CN101576139A - 可控式粘滞阻尼器 - Google Patents

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Abstract

可控式粘滞阻尼器是一种用于工程结构振动控制的消能减振装置。该阻尼器包括缸筒、导杆、活塞、阻尼孔道、单向压差调节装置、阻尼介质、多重密封措施以及阻尼器两端的连接装置。该阻尼器通过前阀阀芯、复位弹簧、后阀阀芯、调压弹簧、中空压紧螺栓、封底螺栓以及连接通道、溢流通道的配合组成单向压差调节装置，该装置结构简单，体积小巧，响应速度快。阻尼器通过压差调节装置，实现阻尼器性能的可控化。

Description

可控式粘滞阻尼器
技术领域
本发明为一种工程结构减振装置，可用于工程结构的消能减震(振)与振动控制。
技术背景
消能减震(振)技术是一种有效的结构控制技术，它通过在结构的适当位置安装消能减震(振)装置，利用这些装置的耗能来减小结构在地震、大风或其它动力荷载作用下的动力响应。粘滞阻尼器即为一种性能优良的消能减震(振)装置。目前，国内对粘滞阻尼器的研发还未达到系统化、系列化和产业化的程度，研制和开发性能稳定可控、耗能能力强的阻尼器，对于打破国外的技术垄断，掌握具有自主知识产权的专有技术，生产出性能优良的阻尼器产品，具有重要的经济效益和社会效益。
发明内容
技术问题：为了改善常规粘滞阻尼器的性能，本发明提供了一种设计简单、加工方便、性能稳定、耗能能力强的可控式粘滞阻尼器。
技术方案：本发明的可控式粘滞阻尼器以主缸筒为主体，在主缸筒内的中部设有活塞，两端分别设有导向套，导杆位于活塞和两个导向套中，导杆的外端连接连接耳环；在导向套与导杆之间设置双金属滑动轴承；主缸筒的一端封有压紧螺母，另一端通过连接螺母连接副缸筒，主缸筒内的活塞两端的空腔内注满阻尼介质；副缸筒的外端通过连接螺母连接副缸耳环；在活塞中设有单向压差调节装置，该单向压差调节装置由前阀阀芯、复位弹簧、中空压紧螺栓组成前阀；后阀阀芯、调压弹簧、封底螺栓组成后阀；前阀与后阀通过连接通道相通，支溢流通道将前阀、后阀与主溢流通道连通；阻尼孔道与单向压差调节装置并联对称设置于活塞上。
所述的导向套与导杆之间通过矩形密封圈和轴用聚氨酯油封配合密封；导向套与缸筒之间通过三道橡胶II O型圈进行密封；活塞与主缸筒之间采用两道孔用聚氨酯油封进行密封。
缸筒采用高强度合金钢无缝钢管，并对其内表面采用冷挤压工艺，增强耐磨性，防止在工作过程中被活塞拉毛或划伤而产生泄漏。
导杆采用高强度合金钢实心导杆，外表面镀硬铬，增强其强度、耐磨性和抗腐蚀能力，避免导杆表面的磨损，有利于提高阻尼器的密封效果。
在活塞上对称开有两对阻尼孔道和装配通道，阻尼孔道沿活塞通长设置，装配通道内安装压差调节装置。该调节装置由前阀和后阀两部分组成，前阀用于控制调节装置的溢流量，前阀的启闭特性主要取决于其前、后腔的压力差，而该压力差主要由后阀进行调节。后阀开启值由调压弹簧控制，后阀开启后流经后阀口的流量增大，因此使前阀阀芯前、后腔的压差加大，当作用于前阀阀芯前、后端的液压力差达到和超过前阀复位弹簧力时，前阀开启。前阀复位弹簧不起调压作用，仅是为了在系统内压强小于开启压强时，克服摩擦力使前阀芯及时复位，所以前阀复位弹簧刚度较小，前阀阀芯因为溢流量的变化而产生的位移不会导致控制压强发生显著变化，当前阀流量发生很大变化时，后阀流量只会发生微小的变化，所以该装置的控压精度较高。
阻尼器在往复运动中，当活塞相对运动速度较小时，缸筒内活塞两边的压差也较小，高压腔的压力没有达到压差调节装置的开启压力，此时除调节装置的少量泄漏外，阻尼介质基本都是在压差作用下，通过与调节装置并联的阻尼孔道从缸筒内高压腔流往低压腔。在流动过程中，由于粘滞流体的粘性摩擦造成能量损失，从而耗散外界输入的机械能。
如果外界激励作用加大，随着活塞运动速度的加快，阻尼器缸筒内活塞两端的压差也相应加大。当高压腔内阻尼介质的压力达到或超过压差调节装置的开启压力时，调节装置对高压腔内的阻尼介质进行溢流，通过前阀阀芯位移的多少调节泄流量的大小，从而限制阻尼器缸筒高压腔压力的增大，使活塞两边的压差基本保持稳定；在此同时，阻尼介质仍旧在压差作用下，通过阻尼孔道从缸筒内的高压腔流往低压腔，只是阻尼孔两端的压差变化不大，所以阻尼器的最大输出阻尼力能够限制在设计范围内。同压差调节装置开启前相比，此时通过活塞的总流量为流经调节装置与阻尼孔道的阻尼介质流量之和。
可控式粘滞阻尼器，通过调整阻尼孔径、活塞有效面积等措施提高阻尼系数，使得阻尼器在较小的外界激励下能够得到较大的输出阻尼力，具备较大的耗能能力；而当外界激励较大时，阻尼器活塞上的压差调节装置参与工作，将阻尼器的最大输出阻尼力限制在设计要求范围内，保证原结构的安全以及阻尼器(包括支撑)的正常工作。
有益效果：本发明提供了一种设计简单、加工方便、性能稳定的可控式粘滞阻尼器。该阻尼器在活塞上专门设计装配了压差调节装置，以实现阻尼器性能的可控化。压差调节装置结构简单，体积小巧，响应速度快。阻尼器工作时，如果外界的激励较小，阻尼介质在活塞两端压差的作用下往复流经与调节装置并联的阻尼孔道，消耗外界输入的能量；若外界激励作用加大，当活塞两端压差达到或超过调节装置开启值时，通过调节装置的溢流作用，使活塞两边的压差基本保持稳定，从而控制阻尼器的最大输出阻尼力。
附图说明
下面结合附图和实施方式进一步对本发明进行说明。
图1是本发明的外观示意图；
图2是阻尼器结构纵剖面构造示意图；
图3是阻尼器活塞装配示意图；
图4是图3 A-A剖面图；
图5是图3 B-B剖面图；
图6是阻尼器活塞加工示意图；
图7是图6 C-C剖面图。
图中：1连接耳环；2导杆；3压紧螺母；4导向套；5主缸筒；6活塞；7中空压紧螺栓；8前阀阀芯；9后阀阀芯；10封底螺栓；11主副缸连接螺母；12副缸筒；13连接螺母；14副缸耳环；15矩形密封圈；16轴用聚氨酯油封；17双金属滑动轴承；18主溢流通道；19复位弹簧；20调压弹簧；21阻尼介质；22橡胶II O型圈；23阻尼孔道；24装配通道；25连接通道；26支溢流通道；27孔用聚氨酯油封；28单向压差调节装置。
具体实施方式
本发明的可控式粘滞阻尼器主要包括导杆2、导向套4、主缸筒5、副缸筒12、活塞6、阻尼孔道23、前阀阀芯8、复位弹簧19、后阀阀芯9、调压弹簧20、主溢流通道18、支溢流通道26、阻尼介质21、密封装置15、16、22、27及连接装置1、14(参见图1、图2)。其中，前阀阀芯8、复位弹簧19、后阀阀芯9、调压弹簧20、中空压紧螺栓6、封底螺栓10、连接通道25以及溢流通道18、26配合组成单向压差调节装置28(参见图4)。
本发明的阻尼器活塞6上根据需要并联对称设置阻尼孔道23以及单向压差调节装置28(参见图3)。阻尼孔道23沿活塞6通长设置(参见图5)。单向压差调节装置28在活塞6上正反对称布置(参见图4)。
阻尼器活塞6安装在导杆2的中间位置；导杆2两端与缸筒5之间各设有导向套4一套，导向套4为环型，一端通过卡槽卡在缸筒5上，外部通过压紧螺母3与缸筒5固定；在导向套4与导杆2之间设置双金属滑动轴承17，并通过矩形密封圈15和轴用聚氨酯油封16配合密封；导向套4与缸筒5之间通过三道橡胶II O型圈22进行密封；活塞8与缸筒5之间采用两道孔用聚氨酯油封27进行密封；在阻尼器两端还分别装配有与外界相连的连接耳环1和副缸耳环14(参见图2)。
实际制造时，首先根据设计参数(截面形状、直径、深度、位置等)在活塞6上先后加工出装配通道24、连接通道25、主溢流通道18、支溢流通道26。加工支溢流通道26时，在活塞6外侧沿径向将主溢流通道18和装配通道24打通，再将支溢流通道26在活塞6外侧到主溢流通道18之间段封堵，连接通道25前后两段装配通道24都要通过支溢流通道26与主溢流通道18相连通(参见图6、图7)。活塞6上还须根据设计孔径要求加工两条对称、通长的阻尼孔道23(参见图5、图6)。
活塞6加工完成后，进行单向压差调节装置28的装配(参见图3、图4)。在主溢流通道18出口一侧的装配通道24内，依次装入后阀阀芯9、调压弹簧20及封底螺栓10；在连接通道25另一侧的装配通道24内，先后装入复位弹簧19、前阀阀芯8以及中空压紧螺栓7。
上述步骤完成后，将活塞6装配于导杆2的中间位置，在活塞6外侧加上两道孔用聚氨酯油封27，然后将导杆2两端套上导向套4，导向套4与导杆2之间设置双金属滑动轴承17，放置到主缸筒5中，主缸筒5的一端加上压紧螺母3，另一端拧上主副缸连接螺母11并装上副缸筒12，灌入阻尼介质21并封口，最后在阻尼器两端加上连接耳环1、14，完成整个阻尼器的制作。在装配过程中，必须注意做好各部位的密封措施。

Claims (2)

1、一种可控式粘滞阻尼器，其特征是该阻尼器以主缸筒(5)为主体，在主缸筒(5)内的中部设有活塞(6)，两端分别设有导向套(4)，导杆(2)位于活塞(6)和两个导向套(4)中，导杆(2)的外端连接连接耳环(1)；在导向套(4)与导杆(2)之间设置双金属滑动轴承(17)；主缸筒(5)的一端封有压紧螺母(3)，另一端通过连接螺母(11)连接副缸筒(12)，主缸筒(5)内的活塞(6)两端的空腔内注满阻尼介质(21)；副缸筒(12)的外端通过连接螺母(13)连接副缸耳环(14)；在活塞(6)中设有单向压差调节装置(28)，该单向压差调节装置(28)由前阀阀芯(8)、复位弹簧(19)、中空压紧螺栓(7)组成前阀；后阀阀芯(9)、调压弹簧(20)、封底螺栓(10)组成后阀；前阀与后阀通过连接通道(25)相通，支溢流通道(26)将前阀、后阀与主溢流通道(18)连通；阻尼孔道(23)与单向压差调节装置(28)并联对称设置于活塞(6)上。
2、根据权利要求1所述的可控式粘滞阻尼器，其特征是：所述的导向套(4)与导杆(2)之间通过矩形密封圈(15)和轴用聚氨酯油封(16)配合密封；导向套(4)与缸筒(5)之间通过三道橡胶IIO型圈(22)进行密封；活塞(6)与主缸筒(5)之间采用两道孔用聚氨酯油封(27)进行密封。
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