具備高頻抗沖及低頻減振特性的擠壓型智能隔震器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明主要涉及結構隔震減振技術領域，尤其是涉及一種基于磁流變材料，具備高頻抗沖及低頻減振特性的擠壓型智能可調(diào)隔震器。
【背景技術】
[0002]隔震技術作為“以柔克剛，隔震消能”的結構振動控制新途徑之一，具有技術簡單、造價低、性能可靠的優(yōu)點，是國內(nèi)外研宄和應用最早的抗震減振方法，隔震裝置在應用中取得了良好效果，但所暴露出來的問題不容忽略。如:隔震體系主要依賴橡膠隔震層的柔韌性，對結構的位移響應和加速度響應不易同時控制；傳統(tǒng)基礎隔震技術仍屬于被動控制技術，其性能較為單一，適應性不強，出力不可控，其減振效果明顯依賴于輸入激勵的頻譜特性和結構的動態(tài)特性，適用激勵范圍窄；在低頻振動及高頻沖擊等惡劣環(huán)境激勵下不能進行有效的隔震減振。
[0003]磁流變膠(Magnetorheological Gel，簡稱MRG)和磁流變彈性體(Magnetorheological Elastomer,簡稱MRE)均是性能優(yōu)異的智能材料，最突出的特征是它的力學性能、電學性能等可以由磁場控制，其磁場可控的性能稱為磁流變效應。MRG是將磁性顆粒分散到凝膠基體中，形成一個性能較MRF更為穩(wěn)定的膠狀體系，克服了磁流變液(Magnetorheologcal Fluid，簡稱MR)的沉降問題。MRE是將微米級的鐵磁性顆粒散布在高分子聚合物(如橡膠)中固化形成有序結構，它兼有MR材料和彈性體的優(yōu)點，又克服了 MR沉降、穩(wěn)定性差等缺點。磁流變智能材料的優(yōu)異性能使得它非常適用于主動、半主動控制裝置，從而實現(xiàn)隔震減振器件的智能調(diào)控。
[0004]很多科研部門和研宄機構對智能隔震器進行了探索和研宄，國內(nèi)專利:CN200910062822.1公開的“自適應調(diào)節(jié)剪切性能的疊層型智能隔震支座”、CN201120409690.8公開的“智能隔震橡膠支座”、CN201310600630.8公開的“一種新型智能隔震橡膠支座”等，它們中部分裝置克服了傳統(tǒng)隔震器的缺點，但是有些采用的材料是傳統(tǒng)橡膠，利用敏感元件及外部智能測試方法進行隔震器集中監(jiān)測和自動監(jiān)測，實現(xiàn)開環(huán)的智能隔震；有些采用MRE智能材料，利用勵磁線圈產(chǎn)生磁場進行激勵的方法對隔震器進行閉環(huán)實時控制，但是主要還是采用疊層MRE的剪切模式實現(xiàn)智能出力。這些設計的隔震器要么沒有真正實現(xiàn)閉環(huán)的智能控制，要么存在不適應振動頻率相差較大惡劣激勵環(huán)境的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]技術問題:針對現(xiàn)有技術存在的技術問題，本發(fā)明涉及一種統(tǒng)一了低頻地震及高頻沖擊不同激勵進行隔震減振的智能隔震器，克服了傳統(tǒng)橡膠隔震器出力調(diào)節(jié)范圍有限、出力不可控的缺陷；與現(xiàn)有智能隔震器相比，本發(fā)明適用激勵范圍寬，對于高、低頻不同激勵均可有效進行隔震減振，擠壓型設計使其具有低頻激勵下出力更大的特點。
[0006]技術方案:
[0007]一種具備高頻抗沖及低頻減振特性的擠壓型智能隔震器，包括上蓋板、MRG磁軛棒、MRG工作盤、MRG底盤、MRG工作缸、支撐盤、MRE磁軛棒、下蓋板、內(nèi)襯缸、MRE支撐缸、MRG勵磁線圈、限位擋環(huán)、磁流變膠MRG、擠壓式極板環(huán)、環(huán)狀磁流變彈性體MRE、MRE勵磁線圈及圓形橡膠墊片；上蓋板、MRG磁軛棒、MRG工作盤、MRG底盤、MRG工作缸、MRG勵磁線圈、限位擋環(huán)、磁流變膠MRG組合成MRG高頻工作部分，結構形式如圖2所示；支撐盤、MRE磁軛棒、下蓋板、內(nèi)襯缸、MRE支撐缸、擠壓式極板環(huán)、環(huán)狀磁流變彈性體MRE及MRE勵磁線圈組合成MRE低頻工作部分，結構形式如圖3所示；上蓋板與限位擋環(huán)通過螺栓連接；上蓋板與MRG工作盤通過MRG磁軛棒連接；MRG底盤與MRG工作缸通過螺栓連接；圓形橡膠墊片與MRG底盤、支撐盤兩者均通過膠結方式連接；支撐盤與下蓋板通過MRE磁軛棒連接；下蓋板與MRE支撐缸通過螺栓連接；內(nèi)襯缸、擠壓式極板環(huán)、環(huán)狀磁流變彈性體MRE及MRE支撐缸通過硫化方式處理成擠壓型MRE整體，擠壓式極板環(huán)結構形式如圖4所示；MRG高頻工作部分和MRE低頻工作部分共同組成本發(fā)明的具備高頻抗沖及低頻減振特性的擠壓型智能隔震器；上蓋板、MRG磁軛棒、MRG工作盤、MRG底盤、MRG工作缸組成MRG磁場閉合回路，由MRG勵磁線圈(11)激勵產(chǎn)生磁場，如圖5上部回路所示；支撐盤、MRE磁軛棒、下蓋板、內(nèi)襯缸、MRE支撐缸、擠壓式極板環(huán)組成MRE磁場閉合回路，由MRE勵磁線圈(20)激勵產(chǎn)生磁場，如圖5下部回路所示。
[0008]MRG工作盤與MRG底盤之間的間隙即為MRG工作通道，內(nèi)部充滿磁流變膠MRG，為保證磁路并減少磁漏，在MRG勵磁線圈周圍布置MRG隔磁銅環(huán)，MRG隔磁銅環(huán)與MRG工作缸之間也充滿磁流變膠MRG，上蓋板與MRG工作缸之間設置O型密封圈。在水平向高頻小位移激勵時，上蓋板、MRG磁軛棒、MRG工作盤、MRG勵磁線圈、限位擋環(huán)和MRG隔磁銅環(huán)組成的整體受力機構與MRG底盤、MRG工作缸兩者組成的受力機構之間發(fā)生水平向小位移錯動，同時磁流變膠MRG在MRG工作通道中被擠壓流動。MRG勵磁線圈兩端穿過MRG導線孔與外部電源連接，通過調(diào)節(jié)MRG勵磁線圈中電流改變MRG工作通道中磁流變膠MRG的“硬化磁流變效應，從而表現(xiàn)可調(diào)的抗沖擊能力，調(diào)節(jié)能力的大小由MRG勵磁線圈中通入電流大小決定。
[0009]在水平向低頻大位移激勵時，MRG工作盤與MRG工作缸內(nèi)側接觸，限位擋環(huán)與MRG工作缸外側接觸，MRG高頻工作部分形成一個受力整體機構，隨著位移增大，MRG底盤與支撐盤之間發(fā)生錯動，并對圓形橡膠墊片施加水平向剪切力，MRG高頻工作部分的MRG底盤、MRG工作缸與內(nèi)襯缸內(nèi)側接觸，并傳遞水平力。支撐盤、MRE磁軛棒、下蓋板、內(nèi)襯缸、MRE支撐缸、擠壓式極板環(huán)組成MRE磁場閉合回路，為保證磁路并減少磁漏，在MRE勵磁線圈周圍布置下盤隔磁銅環(huán)，并設置環(huán)狀隔磁間隙，由MRE勵磁線圈激勵產(chǎn)生磁場。內(nèi)襯缸、擠壓式極板環(huán)、環(huán)狀磁流變彈性體MRE及MRE支撐缸通過硫化方式處理成擠壓型MRE整體，在擠壓型MRE整體上部布置MRE柔性保護環(huán)片，下部設置MRE隔磁支撐片。內(nèi)襯缸外側水平向擠壓該擠壓型MRE，從而傳遞水平力。MRE勵磁線圈兩端穿過MRE導線孔與外部電源連接，通過調(diào)節(jié)MRE勵磁線圈中電流改變擠壓式極板環(huán)之間環(huán)狀磁流變彈性體MRE的“硬化磁流變效應，從而表現(xiàn)上述水平力的智能調(diào)節(jié)，實現(xiàn)可調(diào)的減振能力，調(diào)節(jié)能力的大小由MRE勵磁線圈中通入電流大小決定。最終實現(xiàn)隔震器的智能高頻抗沖及低頻減振。
[0010]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0011]1、本發(fā)明針對現(xiàn)有隔震器在振動頻率相差較大的低頻振動及高頻沖擊等惡劣環(huán)境激勵下不能進行有效的隔震減振的缺陷，采用阻尼可調(diào)性能優(yōu)異的MRG材料和剛度可調(diào)同時可保持彈性體的優(yōu)點的MRE材料，分別設計適用高頻抗沖擊的MRG高頻工作部分和適用低頻減振的MRE低頻工作部分。MRG高頻工作部分和MRE低頻工作部分共同組成本發(fā)明的智能隔震器，從而適用激勵范圍寬，同時具備高頻抗沖及低頻減振的優(yōu)點。
[0012]2、本發(fā)明針對現(xiàn)有被動隔震器采用橡膠材料、高阻尼材料傳統(tǒng)材料，其控制技術性能單一、適應性不強、出力調(diào)節(jié)范圍有限、出力不可控，并且其減振效果明顯依賴于輸入激勵的頻譜特性和結構的動態(tài)特性，適用激勵范圍窄的缺陷，采用MRG和MRE智能材料，利用勵磁線圈產(chǎn)生磁場進行激勵的方法對隔震器實現(xiàn)真正閉環(huán)智能控制。
[0013]3、本發(fā)明針對現(xiàn)有MRE智能隔震器采用疊層型而出力不夠大，并且最大阻尼力不能隨位移增大而相應增大的問題，采用擠壓型方式可使隔震器低頻激勵下的出力在位移增大時迅速增大，其出力明顯更為優(yōu)異。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的結構示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明隔震器的MRG高頻工作部分示意圖；
[0016]圖3為本發(fā)明隔震器的MRG高頻工作部分示意圖；
[0017]圖4為本發(fā)明隔震器的擠壓式極板環(huán)示意圖；
[0018]圖5為本發(fā)明隔震器磁路不意圖。
[0019]圖中:
[0020]1-上蓋板15- MRG隔磁銅環(huán)
[0021]2- MRG磁軛棒16-擠壓式極板環(huán)
[0022]3- MRG工作盤17-環(huán)狀磁流變彈性體MRE
[0023]4- MRG底盤18- MRE柔性保護環(huán)片
[0024]5- MRG工作缸19-下盤隔磁銅環(huán)
[0025]6-支撐盤20- MRE勵磁線圈
[0026]7- MRE磁輒棒21-環(huán)狀隔磁間隙
[0027]8-下蓋板22- MRE隔磁支撐片
[0028]9-內(nèi)襯缸23-圓形橡膠墊片
[0029]10- MRE支撐缸24- O型密封圈
[0030]11- MRG勵磁線圈25- MRG導線孔
[0031]12- MRG工作通道26- MRE導線孔
[0032]13-限位擋環(huán)27- MRG高頻工作部分
[0033]14-磁流變膠MRG28-