一种气体阻尼器及其使用方法

本发明属于阻尼器，特别涉及一种气体阻尼器及其使用方法。

背景技术：

1、阻尼器，是一种能够吸收、降低能量并消除振动的机械装置，其原理是利用一定的阻尼力将振动能转化为热能，以减小设备振动所引起的冲击，防止设备因振动而破损或噪音过大，广泛应用于航空、航天及汽车等领域内；以飞机的叶片结构为例，在叶片结构发生振动的过程中，其能量包括动能和势能，在未引入阻尼器时，由于没有外力做功，叶片结构的动能和势能之和为常值；当叶片结构中引入阻尼器之后，由于阻尼器引起的能量好散，叶片结构的能量会在振动过程中逐渐降低为零，系统将趋于稳定；若气动力对叶片结构做正功，且大于阻尼器耗散的能量，叶片结构的能量将在振动过程中逐渐累积，导致振动相应的无限扩大，从而引发叶片结构失稳，甚至发生颤振。

2、目前，现有的阻尼器主要包括空气阻尼器和粘滞液体阻尼器；其中，空气阻尼器是利用空气的可压缩性，实现诸如飞行器等振动高强冲击下的高缓冲性和强阻尼性；而现有的普通空气阻尼器由于气体的可压缩性能好，导致其缓冲性能较差；在飞行器的高强或高速冲击下，外部激励会对阻尼器缸体产生不可逆的冲击损害，进而导致缸底或活塞损害。

3、粘滞液体阻尼器一般是将活塞置于充满液体阻尼介质的缸筒内，利用活塞将缸筒划分为两个密闭腔室，通过在活塞上设置开口，当受到外部激励之后，使得两个密闭腔室内的液体阻尼介质发生运动以产生阻尼力，吸收机械能量，起到减震消音的作用；但在粘滞液体阻尼器中，由于液体阻尼介质的可压缩性能较弱，若要达到预设的阻尼效果，需要依赖较大尺寸的缸筒，因此将极大地限制粘滞液体阻尼器的适用范围；其次，由于液体阻尼介质对温度的敏感性高，温度易对液体阻尼介质的粘度造成影响，如果流体粘度随温度变化很大，阻尼器所提供的阻尼力不仅在一年四季中变化很大；在工作过程中也会产生很大变化，其对结构的减振稳定性来说是非常不容易控制的；另外，在高强或高频冲击下，粘滞液体阻尼器往往会因为高频或高强振动发生失效。

4、综上，现有的普通空气阻尼器普遍存在缓冲性能较差，在飞行器的高强或高速冲击下易导致缸底或活塞损害；而粘滞液体阻尼器适用范围限制较大，结构的减振稳定性难以控制，且在高强或高强冲击下易发生失效的风险。

5、因此，亟需一种新型的阻尼器，以解决现有的粘滞液体阻尼器缓冲性能差、温度敏感高，且在高频或高强振动冲击下易失效的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种气体阻尼器及其使用方法，以解决现有的粘滞液体阻尼器缓冲性能差、温度敏感高，且在高频或高强振动冲击下易失效的技术问题。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、本发明提供了一种气体阻尼器，包括缸体、杆体、若干第一弹簧、第一磁性活塞、第二磁性活塞及若干第二弹簧；

4、所述缸体为两端封闭且中空的筒状结构，所述缸体的内部充满空气；所述第一磁性活塞滑动设置在所述缸体的内部，所述第一磁性活塞将所述缸体的内部空间划分第一空腔和第二空腔；所述第一磁性活塞上开设有若干活塞通孔，所述活塞通孔的两端分别连通所述第一空腔与所述第二空腔；

5、所述杆体滑动穿插在所述缸体的顶盖中心，所述杆体的第一端伸入所述第一空腔内并通过若干所述第一弹簧与所述第一磁性活塞相连，所述杆体的第二端延伸至所述缸体的顶盖外侧；所述第二磁性活塞滑动设置在所述第二空腔内，且所述第二磁性活塞通过若干所述第二弹簧与所述缸体的缸底内壁相连；所述第一磁性活塞与所述第二磁性活塞的磁性相同。

6、进一步的，还包括第一缓冲环，所述第一缓冲环设置在所述第二空腔的内壁上；所述第一缓冲环位于所述第一磁性活塞与所述第二磁性活塞之间，并靠近所述缸体的缸底一端设置。

7、进一步的，还包括第二缓冲环；所述第二缓冲环设置在所述第二空腔的内壁上，并位于所述第二磁性活塞与所述缸体的缸底之间。

8、进一步的，所述第一磁性活塞的外圆周上设置有第一环形沟槽，所述第一环形沟槽内设置有若干第一密封球；其中，所述第一密封球的一侧与所述缸体的内壁密封滑动相连，所述第一密封球的另一侧配合设置在所述第一环形沟槽内，且所述第一密封球与所述第一环形沟槽之间密封滑动相连。

9、进一步的，所述第二磁性活塞的外圆周上设置有第二环形沟槽，所述第二环形沟槽内设置有若干第二密封球；其中，所述第二密封球的一侧与所述缸体的内壁密封滑动相连，所述第二密封球的另一侧配合设置在所述第二环形沟槽内，且所述第二密封球与所述第二环形沟槽之间密封滑动相连。

10、进一步的，若干所述第一弹簧均与所述缸体的轴线平行，且呈线性阵列排布在所述杆体与所述第一磁性活塞之间。

11、进一步的，若干所述第二弹簧均与所述缸体的轴线平行，且呈线性阵列排布在所述第二磁性活塞与所述缸体的缸底之间。

12、进一步的，所述活塞通孔的后端与所述第一空腔贯通，所述活塞通孔的前端与所述第二空腔贯通；其中，所述活塞通孔为等截面孔。

13、进一步的，还包括第一固定环及第二固定环；所述第一固定环设置在所述杆体的第二端端部，所述第二固定环设置在所述缸体的缸底外侧中心。

14、本发明还提供了一种气体阻尼器的使用方法，所述气体阻尼器使用时，将缸体的缸底和所述杆体的第二端分别与两个相对运动的部件相连即可。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

16、本发明提供了一种气体阻尼器及其使用方法，通过在缸体内设置磁性相同的第一磁性活塞和第二磁性活塞，利用同性磁极之间的斥力克服外力做功，吸收物体的机械能，耗散振动的能量，达到阻尼的效果，增强了结构抵御高强冲击的缓冲性；利用第一弹簧将第一磁性活塞与杆体相连，利用第二弹簧将第二磁性活塞与缸体的缸底相连；利用第一弹簧和第二弹簧的压缩，吸收外来激励，耗散振动的能量，达到阻尼的效果；在第一磁性活塞上开设活塞通孔实现气体压缩时，第一空腔与第二空腔之间的气体交换；其次，采用空气为阻尼介质，完美结合了空气的高压缩性与弹簧的高压缩性，使二者在外部冲击使发生协调的位移，相互配合，表现出高缓冲性能，同时大大降低了阻尼器对温度的敏感性，确保了阻尼器的可靠性；装置结构简单，占用空间小，在抵抗高强冲击时能够表现出强大的缓冲性，对高频、高强冲击等工程应用具有重大意义。

17、进一步的，通过设置第一缓冲环及第二缓冲环，以限制第一磁性活塞和第二磁性活塞的位置，有效防止第二磁性活塞冲击到缸底，同时避免第二弹簧被过度压缩，起到对第二磁性活塞及第二弹簧对保护作用，避免造成不可逆的损坏。

18、进一步的，将活塞通孔设置为等截面孔，利用气体在通过活塞通孔进入第一空腔的高速运动过程中，由于流通界面突然增大，形成涡流以耗散能量，而当气体进入活塞通孔时，由于流通界面突然缩小，对孔径附近产生微小变形以耗散能量，进而产生较大的局部水头损失。

技术特征：

1.一种气体阻尼器，其特征在于，包括缸体(1)、杆体(2)、若干第一弹簧(3)、第一磁性活塞(4)、第二磁性活塞(5)及若干第二弹簧(6)；

2.根据权利要求1所述的一种气体阻尼器，其特征在于，还包括第一缓冲环(7)，所述第一缓冲环(7)设置在所述第二空腔(16)的内壁上；所述第一缓冲环(7)位于所述第一磁性活塞(4)与所述第二磁性活塞(5)之间，并靠近所述缸体(1)的缸底一端设置。

3.根据权利要求1所述的一种气体阻尼器，其特征在于，还包括第二缓冲环(8)；所述第二缓冲环(8)设置在所述第二空腔(16)的内壁上，并位于所述第二磁性活塞(5)与所述缸体(1)的缸底之间。

4.根据权利要求1所述的一种气体阻尼器，其特征在于，所述第一磁性活塞(4)的外圆周上设置有第一环形沟槽，所述第一环形沟槽内设置有若干第一密封球(9)；其中，所述第一密封球(9)的一侧与所述缸体(1)的内壁密封滑动相连，所述第一密封球(9)的另一侧配合设置在所述第一环形沟槽内，且所述第一密封球(9)与所述第一环形沟槽之间密封滑动相连。

5.根据权利要求1所述的一种气体阻尼器，其特征在于，所述第二磁性活塞(5)的外圆周上设置有第二环形沟槽，所述第二环形沟槽内设置有若干第二密封球(10)；其中，所述第二密封球(10)的一侧与所述缸体(1)的内壁密封滑动相连，所述第二密封球(10)的另一侧配合设置在所述第二环形沟槽内，且所述第二密封球(10)与所述第二环形沟槽之间密封滑动相连。

6.根据权利要求1所述的一种气体阻尼器，其特征在于，若干所述第一弹簧(3)均与所述缸体(1)的轴线平行，且呈线性阵列排布在所述杆体(2)与所述第一磁性活塞(4)之间。

7.根据权利要求1所述的一种气体阻尼器，其特征在于，若干所述第二弹簧(6)均与所述缸体(1)的轴线平行，且呈线性阵列排布在所述第二磁性活塞(5)与所述缸体(1)的缸底之间。

8.根据权利要求1所述的一种气体阻尼器，其特征在于，所述活塞通孔(12)的后端与所述第一空腔(15)贯通，所述活塞通孔(12)的前端与所述第二空腔(16)贯通；其中，所述活塞通孔(12)为等截面孔。

9.根据权利要求1所述的一种气体阻尼器，其特征在于，还包括第一固定环(13)及第二固定环(14)；所述第一固定环(13)设置在所述杆体(2)的第二端端部，所述第二固定环(14)设置在所述缸体(1)的缸底外侧中心。

10.如权利要求1-9任意一项所述的一种气体阻尼器的使用方法，其特征在于，所述气体阻尼器使用时，将缸体(1)的缸底和所述杆体(2)的第二端分别与两个相对运动的部件相连即可。

技术总结
本发明公开了一种气体阻尼器，包括缸体；缸体为两端封闭且中空的筒状结构，缸体的内部充满空气；第一磁性活塞滑动设置在缸体的内部，第一磁性活塞将缸体的内部空间划分第一空腔和第二空腔；第一磁性活塞上开设有若干活塞通孔，活塞通孔的两端分别连通第一空腔与第二空腔；杆体滑动穿插在缸体的顶盖中心，杆体的第一端伸入第一空腔内并通过若干第一弹簧与第一磁性活塞相连；第二磁性活塞滑动设置在第二空腔内，且第二磁性活塞通过若干第二弹簧与缸体的缸底内壁相连；第一磁性活塞与第二磁性活塞的磁性相同；本发明装置结构简单，占用空间小，在抵抗高强冲击时能够表现出强大的缓冲性，对高频、高强冲击等工程应用具有重大意义。

技术研发人员：连业达,杨雷科,马卓斌,丛灿晶,刘天宇,鲁昊,王俊东
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5