【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及阻尼器领域，尤其涉及一种半主动分级耗能变刚度阻尼器。
技术介绍
0、技术背景
1、土木工程结构与机械设备普遍存在着振动问题，振动是由地震、风、设备运行等外力引起的，过大的振动会影响土木工程结构与机械设备的正常使用，甚至可能导致它们的破坏。为了减轻振动，可以采用阻尼器进行减振耗能，但是，大多数阻尼器的减振耗能效率不是很高，且多为被动型阻尼器，而外力的频率和幅值通常是变化的，采用被动型阻尼器无法在较宽频率范围发挥作用。另外，随着社会的进步和科技的发展，在各种领域中，所使用的机械设备在朝着高精度，高稳定性，高速发展，但是传统阻尼器减振方式太过单一，仅仅通过元件的非弹性形变的恢复来进行减振，这样不仅使用元件的耗损度较高，而且减振耗能的效果较差，并且无法进行控制，为了进一步加强减振效果，精细控制减振的程度，需要有一种半主动分级耗能变刚度阻尼器来满足土木工程结构和机械设备的阻尼器需求。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种可以根据外力的变化进行智能调节的半主动分级耗能变刚度阻尼器，用于土木工程结构和机械设备的减振耗能，该阻尼器采用复合耗能技术，分级耗能，且具备变刚度的特性，适用于各种频率范围，可进一步加强减振效果，精细控制减振的程度。
2、为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
3、一种半主动分级耗能变刚度阻尼器，包括壳体，所述壳体的内表面涂有电涂层，所述壳体的底部固定设置有第一永磁体，所述壳体的上端开口
4、优选地，所述调谐质量阻尼装置包括第二永磁体和空心弹簧，所述第二永磁体与第一永磁体磁极相同，所述空心弹簧内部充有电流变液体，所述空心弹簧上端穿过黑箱与所述控制系统连接，下端与所述第二永磁体连接，所述空心弹簧内部的电流变液体通过导线与所述控制系统形成回路。
5、优选地，所述承重钢管贯穿所述第二永磁体。
6、优选地，所述控制系统包括压敏传感器、ad模块、51单片机、da模块、放大电路，所述压敏传感器设置于所述黑箱内腔上表面，用于将所受弹力转化为电信号，所述ad模块用于接收所述压敏传感器发出的电信号，并将所述压敏传感器发出的电信号转化为数字信号，所述51单片机用于接收并调节ad模块发出的数字信号，所述da模块用于接收所述51单片机调节后的数字信号，并将51单片机调节后的数字信号处理为电信号，所述放大电路用于接收并放大da模块发出的电信号，所述空心弹簧内部的电流变液体通过导线与所述放大电路构成回路。
7、优选地，所述压电材料为单晶材料或陶瓷材料。
8、优选地，所述单晶材料为水晶、铌酸锂、铌锌酸铅-钛酸铅中的一种。
9、优选地，所述陶瓷材料为锆钛酸铅、pzt-4、pzt-5、pzt-8、pzt-6、铌镁锆钛酸铅、铌锌酸铅钛酸铅、铌镍酸铅钛酸铅中的一种。
10、优选地，所述黑箱的材质为聚四氟乙烯。
11、进一步地，所述壳体外部设置有保护壳。
12、优选地，所述保护壳的材质为钢铁、塑料、碳纤维中的一种。
13、与现有阻尼器相比，本专利技术的优点是：
14、(1)本专利技术采用复合耗能技术，拓展耗能途径。传统阻尼器减振的方式较为单一，仅仅依赖非弹性变形来消耗能量，而本专利技术具有特殊的分级减振结构，内部含有电流变液体的空心弹簧与第二永磁体形成主动变频的磁空心弹簧调谐质量阻尼装置，外力较小时，第一永磁体周围的电流变液体通过消耗电涂层传导的电能达到耗能的目的，外力较大时，除了第一永磁体周围的电流变液体耗能外，调谐质量阻尼装置也同时耗能，起到抑制主结构振动的作用，提高阻尼器减振的能力。
15、(2)本专利技术通过黑箱中的控制系统实现半主动变频传导电能，能够达到控制减振效果的作用，控制系统通过压敏传感器，ad模块，51单片机，da模块以及放大电路实现根据所受外力半主动变频，可人为改变外力或是黑箱中的电压频率，从而调节减振，使本专利技术能在更多的设备中应用，满足更多需求。
16、(3)本专利技术选用mfc能量收集装置和压电材料，对压力的感知更为敏感，能更精确的调节减振的效果，提高了阻尼器的利用率。
17、(4)本专利技术结构简单，且能根据具体需要进行材料的变动更换，调节减振效果，节省了需要依据不同情况更换阻尼器的成本，使用寿命长。
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1.一种半主动分级耗能变刚度阻尼器，其特征在于，包括壳体(5)，所述壳体(5)的内表面涂有电涂层，所述壳体的底部固定设置有第一永磁体(7)，所述壳体(5)的上端开口处设置有MFC能量收集装置(2)，所述MFC能量收集装置(2)侧壁一周与所述电涂层接触，所述MFC能量收集装置(2)上端固定设置有压电材料(1)，下端设置有黑箱(9)，所述黑箱(9)与所述第一永磁体(7)之间设置有承重钢管(3)和调谐质量阻尼装置，所述承重钢管(3)的上端与所述黑箱(9)固定连接，下端与第一永磁体(7)固定连接，所述黑箱(9)内设置有控制系统，所述调谐质量阻尼装置上端穿过所述黑箱(9)与所述控制系统电连接，所述第一永磁体(7)与所述壳体(5)构成的空间内加有电流变液体。
2.根据权利要求1所述的半主动分级耗能变刚度阻尼器，其特征在于，所述调谐质量阻尼装置包括第二永磁体(6)和空心弹簧(4)，所述第二永磁体(6)与第一永磁体(7)磁极相同，所述空心弹簧(4)内部充有电流变液体，所述空心弹簧(4)上端穿过黑箱(9)与所述控制系统连接，下端与所述第二永磁体(6)连接，所述空心弹簧内部的电流变液体通
3.根据权利要求2所述的半主动分级耗能变刚度阻尼器，其特征在于，所述承重钢管(3)贯穿所述第二永磁体(6)。
4.根据权利要求2所述的半主动分级耗能变刚度阻尼器，其特征在于，所述控制系统包括压敏传感器、AD模块、51单片机、DA模块、放大电路，所述压敏传感器设置于所述黑箱内腔上表面，用于将所受弹力转化为电信号，所述AD模块用于接收所述压敏传感器发出的电信号，并将所述压敏传感器发出的电信号转化为数字信号，所述51单片机用于接收并调节AD模块发出的数字信号，所述DA模块用于接收所述51单片机调节后的数字信号，并将51单片机调节后的数字信号处理为电信号，所述放大电路用于接收并放大DA模块发出的电信号，所述空心弹簧(4)内部的电流变液体通过导线(11)与所述放大电路构成回路。
5.根据权利要求1所述的半主动分级耗能变刚度阻尼器，其特征在于，所述压电材料(1)为单晶材料或陶瓷材料。
6.根据权利要求5所述的半主动分级耗能变刚度阻尼器，其特征在于，所述单晶材料为水晶、铌酸锂、铌锌酸铅-钛酸铅中的一种。
7.根据权利要求5所述的半主动分级耗能变刚度阻尼器，其特征在于，所述陶瓷材料为锆钛酸铅、PZT-4、PZT-5、PZT-8、PZT-6、铌镁锆钛酸铅、铌锌酸铅钛酸铅、铌镍酸铅钛酸铅中的一种。
8.根据权利要求1所述的半主动分级耗能变刚度阻尼器，其特征在于，所述黑箱(9)的材质为聚四氟乙烯。
9.根据权利要求1所述的半主动分级耗能变刚度阻尼器，其特征在于，所述壳体外部设置有保护壳(10)。
10.根据权利要求9所述的半主动分级耗能变刚度阻尼器，其特征在于，所述保护壳(10)的材质为钢铁、塑料、碳纤维中的一种。
...【技术特征摘要】
1.一种半主动分级耗能变刚度阻尼器，其特征在于，包括壳体(5)，所述壳体(5)的内表面涂有电涂层，所述壳体的底部固定设置有第一永磁体(7)，所述壳体(5)的上端开口处设置有mfc能量收集装置(2)，所述mfc能量收集装置(2)侧壁一周与所述电涂层接触，所述mfc能量收集装置(2)上端固定设置有压电材料(1)，下端设置有黑箱(9)，所述黑箱(9)与所述第一永磁体(7)之间设置有承重钢管(3)和调谐质量阻尼装置，所述承重钢管(3)的上端与所述黑箱(9)固定连接，下端与第一永磁体(7)固定连接，所述黑箱(9)内设置有控制系统，所述调谐质量阻尼装置上端穿过所述黑箱(9)与所述控制系统电连接，所述第一永磁体(7)与所述壳体(5)构成的空间内加有电流变液体。
2.根据权利要求1所述的半主动分级耗能变刚度阻尼器，其特征在于，所述调谐质量阻尼装置包括第二永磁体(6)和空心弹簧(4)，所述第二永磁体(6)与第一永磁体(7)磁极相同，所述空心弹簧(4)内部充有电流变液体，所述空心弹簧(4)上端穿过黑箱(9)与所述控制系统连接，下端与所述第二永磁体(6)连接，所述空心弹簧内部的电流变液体通过导线(11)与所述控制系统形成回路。
3.根据权利要求2所述的半主动分级耗能变刚度阻尼器，其特征在于，所述承重钢管(3)贯穿所述第二永磁体(6)。
4.根据权利要求2所述的半主动分级耗能变刚度阻尼器，其特征在于，所述控制系统包括压敏传感器、ad模块、51...
【专利技术属性】
技术研发人员：傅博，李雨欣，夏丹蕙，王悦，曹伊晨，张嘉驰，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：
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