CN103032504A - 一种基于薄壁小孔节流的倒置式双出杆斜拉索油阻尼器 - Google Patents

一种基于薄壁小孔节流的倒置式双出杆斜拉索油阻尼器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于薄壁小孔节流的倒置式双出杆斜拉索油阻尼器，缸筒的内腔中灌注有阻尼液且设有活塞，缸筒的左端设有端盖，缸筒的左端外表面设有保护罩，左耳板设置在保护罩的左端，右耳板设置在缸筒的右端，左、右耳板上分别设有球轴承，端盖沿轴向设有通孔，左活塞杆设于该通孔内，左活塞杆的左端与左耳板连接，右活塞杆的右端与右耳板连接，活塞沿轴向设有与左、右活塞杆适配的活塞杆装配孔，活塞上设有若干贯通其左右端面的导流孔，导流孔的两端设有带薄壁小孔的内六角螺钉。本发明所述的油阻尼器，为等效双出杆结构，结构简单、紧凑，滞回曲线饱满、耗能能力强，基于薄壁小孔节流，使用方便可靠，可有效防止油阻尼器内部油液渗漏，稳定性好。

Description

一种基于薄壁小孔节流的倒置式双出杆斜拉索油阻尼器
技术领域
本发明涉及抑制结构振动的减振装置，属于工程结构减振技术领域，具体说是一种基于薄壁小孔节流的倒置式双出杆斜拉索油阻尼器。适用于大跨度斜拉桥斜拉索的振动控制，简称为油阻尼器。
背景技术
结构振动控制可以有效地减轻结构在风、地震、车辆等动力作用下的响应和损伤积累，有效地提高结构的抗振性能，是大型工程结构减振和抗灾变的有效措施。
斜拉索是斜拉桥的主要承力构件，其具有很大的长细比和相对柔软的特点，使得索的自振频率很低，其前几阶自振频率一般在2Hz以下，索的模态阻尼比也很小，其对数衰减率一般在0.01以下，极易在风、风雨、地震及交通等外界激励下振动过大，甚至产生大幅的发散振动。
油阻尼器作为一种可靠性较好、耗能能力较强的斜拉索减振装置引起了广泛的关注。为了使油阻尼器具有更好的减振性能，众多研究者就油阻尼器展开研究。
专利号为200910181585.0，授权号为CN101614261A，名称为“液压阻尼器”的发明，在活塞内安置气囊来补偿单出杆引起的左右腔室体积的变化，并通过活塞上的单向阻尼阀节流产生阻尼力。这种阻尼器构造复杂，虽然气囊有补偿作用，但安全及耐久性难以保证。
专利号为200810040841.X，授权号为CN101315112A，名称为“带有轴向限位的粘滞阻尼器”的发明专利，在普通阻尼器的基础上增加了活塞及缸筒的长度，以安装碟形弹簧进行限位，但是随着行程的增大，阻尼器的尺寸成倍增加，不利于阻尼器的安装及稳定，且通常斜拉索油阻尼器提供的阻尼力相对较小，阻尼器的安装位置行程较小，一般无需采用限位装置。
专利号为201010526116.0，授权号为CN101994775A，名称为“一种具有复合阻尼的单活塞杆黏滞阻尼器”的发明，在单出杆的末端安装弹簧以增加阻尼器的初始刚度，并通过双层缸壁的夹层补偿单出杆引起的左右腔室体积的变化，但是这种粘滞阻尼器采用环缝节流方式，阻尼器的出力大小和温度有较大的关系，因此，在温差较大的情况下（使用）受到限制，且结构较为复杂。
因此，现有的斜拉索油阻尼器存在如下缺点：
①普遍采用单出杆方式，使得有阻尼往复运动过程中拉压出力不平衡；
②未考虑油阻尼器渗油及补油措施，耐久性差；
③普遍采用环缝节流模式，油阻尼器的阻尼力与阻尼液的粘度有关，而阻尼液的粘度受温度影响较大，令其温度稳定性较差。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于薄壁小孔节流的倒置式双出杆斜拉索油阻尼器，为等效双出杆结构，结构简单、紧凑，滞回曲线饱满、耗能能力强，基于薄壁小孔节流，使用方便可靠，稳定性好。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种基于薄壁小孔节流的倒置式双出杆斜拉索油阻尼器，其特征在于，包括：
内腔中灌注有作为阻尼液的液体介质的缸筒6，其内腔中设有活塞5，
缸筒6的左端设有端盖4，
缸筒6的左端外表面设有保护罩3，
左耳板2设置在保护罩3的左端，
右耳板7设置在缸筒6的右端，
左耳板2、右耳板7上分别设有球轴承1，
端盖4沿轴向设有通孔，左活塞杆设于该通孔内，左活塞杆的左端与左耳板2连接，
右活塞杆的右端与右耳板7连接，
活塞5沿轴向设有与左、右活塞杆适配的活塞杆装配孔，
活塞5上设有若干贯通其左右端面的导流孔8，
导流孔8的两端设有带薄壁小孔的内六角螺钉9。
在上述技术方案的基础上，缸筒6内腔中灌注的液体介质为硅油。
在上述技术方案的基础上，左耳板2和防护罩3通过螺纹连接。
在上述技术方案的基础上，右活塞杆和右耳板7一体成型。
在上述技术方案的基础上，左活塞杆和端盖4的通孔之间设有动密封11；
端盖4和缸筒6之间设有静密封10；
活塞5和缸筒6之间设有动密封11；
活塞5和右活塞杆之间设有动密封11；
右耳板7和缸筒6之间设有静密封10。
在上述技术方案的基础上，活塞5和端盖4之间形成左腔室a，活塞5和右耳板7之间形成右腔室c，
左、右活塞杆在活塞5的活塞杆装配孔内间隔一段距离形成空气腔室b。
在上述技术方案的基础上，使用时阻尼器垂直于斜拉索轴向布置，并通过油阻尼器支架固定在主梁上。
本发明所述的基于薄壁小孔节流的倒置式双出杆斜拉索油阻尼器，为等效双出杆结构，结构简单、紧凑，滞回曲线饱满、耗能能力强，基于薄壁小孔节流，使用方便可靠，稳定性好。
本发明所述的基于薄壁小孔节流的倒置式双出杆斜拉索油阻尼器，具有以下优点：
1、为等效双出杆结构，不需要储油室，结构简单、紧凑；
2、摩擦产生的阻力较小，可以在较小外荷载下启动耗能；
3、倒置式结构可有效防止油阻尼器内部油液渗漏，增加系统稳定性；
4、基于薄壁小孔节流，避免了温度对油阻尼器出力的不利影响，稳定性好。
附图说明
本发明有如下附图：
图1本发明的结构示意图，
图2在斜拉索上的使用状态示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明所述的基于薄壁小孔节流的倒置式双出杆斜拉索油阻尼器，包括：
内腔中灌注有作为阻尼液的液体介质的缸筒6，其内腔中设有活塞5，
缸筒6的左端设有端盖4，
缸筒6的左端外表面设有保护罩3，
左耳板2设置在保护罩3的左端，
右耳板7设置在缸筒6的右端，
左耳板2、右耳板7上分别设有球轴承1，
端盖4沿轴向设有通孔，左活塞杆设于该通孔内，左活塞杆的左端与左耳板2连接，
右活塞杆的右端与右耳板7连接，
活塞5沿轴向设有与左、右活塞杆适配的活塞杆装配孔，
活塞5上设有若干贯通其左右端面的导流孔8，
导流孔8的两端设有带薄壁小孔的内六角螺钉9。
在上述技术方案的基础上，缸筒6内腔中灌注的液体介质为硅油。组装完整的油阻尼器为等效双出杆结构，不需要储油室，油阻尼器的内部液体介质一般采用稳定性较好的硅油即可。
在上述技术方案的基础上，左耳板2和防护罩3通过螺纹连接。左耳板2和防护罩3亦可一体成型。
在上述技术方案的基础上，右活塞杆和右耳板7一体成型。例如：右耳板7的左端设有凸出的内轴，该内轴即可作为右活塞杆。右活塞杆和右耳板7亦可通过螺纹连接。
在上述技术方案的基础上，左活塞杆和端盖4的通孔之间设有动密封11；
端盖4和缸筒6之间设有静密封10；
活塞5和缸筒6之间设有动密封11；
活塞5和右活塞杆之间设有动密封11；
右耳板7和缸筒6之间设有静密封10。
在上述技术方案的基础上，活塞5和端盖4之间形成左腔室a，活塞5和右耳板7之间形成右腔室c，
左、右活塞杆在活塞5的活塞杆装配孔内间隔一段距离形成空气腔室b。
在上述技术方案的基础上，使用时阻尼器垂直于斜拉索轴向布置，并通过油阻尼器支架固定在主梁上。
如图1所示，本发明的工作原理如下：
在轴向拉力作用下，活塞5相对于缸筒6向左侧运动，引起左腔室a阻尼液向右腔室c运动，空气腔室b增大。
在轴向压力作用下，活塞5相对于缸筒6向右侧运动，引起右腔室c阻尼液向左腔室a运动，空气腔室b减小。
在这两种情况下，油阻尼器运动首先克服自身系统内部动密封11与活塞杆及缸筒6之间摩擦产生的阻力F1，且F1与选择的动密封有关，一般可认为是固定值；然后液体介质（即阻尼液）通过内六角螺钉9上的薄壁小孔节流产生阻力F2。液体介质通过长的导流孔8时，由于导流孔8的面积远大于薄壁小孔的面积，所以，可以忽略液体流经导流孔产生的阻力。因此，油阻尼器提供的阻力F为：F=F1+F2。由上式可知，通过调节薄壁小孔的直径，可以实现油阻尼器阻尼力的调整，薄壁小孔的直径越小提供的阻尼力越大。
在实际工程中，油阻尼器在斜拉索上的安装如图2所示。油阻尼器一端固定在斜拉索上，另一端通过油阻尼器支架固定在主梁上。当附着在右活塞杆左端上的阻尼液的油膜渗漏到空气腔室b时，由于空气腔室b处于斜向状态，渗漏后的油膜在重力作用下，会重新回到油阻尼器的缸筒6内，这一特点可以有效防止油阻尼器内部的渗漏，增加油阻尼器的使用稳定性。
以下为一个具体实施例。
承载力6kN，最大行程±35mm。左耳板2、保护罩3、端盖4、活塞5、缸筒6、右耳板7均可采用合金钢40Cr制造。
根据阻尼器设计承载力的大小，可以确定缸筒6的内径值50mm，外径为65mm，活塞杆的外径值20mm，内六角螺钉9上的薄壁小孔直径为1mm。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (7)

1.一种基于薄壁小孔节流的倒置式双出杆斜拉索油阻尼器，其特征在于，包括：
内腔中灌注有作为阻尼液的液体介质的缸筒（6），其内腔中设有活塞（5），
缸筒（6）的左端设有端盖（4），
缸筒（6）的左端外表面设有保护罩（3），
左耳板（2）设置在保护罩（3）的左端，
右耳板（7）设置在缸筒（6）的右端，
左耳板（2）、右耳板（7）上分别设有球轴承（1），
端盖（4）沿轴向设有通孔，左活塞杆设于该通孔内，左活塞杆的左端与左耳板（2）连接，
右活塞杆的右端与右耳板（7）连接，
活塞（5）沿轴向设有与左、右活塞杆适配的活塞杆装配孔，
活塞（5）上设有若干贯通其左右端面的导流孔（8），
导流孔（8）的两端设有带薄壁小孔的内六角螺钉（9）。
2.如权利要求1所述的基于薄壁小孔节流的倒置式双出杆斜拉索油阻尼器，其特征在于：缸筒（6）内腔中灌注的液体介质为硅油。
3.如权利要求1所述的基于薄壁小孔节流的倒置式双出杆斜拉索油阻尼器，其特征在于：左耳板（2）和防护罩（3）通过螺纹连接。
4.如权利要求1所述的基于薄壁小孔节流的倒置式双出杆斜拉索油阻尼器，其特征在于：右活塞杆和右耳板（7）一体成型。
5.如权利要求1所述的基于薄壁小孔节流的倒置式双出杆斜拉索油阻尼器，其特征在于：左活塞杆和端盖（4）的通孔之间设有动密封（11）；
端盖（4）和缸筒（6）之间设有静密封（10）；
活塞（5）和缸筒（6）之间设有动密封（11）；
活塞（5）和右活塞杆之间设有动密封（11）；
右耳板（7）和缸筒（6）之间设有静密封（10）。
6.如权利要求1所述的基于薄壁小孔节流的倒置式双出杆斜拉索油阻尼器，其特征在于：活塞（5）和端盖（4）之间形成左腔室a，活塞（5）和右耳板（7）之间形成右腔室c，
左、右活塞杆在活塞（5）的活塞杆装配孔内间隔一段距离形成空气腔室b。
7.如权利要求1所述的基于薄壁小孔节流的倒置式双出杆斜拉索油阻尼器，其特征在于：使用时阻尼器垂直于斜拉索轴向布置，并通过油阻尼器支架固定在主梁上。
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