实验力方滚珠丝杠型磁性摩擦阻尼器14-2

实验力方滚珠丝杠型磁性摩擦阻尼器：半主动控制电磁铁作者：

哲也渡边，机械工程学系，埼玉大学，日本琦玉。

康平铃木，机械工程学系，东京都立大学，日本东京。

Fumiya Iiyama Hiroshi Sode yama，测试与研究部，三和Tekki公司，日本枥木，

本报告涉及的摩擦阻尼器管道系统的基本行为安装在工业设施。消能效果取决于滑动位移和摩擦力。如果滑运动的增加，消能效果预计将上升。在这份报告中，滚珠螺杆型磁摩擦阻尼器建议适应管道系统。为了增加摩擦滑动，这个阻尼器转换由滚珠螺杆的旋转运动的轴向运动。摩擦行为发生之间旋转磁盘和固定磁盘上的阻尼器的框架。摩擦力取决于位于固定磁盘上的永久磁铁。如基本特征载荷- 位移曲线的球轴承和惯性力，阻尼力旋转盘，获得了实验和计算模型，从实验数据。计算的响应，那么，从结果相比实验。为了计算模型应用到一个度的自由系统调查减少系统的响应效果。电磁铁适用于代替永磁阻尼器来控制摩擦力和受控行为评估。

说明：

安装在工业管道系统的动态特性设施必须被确认为一体的显着

在经济和安全的设计考虑的问题。管道系统一般连接到支撑结构在几个点，如导游，弹簧吊架，液压设备或机械缓冲器和一定的能量吸收[1]。当注意之间的动态交互管道及其支撑结构，他们经

常表现非线性由于接触的议案之间的管道中存在的摩擦振动

和支撑结构。当这种非线性特征积极利用，可以预计将减少地震管道系统的反应。笔者曾研究有关这些摩擦振动所造成的非线性动力学行为[2,3]。许多实验和分析方法，已开展得到的摩擦行为。耗能一个效应和响应减少的影响进行评估定向滑动的议案。耗能金额限制，因为滑运动的最大位移清除设备的限制。为了增加

耗能，滚珠丝杆型磁摩擦阻尼器建议[4]。这个阻尼器预计将增加由一个旋转的轴向运动转换耗能由滚珠丝杠的议案。

在这项工作中，数值模型，该模型考虑从测试所得的参数，是一个度的自由系统。然后，由于减少响应效果阻尼器进行了研究。此外，设置在电磁铁阻尼器，而不是永磁为了控制摩擦力，并作为半主动阻尼器的使用情况进行了研究。即，当管道移动缓慢，有一点动静的反作用力阻尼器控制的要小。增加运动时，应控制反应部队要大。

由压力容器和管道部出版物中的贡献作者：压力容器技术。收到稿件的PVP司，2002年11月7日收到2003年4月24日修订。副主编：G 三Slagis。

基本特征

测试设备测试设备的概述,和阻尼器的大小，如图所示。1。阻尼器由滚珠丝杠，丝杠，住房和摩擦部分。阻尼有0.31中号的初始长度，住房直径0.1米，固定盘直径为83毫米和旋转盘直径为75毫米。这种阻尼器的最大行程滚珠丝杆15毫米，4毫米，预计负荷设计是1500N。单一轴向运动转换到旋转为了提高滚珠丝杠丝杆的议案滑动摩擦议案。摩擦部分组成的固定盘，旋转盘，

永久磁铁和一个PTFE300聚四氟乙烯！磁盘如图。2。聚四氟乙烯磁盘用于摩擦议案光滑。固定磁盘和旋转盘钢SS400钢！固定磁盘和聚四氟乙烯磁盘被限制为旋转住房的关键，随着被允许在轴的轴向方向移动关键。固定磁盘上设置永久磁铁的六件。因此，摩擦运动之间的旋转磁盘和聚四氟乙烯盘才能进行。

图1球螺杆式磁摩擦阻尼器

图2摩擦系统的结构

该阻尼器是能够在条件作出大的反应力低速和小排量，因为反作用力取决于摩擦力和转换的过程滚珠丝杆。之间的固定磁盘和滑动位移旋转盘轴向位移增加约40倍阻尼器。因此，这种类型的阻尼可以消散振动能源。

试验方法。为了调查进行振动试验阻尼器的基本特征。油类型驱动器，它有一个10000N最大负载和最大100毫米的位移，被用作测试设施。执行机构控制，以实现预期的位移。“测量点的数量是2。一个是位移执行机构和其他反应测量阻尼器的负载负载单元。阻尼器位移输入的正弦波。输入频率变化范围为0.2，0.4，0.6，0.8，1.0和1.5 Hz和最大位移也各不相同2，4，6，8，10，和15毫米。

这个阻尼器已经发展到增加了滑动的议案单一轴向运动转

换成旋转运动。目前，作为阻尼器的原型制作的小东西。以评估的基本特征，比特征值，较低的频率实际管道系统被用作正弦波频率。

仿真分析

仿真模型。为了澄清的基本特征减振器，三种类型的时刻考虑到审议造型。一个是旋转的时刻惯性旋转磁盘和轴。另一个是时刻由于轴承的阻尼力和摩擦力之间的滚珠丝杆和住房。和另一种是是时刻由于轴承的阻尼力和摩擦力之间的滚珠丝杆和住房。和其他的是由于之间的旋转磁盘和摩擦力的时刻固定磁盘。为了简化计算，刚度位于球轴承和滚珠丝杠，刚度轴和轴的扭转刚度被忽

略。

阻尼器的动态模型3如图所示。“旋转方向的运动方程如下所示，分析的参数说明如表一，旋转转动惯量的计算方法是使用的形状旋转部件。旋转阻尼系数的那一刻由于摩擦实验获得。

Iø1C f f ˙ 1Mf=T （1）

图3滚珠丝杆型磁摩擦的动态模型阻尼器

旋转角F和轴向位移之间的关系X被描述如下：

（2）

图4滞环比较：（a）频率=0.2赫兹，移位=10毫米;（b）频率=0.8赫兹，位移=15毫米。轴向反作用力和力矩之间的关系是给出如下：

（3）

从这些关系，在轴向方向的运动方程计算如下：

（4）

因此，轴向反应力F的计算公式如下：

（5）

比较。图4（a）和（b）描绘之间的比较滞环获得通过实验和计算式的基础上。〜5。上图显示的情况下，最大位移为10毫米，在输入频率为0.2赫兹。下图显示的情况下，最大位移是15毫米，在输入频率为0.8赫兹。在部队分析是由惯性力，阻尼力和摩擦强制。据注意到，循环的上下两面不平像一个典型的摩擦行为，因为效果惯性力和阻尼力。分析的结果可以平均模拟实验结果。尤其是在上图的情况下，获得相当不错的协议。从结果在这里，阻尼器的迟滞行为可以模拟约使用的分析模型，考虑摩擦力，惯性力和阻尼力。

单自由度系统中的应用

为了评估耗能和响应减少效果，阻尼器应用到一个程度的自由系统所示图5：

一个自由度系统的运动方程，用滚珠丝杆型磁摩擦阻尼器如下所示：（6）