一种变阻尼竖向减振缓冲装置

1.本发明涉及领域，具体涉及一种变阻尼竖向减振缓冲装置。


背景技术：

2.随着我国经济水平的快速发展，高层楼房、工业厂房等建筑物的数量日益增多，同时机械设备、高速铁路在日常生活中的应用也逐渐广泛，但这些机械设备、高速铁路造成的振动和噪声会对建筑物造成无法忽略的影响，并极大降低人民居住的舒适度；多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料，蜂窝多孔材料具有平面内的二维单元阵列和平面外的平行堆叠，以及周期性拓扑分布的特征，比其基体材料具有更高的孔隙率和更低的质量密度，具有很高的比刚度、比强度和比吸能；空气弹簧是在可伸缩的密闭容器中充以压缩空气，利用空气弹性作用的弹簧，其由橡胶气囊和密闭在其中的压缩空气组成，具有低频大阻尼值、高频小阻尼值的特点；目前用于隔振的装置种类很多例如减震器，该类装置只能阻隔较窄频率范围的振动，导致其减振效果非常有限。


技术实现要素：

3.为解决以上技术问题，本发明的主要目的是提供一种变阻尼竖向减振缓冲装置，本发明不仅兼具蜂窝结构和空气弹簧的优点，还利用了竖向振动荷载产生的非持续性流体冲击力以及外部空间压力激发出空气弹簧的宽频减振能力，使本装置整体响应频率发生改变，从而衰减不同频率的振动能量，达到降低机械设备、高速铁路振动等因素对建筑结构的不利影响。
4.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以解决。
5.一种变阻尼竖向减振缓冲装置，包括上部腔壳、下部腔壳，其特征在于：所述下部腔壳内腔设置有粘滞液，所述下部腔壳的上表面中心位置连通设置有喷口朝上的喷管，所述喷管的上端开口处伸入所述上部腔壳的底部且两者相连通；所述上部腔壳内水平设置有环形的蜂窝减振结构体，所述蜂窝减振结构体的中间部分围成上部腔体，上部腔体的中心位置设置有空气弹簧，所述空气弹簧的上端面与所述上部腔壳的上端面内壁固定连接，所述空气弹簧的周向均固定连接有若干横向弹簧，每个所述横向弹簧的另一端均与所述蜂窝减振结构体的内侧壁固定连接；所述上部腔壳与所述下部腔壳之间设置有若干竖向温控记忆合金弹簧，每个所述竖向温控记忆合金弹簧的上下两端均通过导热垫片与所述上部腔壳下端外壁和所述下部腔壳上端外壁固定连接。
6.进一步地，所述蜂窝减振结构体截面形状为环形，所述蜂窝减振结构体包含多个水平堆叠的呈环形分布的单胞，每个单胞的纵截面为正六边形，相邻的单胞的壁上设置有多个孔；所述蜂窝减振结构体内下半部分填充有粘滞液。
7.进一步地，所述上部腔壳的水平截面形状为圆形或椭圆形；所述下部腔壳的水平截面形状为圆形或椭圆形。
8.进一步地，所述喷管由若干个由下到上尺寸逐渐递减的橡胶圈体连接而成，且最
下部的橡胶圈体与所述下部腔壳连通。
9.进一步地，所述空气弹簧包含多个从上至下依次堆叠的气囊，相邻的气囊之间固定连接，最上方的气囊的顶部与所述上部腔壳的顶壁固定连接，中部的其中一个气囊的周向与蜂窝减振结构体内壁之间通过若干所述横向弹簧连接。
10.进一步地，所述空气弹簧内部气体为压缩空气。
11.进一步地，所述空气弹簧内部气体为阻燃惰性气体。
12.进一步地，所述上部腔壳、下部腔壳、蜂窝减振结构体材质为橡胶；所述横向弹簧的材质为碳素钢；所述导热垫片的材质为铜。
13.本发明技术方案不仅兼具蜂窝结构和空气弹簧的优点，还利用了竖向振动荷载产生的非持续性流体冲击力以及外部空间压力激发出空气弹簧的宽频减振能力，使本装置整体响应频率发生改变，从而衰减不同频率的振动能量，达到降低机械设备、高速铁路振动等因素对建筑结构的不利影响。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
15.图1为本发明的部分剖视结构示意图；
16.图2为本发明蜂窝减振结构体内单胞竖切截面结构示意图。
17.在以上图中：1、上部腔壳；2、下部腔壳；3、粘滞液；4、喷管；5、蜂窝减振结构体；6、空气弹簧；7、横向弹簧；8、竖向温控记忆合金弹簧；9、导热垫片。
具体实施方式
18.为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
19.在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
20.参考图1和图2，一种变阻尼竖向减振缓冲装置，包括上部腔壳1、下部腔壳2，所述下部腔壳2内腔设置有粘滞液3，所述下部腔壳2的上表面中心位置连通设置有喷口朝上的喷管4，喷管4与下部腔壳2通过紧密粘结的方式进行固定，所述喷管4的上端开口处伸入所述上部腔壳1的底部且两者相连通，喷管4与上部腔壳1通过紧密粘结的方式进行固定；所述上部腔壳1内水平设置有环形的蜂窝减振结构体5，所述蜂窝减振结构体5的中间部分围成上部腔体，上部腔体的中心位置设置有空气弹簧6，所述空气弹簧6的上端面与所述上部腔壳1的上端面内壁固定连接，所述空气弹簧6的周向均固定连接有若干横向弹簧7，每个所述横向弹簧7的另一端均与所述蜂窝减振结构体5的内侧壁固定连接；所述上部腔壳1与所述下部腔壳2之间设置有若干竖向温控记忆合金弹簧8，每个所述竖向温控记忆合金弹簧8的上下两端均通过导热垫片9与所述上部腔壳1下端外壁和所述下部腔壳2上端外壁固定连
接，导热垫片9与竖向温控记忆合金弹簧8通过焊接进行固定。
21.以上实施例中，竖向振动荷载使上部腔壳1产生变形，消耗一部分能量，而后振动荷载通过上部腔壳1传递至蜂窝减振结构体5，振动在蜂窝减振结构体5内部传播导致其发生变形，进一步消耗能量，上部腔壳1的振动荷载传递至竖向温控记忆合金弹簧8，导致竖向温控记忆合金弹簧8产生变形并消耗能量，振动荷载再通过竖向温控记忆合金弹簧8传递至下部腔壳2，使下部腔壳2变形并消耗能量，下部腔壳2的变形使粘滞液3受到挤压，进而克服重力通过喷管4的上喷口喷入上部腔体中消耗能量，同时粘滞液3喷射的冲击力会使空气弹簧6发生变形消耗能量，与空气弹簧6连接的横向弹簧7在压力的作用下也会发生变形从而挤压蜂窝减振结构体5发生变形，进一步消耗能量，此过程中由于振动会导致上部腔壳1内和下部腔壳2内的粘滞液3温度升高，粘滞液3产生的热量先分别传递至上部腔壳1和下部腔壳2，再通过上部腔壳1和下部腔壳2传递至导热垫片9处，竖向温控记忆合金弹簧8两端粘接的导热垫片9温度升高促使竖向温控记忆合金弹簧8复位，从而带动本装置其余部分复位，在整个过程中由于非持续性流体冲击力以及外部空间压力的条件激发出空气弹簧6的宽频缓冲减振能力，配合蜂窝减振结构体5在振动荷载作用下不断发生变形，使本装置整体的响应频率发生改变，从而衰减不同频率的振动能量。
22.进一步地，参考图1和图2，所述蜂窝减振结构体5截面形状为环形，所述蜂窝减振结构体5包含多个水平堆叠的呈环形分布的单胞，每个单胞的纵截面为正六边形，相邻的单胞的壁上设置有多个孔；所述蜂窝减振结构体5内下半部分填充有粘滞液3。
23.以上实施例中，由于蜂窝减振结构体5内部有粘滞液3，在振动荷载的作用下粘滞液3碰撞蜂窝减振结构体5单胞内壁并通过微小的孔通道流至相邻单胞内来消耗能量。
24.进一步地，参考图1，所述上部腔壳1的水平截面形状为圆形或椭圆形；所述下部腔壳2的水平截面形状为圆形或椭圆形。
25.以上实施例中，通过限定上部腔壳1和下部腔壳2的形状，能够配合蜂窝减振结构体5的形状提高减振耗能的效果。
26.进一步地，参考图1，所述喷管4由若干个由下到上尺寸逐渐递减的橡胶圈体连接而成，且最下部的橡胶圈体与所述下部腔壳2连通。
27.以上实施例中，喷管4为中空的橡胶圈体管，能够连通上部腔壳1和下部腔壳2，通过限定喷管4由若干个由下到上尺寸逐渐递减的橡胶圈体连接而成，使得喷管4的开口喷头部分较小，使得粘滞液3上移时具有较大的冲击力。
28.进一步地，参考图1，所述空气弹簧6包含多个从上至下依次堆叠的气囊，相邻的气囊之间固定连接，最上方的气囊的顶部与所述上部腔壳1的顶壁固定连接，中部的其中一个气囊的周向与蜂窝减振结构体5内壁之间通过若干所述横向弹簧7连接。
29.以上实施例中，具体的，每个所述横向弹簧7与所述空气弹簧6的气囊外最大直径外端处连接，通过限定每个横向弹簧7与所述空气弹簧6的气囊外最大直径外端处连接，能够实现空气弹簧6形变后，会带动横向弹簧7给与蜂窝减振结构体5变形的力，而通过限定后会使得该力变得最大。
30.进一步地，参考图1，所述空气弹簧6内部气体为压缩空气。
31.以上实施例中，通常空气弹簧6内部填充有压缩空气。
32.进一步地，参考图1，所述空气弹簧6内部气体为阻燃惰性气体。
33.以上实施例中，阻燃惰性气体包括氦、氖、氩、氪等，它们的熔点和沸点都很低，高温下具有良好的稳定性。
34.进一步地，参考图1，所述上部腔壳1、下部腔壳2、蜂窝减振结构体5材质为橡胶；所述横向弹簧7的材质为碳素钢；所述导热垫片9的材质为铜。
35.以上实施例中，通过限定上部腔壳1、下部腔壳2和蜂窝减振结构体5的材质为橡胶，能够便于形变以及形状的恢复，设置的横向弹簧7的材质为碳素钢，具有良好的延展性，通过设置导热垫片9的材质为铜，能够实现。
36.本发明相比现有的减震器相比具有以下优点：
37.将传统蜂窝减振结构体5与空气弹簧6相结合，不仅使本发明兼具蜂窝减振结构体5高比刚度、比强度和比吸能以及空气弹簧6低频大阻尼值、高频小阻尼值的优点，还利用竖向振动荷载产生的非持续性流体冲击力以及外部空间压力激发出空气弹簧6的宽频缓冲减振能力，使本装置整体的响应频率动态变化，从而衰减不同频率的振动能量；
38.由横向弹簧7、竖向温控记忆合金弹簧8、导热垫片9所组成复位系统在受到振动荷载作用后产生变形消耗能量，并利用振动荷载转化成热能使竖向温控记忆合金弹簧8复位，继而带动装置其余部分复位，使本发明能够循环利用；
39.结构简单，方便制作和更换零件，易于长期使用。
40.虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员是显而易见的。因此，在不偏离本发明的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。