂直于磁流变液的流动方向，平行于磁流变液流动方向的磁力线对磁流变效应贡献较小，而垂直于磁流变液流动方向的磁力线对磁流变效应贡献较大。

常见的磁流变阻尼器将电磁线圈绕于阻尼器的活塞上，阻尼器的导线会跟随活塞运动，因此，在长期的往复运动以及突然的大位移冲击下，很容易造成导线损坏，存在极大的安全隐患；同时动圈式磁流变阻尼器的磁场，由于线圈一直在运动，其产生的磁场也一直在运动，这样会降低磁流变效应的响应速度。

常见的阻尼器中液体多为往复无规律运动，因此影响了能量的收集利用。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种响应速度快、磁场利用率高且能回收利用能量的新型磁流变阻尼器，并在此基础上复合颗粒阻尼机构，增强阻尼器的耗能能力、提高阻尼器的安全可靠性。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种可回收能量的磁流变颗粒阻尼器，包括颗粒阻尼机构以及通过连接件相连接的磁流变阻尼机构，其中，

所述颗粒阻尼机构包括封闭的颗粒阻尼缸筒及滚珠螺杆，所述滚珠螺杆同轴穿过所述颗粒阻尼缸筒，所述颗粒阻尼缸筒内装填阻尼颗粒，所述颗粒阻尼缸筒内的滚珠螺杆上安装有叶片，所述叶片随所述滚珠螺杆的上下移动进行转动；

所述磁流变阻尼机构包括封闭的磁流变阻尼缸筒及活塞杆，所述活塞杆同轴穿过所述磁流变阻尼缸筒，所述活塞杆下端安装活塞，所述磁流变阻尼缸筒内充满磁流变液，所述磁流变阻尼缸筒在所述活塞的下部设置环形流道，所述活塞及环形流道将所述磁流变阻尼缸筒内部空间分割形成上部腔体、中部腔体和下部腔体；

所述上部腔体与下部腔体之间设有使所述磁流变液单向流通的管路，所述管路中设有能量收集装置。

在风或/和地震等作用下，颗粒阻尼机构通过滚珠螺杆将直线运动转化为叶片的旋转运动，从而带动阻尼颗粒挤压碰撞耗能，磁流变阻尼机构中的活塞运动导致磁流变液通过环形流道、管道时产生阻尼力耗能，连接件使颗粒阻尼机构和磁流变阻尼机构协同工作，增强系统耗能能力，提高系统可靠性。

进一步地，所述颗粒阻尼机构还包括第一盖板和第二盖板，分别封盖于所述颗粒阻尼缸筒的上下两端。

进一步地，所述磁流变阻尼机构由第三盖板和磁流变阻尼缸筒围合而成。

进一步地，所述管路设有两路，分别设置在所述磁流变阻尼缸筒的左右侧壁，所述管路与上部腔体及下部腔体的接口处设置单向阀。

进一步地，所述滚珠螺杆通过轴承和螺母固定叶片，所述叶片沿圆周均匀设置，所述螺母安装在滚珠螺杆上，所述叶片与螺母固定连接。

进一步地，所述叶片上开设有若干阻尼孔，在风或/和地震等作用下，滚珠螺杆运动带动叶片转动，通过颗粒与颗粒、颗粒与叶片的碰撞、挤压以及颗粒与阻尼孔之间的摩擦提供减振耗能作用。

进一步地，所述颗粒阻尼缸筒与磁流变阻尼缸筒之间通过钢管连接，所述滚珠螺杆与活塞杆之间通过法兰连接。

进一步地，所述环形流道中设有迂回的通道，通道中的竖向和水平通道交替设置。

进一步地，所述环形流道的外侧设有线圈，所述线圈通电，磁流变液经过环形流道时发生磁流变效应，产生阻尼力，通过改变通入线圈的电流改变磁场强度，从而获得可控的阻尼力。

进一步地，所述能量收集装置为利用单向液体流的能量收集机构，例如涡轮机等。

与现有技术相比，本实施例的优点如下：

1)本发明通过连接件连接颗粒阻尼机构和磁流变阻尼机构，增强了系统的耗能能力，磁流变阻尼机构中设置多个管道，管路中设有能量收集装置，可以进行能量收集；当不加电流或电路故障时，磁流变阻尼机构变成传统的阻尼器，同样具有一定的耗能能力，增强了系统的安全可靠性。

2)本发明外绕式励磁线圈产生的磁力线平行于线圈的轴线，在环形流道部分设置竖向和水平向通道，使磁流变液体通过阻尼发生装置时主要为径向流动，保证磁流变液的流动方向与磁力线方向垂直，使磁场对磁流变效应的贡献得到大幅度的提高。

3)本发明中线圈固定不动，产生的磁场也固定不动，从而减少导线的损坏风险，提高磁流变效应的响应速度。

4)本发明通过设置单向阀门将管道中液体的运动控制为单向流动，从而更容易实现能量的收集利用。

附图说明

图1为本发明可回收能量的磁流变颗粒阻尼器正立面图；

图2为本发明能量回收装置的一种涡轮机形式；

图中标号：11为滚珠螺杆，12为第一盖板，13为颗粒阻尼缸筒，14为叶片，15为阻尼颗粒，16为第二盖板，21为法兰，22为钢管，31为第三盖板，32为活塞杆，33为磁流变阻尼缸筒，34为活塞，35为管道，36为线圈，37为环形流道，38为左单向阀，39为右单向阀，310为磁流变液，311为上部腔体，312为中部腔体，313为下部腔体，4为能量收集装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种可回收能量的磁流变颗粒阻尼器，包括颗粒阻尼机构、连接件、磁流变阻尼机构和能量回收机构。颗粒阻尼机构由第一盖板12、颗粒阻尼缸筒13和第二盖板16围合而成，滚珠螺杆11密封穿过第一盖板12和第二盖板16与颗粒阻尼缸筒13同轴，杆上固定有叶片14，缸筒内填充有阻尼颗粒15，颗粒阻尼机构与磁流变阻尼机构通过连接件相连。

磁流变阻尼机构由第三盖板31和侧壁较厚的磁流变阻尼缸筒33围合而成，活塞杆32密封穿过第三盖板31与磁流变阻尼缸筒33同轴，下端与活塞34固接，缸筒中下部设置环形流道37，环形流道和活塞将腔体分为上部腔体311、中部腔体312和下部腔体313，在缸筒左右侧壁中开设管道35，左侧管道通过两个单向阀38分别与上部腔体、下部腔体连接，右侧管道通过两个单向阀39分别与上部腔体、下部腔体连接，管道中部设有能量收集装置4，腔体中充满磁流变液310；当活塞向上运动时，单向阀38打开，单向阀39关闭，上部腔体311中的磁流变液经左侧管道流入下部腔体，然后通过环形流道到达中部腔体，当活塞向下运动时，单向阀38关闭，单向阀39打开，中部腔体312中的磁流变液通过环形流道到达下部腔体，再经右侧管道流入上部腔体，因此，左侧管道和右侧管道中液体都是恒定方向的单向运动。

在风或/和地震等作用下，颗粒阻尼机构通过滚珠螺杆将直线运动转化为叶片的旋转运动，从而带动颗粒挤压碰撞耗能，磁流变阻尼机构中的活塞运动导致磁流变液通过环形流道、管道时产生阻尼力耗能，连接件使颗粒阻尼机构和磁流变阻尼机构协同工作，增强系统耗能能力，提高系统可靠性。

本实施例中，滚珠螺杆11通过轴承和螺母固定叶片14，叶片沿圆周均匀设置，螺母安装在滚珠螺杆上，叶片14与螺母固定连接。

本实施例中，叶片14上开设有若干阻尼孔，在风或/和地震等作用下，滚珠螺杆运动带动叶片14转动，通过颗粒与颗粒、颗粒与叶片的碰撞、挤压以及颗粒与阻尼孔之间的摩擦提供减振耗能作用。

本实施例中，滚珠螺杆11和活塞杆32由法兰21连接，钢管22连接第二盖板16和第三盖板31，从而将颗粒阻尼机构和磁流变阻尼机构连为一体，二者可以协同工作，增强耗能能力，提高系统可靠性。

本实施例中，环形流道37两侧设有线圈36，环形流道中竖向和水平通道交替设置，线圈36通电，磁流变液经过环形流道时发生磁流变效应，产生阻尼力，通过改变通入线圈的电流改变磁场强度，从而获得可控的阻尼力。

本实施例中，能量收集装置4为利用单向水流的能量收集机构，例如涡轮机等。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。