本發(fā)明涉及一種橋梁及建筑工程中使用的減振耗能裝置，尤其涉及一種大承載力永磁調(diào)節(jié)式磁流變阻尼器。

背景技術(shù)：

永磁調(diào)節(jié)式磁流變阻尼器是通過調(diào)節(jié)磁場強度改變磁流變液的特性，再通過剪切或擠壓等方式使磁流變液在流動種耗散能量而產(chǎn)生阻尼，由于磁場強度隨著遠(yuǎn)離永磁體的距離增加而急劇衰減，而要實現(xiàn)較大阻尼力則需要足夠強度的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，而足夠強度的結(jié)構(gòu)構(gòu)件勢必會增大磁場與磁流變液的距離，即導(dǎo)致磁場強度衰減，最終使永磁調(diào)節(jié)式磁流變阻尼器失去了可調(diào)的功能；因此，小規(guī)格的阻尼器易實現(xiàn)可調(diào)節(jié)，而大承載力阻尼器必須采用其他結(jié)構(gòu)形式解決上述調(diào)節(jié)磁場強度與結(jié)構(gòu)強度之間的矛盾。

阻尼器的磁場強度由永磁鐵提供，一般通過兩種方式來調(diào)整阻尼力值的大?。?）設(shè)置阻磁結(jié)構(gòu)改變作用于磁流變液的磁場強度的大??；2）增減永磁鐵的數(shù)量來改變磁場的作用范圍。永磁鐵的設(shè)置或是設(shè)在工作缸外部（外置式），或是設(shè)在工作缸內(nèi)部（內(nèi)置式），現(xiàn)有技術(shù)中的有關(guān)技術(shù)存在如下問題：

一、現(xiàn)有外置式磁流變阻尼器，通過調(diào)節(jié)磁鐵數(shù)量改變磁場強度，雖能調(diào)節(jié)阻尼器參數(shù)，但其存在如下不足：

1．永磁鐵置于工作缸外，磁場透過工作缸壁厚作用于磁流變液。為了達(dá)到外置磁場對磁流變液的有效調(diào)節(jié)，必須采用薄壁結(jié)構(gòu)，這將降低阻尼器的承載力；而如需增大阻尼器的承載力，必須增大工作缸的壁厚，這又將大大降低永磁體磁環(huán)對磁流變液的作用，降低阻尼力的調(diào)節(jié)范圍；

2．永磁鐵外置于工作缸上，易導(dǎo)致在安裝時吸附于其他物體，強大的永磁體吸附力會擊碎永磁鐵本體，而且永磁鐵尺寸相對與內(nèi)置結(jié)構(gòu)的永磁鐵要大，成本增加；

二、現(xiàn)有內(nèi)置式阻尼器均存在以下一個或多個方面的不足：

1.活塞與內(nèi)管采用緊配合方式固定，承載力增大后活塞與內(nèi)管會發(fā)生相對滑動，阻尼器功能喪失；

2.為實現(xiàn)阻尼力、阻尼系數(shù)的可調(diào)節(jié)作用，均采用薄壁結(jié)構(gòu)以增強永磁鐵對磁流變液的有效作用，同時該薄壁又承載結(jié)構(gòu)作用力，而薄壁結(jié)構(gòu)強度不能滿足大承載力要求，存在既要阻尼力、阻尼系數(shù)可調(diào)節(jié)，又要實現(xiàn)大承載力的相互矛盾；

3.當(dāng)需要大承載力且調(diào)節(jié)磁場強度不需要太大時，需要使用的永磁鐵也少，則薄壁結(jié)構(gòu)下方的支撐面有限，不能保證所有薄壁結(jié)構(gòu)下方均有支撐，而缺少支撐那部分的薄壁結(jié)構(gòu)在大承載力的大壓力下會發(fā)生變形，破壞節(jié)流間隙的大??；

4.對于在整個節(jié)流間隙中未設(shè)有阻磁結(jié)構(gòu)且裝配后不能再增加永磁鐵數(shù)量的內(nèi)置永磁鐵調(diào)節(jié)桿，其阻尼力、阻尼系數(shù)調(diào)節(jié)不可行；

5.采用單出桿型，單出桿型阻尼器的弊端是拉伸和壓縮產(chǎn)生的阻尼力不對稱，增加了結(jié)構(gòu)計算的難度，由于拉伸和壓縮力值不對稱，拉壓受力不均；

6．阻尼器與結(jié)構(gòu)件的連接處未考慮因連接阻尼器兩端的結(jié)構(gòu)發(fā)生橫向偏移時阻尼器被折壞。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種具有大承載力的永磁調(diào)節(jié)式磁流變阻尼器，以克服已有技術(shù)所存在的上述不足。

為解決上述技術(shù)問題本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種大承載力永磁調(diào)節(jié)式磁流變阻尼器，包括工作缸、附缸、活塞組件和永磁組件，所述活塞組件和永磁組件安裝在工作缸內(nèi)腔，工作缸內(nèi)腔灌注磁流變液；

所述工作缸底端連接附缸，附缸另一端連接軸承耳環(huán)ⅱ；

安裝在工作缸內(nèi)腔的活塞組件包括活塞以及分別連接在活塞的左右兩端的活塞桿ⅰ和活塞桿ⅱ，所述活塞與工作缸滑動配合，從而將工作缸內(nèi)腔分隔為左腔室和右腔室，左腔室和右腔室通過活塞外圓上的密封件ⅲ進(jìn)行密閉，所述活塞桿ⅰ與工作缸頂端滑動連接并伸出工作缸頂端與軸承耳環(huán)ⅰ連接，活塞桿ⅱ通過工作缸底端導(dǎo)向并伸進(jìn)位于工作缸底端的附缸內(nèi)腔；

所述活塞中心為通孔，通孔兩端設(shè)有內(nèi)圓臺階，所述活塞桿ⅰ和活塞桿ⅱ分別與活塞兩端的內(nèi)圓臺階螺紋連接，活塞外周兩端設(shè)有外圓臺階，外圓臺階上開有供磁流變液流動的流通孔；左端外圓臺階上的流通孔一端通向通孔，另一端通向左腔室，右端外圓臺階上的流通孔一端通向通孔，另一端通向右腔室，活塞外圓開設(shè)有裝配密封件ⅲ的溝槽；

所述活塞桿ⅰ中心設(shè)有中心孔，活塞桿ⅰ與活塞連接的一端的中心設(shè)有與中心孔相通的型腔ⅰ，活塞桿ⅰ另一端設(shè)有與中心孔相通的調(diào)節(jié)腔；

所述活塞桿ⅱ外徑與活塞桿ⅰ外徑一致，活塞桿ⅱ與活塞連接的一端設(shè)有內(nèi)徑與型腔ⅰ一致的型腔ⅱ，外周設(shè)圓臺階，活塞桿ⅱ位于圓臺階左端的部位設(shè)一薄壁環(huán)，所述活塞桿ⅱ通過圓臺階上的螺紋與活塞的內(nèi)圓臺階連接，薄壁環(huán)穿過活塞中心的通孔并與活塞桿ⅰ的型腔ⅰ對接，從而使型腔ⅰ與型腔ⅱ構(gòu)成供永磁組件滑動的長型腔，薄壁環(huán)外圓周與活塞通孔內(nèi)壁之間形成與活塞兩端的流通孔相通的節(jié)流間隙；

所述永磁組件一側(cè)連接與其等徑的支撐塊，所述永磁組件和支撐塊滑動安裝在長型腔內(nèi)，活塞桿ⅰ的中心孔內(nèi)安裝調(diào)節(jié)桿，調(diào)節(jié)桿一端連接支撐塊，另一端伸到調(diào)節(jié)腔與鎖定裝置連接，通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)桿實現(xiàn)對支撐塊和永磁組件在長型腔內(nèi)的位置的調(diào)節(jié)：

調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)桿向右滑動使永磁組件全部進(jìn)入活塞桿ⅱ的型腔ⅱ時，此時支撐塊位置與節(jié)流間隙對應(yīng)，永磁組件所產(chǎn)生的磁場對節(jié)流間隙的影響最??；

調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)桿向左滑動使支撐塊全部進(jìn)入活塞桿ⅰ的型腔ⅱ時，此時永磁組件位置與節(jié)流間隙對應(yīng)，永磁組件所產(chǎn)生的磁場對節(jié)流間隙的影響最大。

進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述調(diào)節(jié)桿向左滑動使支撐塊部進(jìn)入活塞桿ⅰ的型腔ⅰ時，活塞之薄壁環(huán)由永磁組件和支撐塊共同支撐；調(diào)節(jié)桿向右滑動使永磁組件全部伸入活塞桿ⅱ的型腔ⅱ時，活塞之薄壁環(huán)由支撐塊支撐。

更進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述薄壁環(huán)與型腔ⅰ內(nèi)壁對接處設(shè)有密封件，防止磁流變液滲漏入型腔ⅰ和型腔ⅱ內(nèi)，造成活塞運動空行程。

更進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述軸承耳環(huán)ⅰ和軸承耳環(huán)ⅱ設(shè)有內(nèi)孔，內(nèi)孔安裝關(guān)節(jié)軸承。

由于采用上述結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明之一種大承載力永磁調(diào)節(jié)式磁流變阻尼器具有以下有益效果：

1．本發(fā)明之一種大承載力永磁調(diào)節(jié)式磁流變阻尼器將承載受力部位與薄壁分開，使之獨立發(fā)揮各自的優(yōu)勢，由于活塞桿ⅱ與活塞連接的一端中心設(shè)有型腔ⅱ，位于型腔處的活塞桿ⅱ外周形成一薄壁環(huán)，永磁組件與支撐塊連接并通過調(diào)節(jié)桿安裝在薄壁環(huán)圍成的長型腔內(nèi)，無論調(diào)節(jié)桿如何調(diào)節(jié)，薄壁均不會懸空變形：

調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)桿向右滑動使永磁組件全部進(jìn)入活塞桿ⅱ的型腔ⅱ時，此時支撐塊位于與節(jié)流間隙對應(yīng)部位支撐薄壁環(huán)，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)桿向左滑動使支撐塊全部進(jìn)入活塞桿ⅰ的型腔ⅱ時，此時永磁組件位于與節(jié)流間隙對應(yīng)的部位支撐薄壁環(huán)，因此既可承受較大承載力，又不會減弱永磁組件對磁流變液的磁場，使阻尼力值調(diào)節(jié)范圍增大；

2．本阻尼器采用雙出桿形式，而且活塞桿ⅱ與活塞桿ⅰ外徑一致，拉壓受力均勻，拉伸和壓縮力值對稱，不僅方便結(jié)構(gòu)受力計算，而且不會發(fā)生“壓縮時腔體壓力增大，拉壓受力不均，壓縮時腔體因活塞桿伸進(jìn)缸體內(nèi)而增大腔體內(nèi)壓造成漏油”的現(xiàn)象；

3．本阻尼器支撐塊和永磁組件與調(diào)節(jié)桿連接，通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)桿可調(diào)節(jié)支撐塊和永磁組件在長型腔內(nèi)的位置，從而實現(xiàn)裝配后的無級調(diào)節(jié)，當(dāng)工程結(jié)構(gòu)減震理論分析與實際情況存在偏差時可現(xiàn)場根據(jù)需要調(diào)節(jié)阻尼力值；調(diào)節(jié)桿外漏端帶有鎖定裝置，調(diào)節(jié)桿調(diào)節(jié)完后將被固定好，使活塞在運動中永磁組件不會發(fā)生移位，保證阻尼器參數(shù)穩(wěn)定；

4．本阻尼器設(shè)有與工作缸連接、用于容納并保護(hù)活塞桿的附缸，當(dāng)有外力作用時，使工作缸與活塞桿ⅱ形成相對運動；

5．本阻尼器在軸承耳環(huán)ⅰ和軸承耳環(huán)ⅱ安裝關(guān)節(jié)軸承，可根據(jù)實際工況滿足一定的偏轉(zhuǎn)角度，避免因結(jié)構(gòu)發(fā)生偏轉(zhuǎn)而折壞。

下面，結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明之一種大承載力永磁調(diào)節(jié)式磁流變阻尼器的技術(shù)特征作進(jìn)一步的說明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明之一種大承載力永磁調(diào)節(jié)式磁流變阻尼器結(jié)構(gòu)示意圖（剖視）；

圖2為圖1之a(chǎn)部放大圖；

圖3～圖4為活塞結(jié)構(gòu)示意圖：

圖3為主視圖，圖4為剖視圖；

圖5為活塞桿ⅰ結(jié)構(gòu)示意圖（剖視）；

圖6為活塞桿ⅱ結(jié)構(gòu)示意圖（剖視）；

圖7為活塞組件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8～圖10為永磁組件與支撐塊在長形腔內(nèi)滑動位置狀態(tài)示意圖：

圖8為狀態(tài)一：支撐塊11全部進(jìn)入活塞桿ⅰ2的型腔ⅱ21時，此時永磁組件位置與節(jié)流間隙35對應(yīng)；

圖9為狀態(tài)二：永磁組件9全部進(jìn)入活塞桿ⅱ5的型腔ⅱ51時，此時支撐塊11位置與節(jié)流間隙35對應(yīng)；

圖10為狀態(tài)三：永磁組件9和支撐塊11位于長形腔中部；

圖中：

1—軸承耳環(huán)ⅰ，2—活塞桿ⅰ，21—型腔ⅰ，22—中心孔，23—調(diào)節(jié)腔，3—活塞，31—通孔，32—流通孔，33—內(nèi)圓臺階，34—外圓臺階，35—節(jié)流間隙，36—溝槽，4—工作缸，41—左腔室，42—右腔室，5—活塞桿ⅱ，51—型腔ⅱ，52—圓臺階，53—薄壁環(huán)，6—附缸，7—軸承耳環(huán)ⅱ，8—調(diào)節(jié)桿，9—永磁組件，10—密封件，11—支撐塊，12—鎖定裝置，13—密封件ⅰ，14—密封件ⅱ，15—密封件ⅲ，16—關(guān)節(jié)軸承。

具體實施方式

一種大承載力永磁調(diào)節(jié)式磁流變阻尼器，包括工作缸4、附缸6、活塞組件和永磁組件9，所述活塞組件和永磁組件安裝在工作缸內(nèi)腔，工作缸內(nèi)腔灌注磁流變液；所述工作缸4底端連接附缸6，附缸另一端連接軸承耳環(huán)ⅱ7；

安裝在工作缸4內(nèi)腔的活塞組件包括活塞3以及分別連接在活塞左右兩端的活塞桿ⅰ2和活塞桿ⅱ5，所述活塞與工作缸4滑動配合，從而將工作缸4內(nèi)腔分隔為左腔室41和右腔室42，左腔室41和右腔室42通過活塞外圓上的密封件ⅲ15進(jìn)行密閉，所述活塞桿ⅰ2左端與工作缸頂端滑動連接并伸出工作缸頂端與軸承耳環(huán)ⅰ1連接，活塞桿ⅱ5右端與工作缸底端滑動連接并伸出工作缸底端伸進(jìn)附缸6內(nèi)腔；

所述活塞中心為通孔31，通孔兩端設(shè)有內(nèi)圓臺階33，所述活塞桿ⅰ2和活塞桿ⅱ5分別通過螺紋活塞兩端的內(nèi)圓臺階33連接，活塞外周兩端設(shè)有外圓臺階34，外圓臺階上開有供磁流變液流動的流通孔32；左端外圓臺階上的流通孔一端通向通孔31，另一端通向左腔室41，右端外圓臺階上的流通孔一端通向通孔31，另一端通向右腔室42，活塞外圓開設(shè)有裝配密封件ⅲ15的溝槽36；

所述活塞桿ⅰ2中心設(shè)有中心孔22，活塞桿ⅰ2與活塞連接的一端（右端）的中心設(shè)有與中心孔22和活塞通孔31相通的型腔ⅰ21，活塞桿ⅰ2另一端（左端）設(shè)有與中心孔22相通的調(diào)節(jié)腔23；

所述活塞桿ⅱ5外徑與活塞桿ⅰ2外徑一致，活塞桿ⅱ5與活塞連接的一端（左端）設(shè)有內(nèi)徑與型腔ⅰ21一致的型腔ⅱ51，外周設(shè)圓臺階52，活塞桿ⅱ位于圓臺階52左端的部位設(shè)一長形薄壁環(huán)53，所述活塞桿ⅱ通過圓臺階52上的螺紋與活塞的內(nèi)圓臺階33連接，使薄壁環(huán)53穿過活塞中心的通孔31并與活塞桿ⅰ2的型腔ⅰ21對接，從而使型腔ⅰ21與型腔ⅱ51構(gòu)成供永磁組件9滑動的長型腔，薄壁環(huán)外圓周與活塞通孔31內(nèi)壁之間形成與活塞兩端的流通孔32相通的節(jié)流間隙35；

所述永磁組件9左側(cè)連接與其等徑的支撐塊11，所述永磁組件和支撐塊滑動安裝在長型腔內(nèi)，活塞桿ⅰ2的中心孔22內(nèi)安裝調(diào)節(jié)桿8，調(diào)節(jié)桿一端（右端）連接支撐塊和永磁組件，另一端（左端）伸到調(diào)節(jié)腔23與鎖定裝置12連接，通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)桿可調(diào)節(jié)支撐塊11和永磁組件9在長型腔內(nèi)的位置：

調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)桿向右滑動使永磁組件9全部進(jìn)入活塞桿ⅱ5的型腔ⅱ51時，此時支撐塊11位置與節(jié)流間隙35對應(yīng)，永磁組件所產(chǎn)生的磁場對節(jié)流間隙的影響最??；

調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)桿向左滑動使支撐塊11全部進(jìn)入活塞桿ⅰ2的型腔ⅱ21時，此時永磁組件位置與節(jié)流間隙35對應(yīng)，永磁組件所產(chǎn)生的磁場對節(jié)流間隙的影響最大。

所述調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)桿向左滑動使支撐塊11全部進(jìn)入活塞桿ⅰ2的型腔ⅰ21時，活塞之薄壁環(huán)53由永磁組件和支撐塊11共同支撐；調(diào)節(jié)桿向右滑動使永磁組件全部伸入活塞桿ⅱ5的型腔ⅱ51時，活塞之薄壁環(huán)53由支撐塊11支撐。

所述薄壁環(huán)53與型腔ⅰ21內(nèi)壁對接處設(shè)有密封件10，防止磁流變液滲漏入型腔ⅰ21和型腔ⅱ51內(nèi)，造成活塞運動空行程；

所述活塞桿ⅰ2左端與工作缸頂端滑動連接部位設(shè)密封件ⅰ13，活塞桿ⅱ5右端與工作缸底端滑動連接部位設(shè)密封件ⅱ14。

所述軸承耳環(huán)ⅰ1和軸承耳環(huán)ⅱ7設(shè)有內(nèi)孔，內(nèi)孔安裝關(guān)節(jié)軸承16，即保證阻尼器與結(jié)構(gòu)物連接的緊湊，又滿足連接阻尼器兩端的結(jié)構(gòu)發(fā)生橫向偏移時阻尼器可實現(xiàn)一定的偏轉(zhuǎn)角度，保證阻尼器不被折壞。

工作原理

由于磁流變液在磁場的作用下可以在瞬間由液態(tài)變?yōu)轭惞虘B(tài)，磁流變液的剪切強度也因此變強，利用該原理，通過在阻尼器的活塞中開設(shè)節(jié)流槽，并在內(nèi)管中放置永磁鐵，當(dāng)活塞運動迫使磁流變液從節(jié)流槽內(nèi)，經(jīng)高壓腔流入低壓腔時，在磁場的作用下其阻尼力較沒有磁場的情況下增大，如改變磁場強度及作用范圍，則可改變阻尼力的大小，從而實現(xiàn)阻尼力的調(diào)節(jié)作用。

當(dāng)活塞3運動時，活塞3將工作缸4腔體分為兩個腔室，磁流變液隨活塞3運動中從高壓腔（右腔室42）通過流通孔32流入節(jié)流間隙35，再流入低壓腔（左腔室41），期間發(fā)生壓力損失，并在流動中因經(jīng)過節(jié)流間隙時受到永磁組件的作用，損失耗散能量，即產(chǎn)生阻尼。

所述永磁組件9與支撐塊1連接在調(diào)節(jié)桿8上，通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)桿8位置帶動永磁組件9向右移動，當(dāng)永磁組件9進(jìn)入型腔ⅱ51時，磁場強度減弱，磁流變液的剪切屈服強度降低；永磁組件從型腔ⅱ伸出時作用于環(huán)形節(jié)流間隙的磁場逐漸增強，支撐塊11完全進(jìn)入活塞桿ⅰ的型腔21端部時達(dá)到最強，使阻尼器在同等速度下達(dá)到最大阻尼力值；調(diào)節(jié)桿8外漏端帶有鎖定裝置12，調(diào)節(jié)桿8調(diào)節(jié)完后將被固定好，使活塞3在運動中永磁組件9不會發(fā)生移位，保證阻尼器參數(shù)穩(wěn)定。

內(nèi)置于活塞桿ⅰ2與活塞桿ⅱ5型腔中的永磁組件，其作用一是改變磁流變液的特性，同時又承受工作缸內(nèi)部壓強產(chǎn)生的壓力，由于支撐塊11與永磁鐵9在移動過程中始終支撐活塞桿ⅱ5的薄壁環(huán)，使之不出現(xiàn)懸空空間，避免活塞桿ⅱ5的薄壁環(huán)變形。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施只局限于此，對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，做出簡單推演或替換，上述機構(gòu)都應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。