CN105040850A - 齿轮传动铅阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种齿轮传动铅阻尼器。包括有缸筒、齿条、带内花键槽齿轮、花键轴、法兰盘等。其中带内花键槽齿轮内壁圆周设有内花键槽；花键轴置于带内花键槽齿轮中心位置，花键轴轴身上亦花键槽，其花键槽与带内花键槽齿轮内壁的花键槽保持相对，其凸键与带内花键槽齿轮内壁凸键之间留有间隙；上下法兰盘同齿轮轴两端焊接密封；铅体位于花键轴和带内花键槽齿轮中间空隙位置；伸出带内花键槽齿轮的花键轴的上下两端分别焊接在底板和顶板上。当齿条进行拉伸往复运动时，齿条和带内花键槽齿轮的齿会相互啮合进行传动，带动带内花键槽齿轮的转动，通过带内花键槽齿轮的往复转动，驱动带内花键槽齿轮和花键轴之间的铅体发生塑性变形，从而耗散能量。

Description

齿轮传动铅阻尼器

技术领域

本发明涉及一种阻尼器，特别是一种齿轮传动铅阻尼器，可应用于建筑结构减振控制，属于振动控制技术领域。

背景技术

铅阻尼器是一类利用铅的塑性变形消散振动能量的一种控制装置，其滞回性能优越、构造简单、制作方便,可用作隔震系统中的耗能元件和限位装置,也可用作耗能减震建筑中耗能装置。

铅阻尼器最早是由新西兰PenguinEngineering公司首先研制的，随后RobinsonSeismocLtd公司开发了两种类似的铅阻尼器：PenguinVibrationDamper(PVD)和RobinsonVibrationDamper(RVD)。它们都是利用铅受剪屈服后产生塑性变形来耗散能量。采用铅材制作的阻尼器的优点主要包括下面两点：1）对微小变形十分敏感，在微小的位移下均可获得较大阻尼力，其原因在于铅材屈服强度较低，大概在10Mpa左右（根据构造的不同会有一定幅度的变化）；2）优越的疲劳性能，可多次循环工作，消能性能稳定，其原因在于铅材的常温再结晶特性，该特征使得铅材几乎不会发生疲劳破坏；3）优越的塑性变形能力（即延性好），对铅棒进行拉伸试验，其极限应变可达50%，而且在一定围压条件下，不同铅面接触后即可通过重结晶功能粘接在一起，形成整体，从而提供独特的大变形能力。

一般来讲，铅阻尼器阻尼力可靠、构造简单、不需要维护，是优良的耗能减震装置。传统挤压型铅阻尼器和板式剪切型铅阻尼器的主要缺陷是在工作时滑动杆或滑动板必须拉伸往复运动，存在铅材从滑动部件与其他部件之间缝隙挤出的隐患，需采取大量的措施解决密封或防挤出问题。本发明将很好的解决此问题。

发明内容

本发明为了解决现有剪切阻尼器的上述缺陷，提出了一种齿轮传动铅阻尼器，用于解决阻尼器大位移变形、耗能以及漏铅问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种齿轮传动铅阻尼器，所述阻尼器包括侧板、底板、顶板、端板、带内花键槽齿轮、花键槽、法兰盘、齿条装置，所述顶板、底板、前后两块侧板以及左右两块端板之间围合成一缸筒，所述齿条通过左右两块端板上的孔洞穿入并伸出所述缸筒，且所述齿条能相对左右两块端板前后往复运动；所述缸筒内部设置有齿轮装置，所述齿轮装置包括带内花键槽齿轮、花键轴以及法兰盘，所述花键轴设置于带内花键槽齿轮中心位置，且花键轴伸出带内花键槽齿轮，其上、下端分别焊接在顶板和底板上，所述带内花键槽齿轮上、下两端分别密封焊接有法兰盘；在法兰盘上开有灌铅孔；在上、下端法兰盘间的带内花键槽齿轮与花键轴之间形成的空间内灌注有铅体；所述齿条以及带内花键槽齿轮上的齿相互啮合，并通过齿条的直线运动带动带内花键槽齿轮转动；其中，所述带内花键槽齿轮的内壁圆周均匀开设有花键槽；所述花键轴的外壁圆周上亦均匀开设有花键槽，且花键轴的花键槽与带内花键槽齿轮的花键槽保持相对，同时，带内花键槽齿轮（以及花键轴上的花键槽之间还间隔设置有凸键，带内花键槽齿轮的凸键与花键轴的凸键之间留有空隙。

进一步地，所述齿轮装置为至少两个，并对称设置于齿条前后两侧，并均与齿条相啮合。其可使阻尼器保持稳定并可根据实际需要提供较多阻尼力。

进一步地，多个所述齿轮装置的带内花键槽齿轮直径尺寸相同或不同。其可以提供不同大小的阻尼力。

进一步地，所述齿条带有齿的部位位于所述缸筒内部中央。以便于齿条左右拉伸运动。

进一步地，所述齿条左侧与一固定端相连接。

进一步地，所述底板和顶板伸出右侧端板并同时与另一固定端相连接。

进一步地，所述左侧端板与一固定端的距离小于等于右侧端板与另一固定端的距离，以保持齿条的运动不受阻碍。

进一步地，所述法兰盘的直径介于所述带内花键槽齿轮的齿顶以及齿底所在圆环直径之间。

使用时，需要将带内花键槽齿轮、花键轴、上下法兰盘组装与焊接后，再将铅体灌入带内花键槽齿轮和花键轴之间的空隙内，待铅体的物理性质稳定后，将法兰盘上灌铅孔焊接密封。最后将伸出带内花键槽齿轮的花键轴的上下两端分别焊接在底板和顶板上。

当齿条进行拉伸时，齿条和带内花键槽齿轮的齿会相互啮合进行传动，带动带内花键槽齿轮的转动，通过带内花键槽齿轮的往复转动，由于凹槽的存在，会驱使带内花键槽齿轮和花键轴之间的铅体发生塑性变形，从而耗散能量。

有益效果：

本发明在带内花键槽齿轮和花键轴之间浇筑铅材，并用法兰盘封闭带内花键槽齿轮的两个端部，如果固定花键轴，通过齿条带动固定带内花键槽齿轮，带内花键槽齿轮与花键轴之间的铅体将发生塑性变形。由于铅体完全密封在带内花键槽齿轮、花键轴、法兰盘形成的空腔内，花键轴和带内花键槽齿轮、端板之间发生相对转动，不发生相对的拉伸往复运动，从而从本质上避免了铅材的挤出和泄漏。

另外一方面，由于铅体在360度圆周同时发生塑性变形，某处铅材转动到其他位置后，与其该处他铅材粘结在一起，继续提供塑性耗能能力，因而不管带内花键槽齿轮转动多大角度，提供阻尼力的有效铅体不发生变化，理论上讲该构造可提供无上限的极限变形，这是齿轮传动铅阻尼器的另外一个重要的优点。

附图说明

图1是本发明提出的齿轮传动铅阻尼器的整体构造图；

图2是本发明提出的齿轮传动铅阻尼器的A-A剖面图；

图3是本发明实施例带内花键槽齿轮、花键轴、法兰盘及铅体的详图；

图4是本发明实施例的滞回曲线；

图中：1：侧板、2：底板、3：顶板、4：齿条、5：带内花键槽齿轮、6：花键轴、7：法兰盘、8：端板、9：铅体。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行进一步说明。

如图1-3所示，本发明的一种齿轮传动铅阻尼器，包括侧板1、底板2、顶板3、端板8、齿条4以及齿轮装置，顶板3、底板2、前后两块侧板1以及左右两块端板8之间围合成一缸筒，齿条4通过左右两块端板8上的孔洞穿入并伸出所述缸筒，且齿条4能在左右两块端板8上伸缩运动；缸筒内部设置有齿轮装置，齿轮装置包括带内花键槽齿轮5、花键轴6以及法兰盘7，花键轴6设置于带内花键槽齿轮5中心位置，且花键轴6伸出带内花键槽齿轮5，其上、下端分别焊接在顶板3和底板2上，带内花键槽齿轮5上、下两端分别密封焊接有法兰盘7。在上、下端法兰盘7间的带内花键槽齿轮5与花键轴6之间形成的空间内灌注有铅体9。齿条4以及带内花键槽齿轮5上的齿相互啮合，并通过齿条4的直线运动带动带内花键槽齿轮5转动。其中，带内花键槽齿轮5的内壁圆周均匀开设有4段花键槽，每段花键槽对应的圆弧角度均为45度，花键轴6的外壁圆周上亦均匀开设有4段花键槽，每段花键槽对应的圆弧角度也为45度，且与带内花键槽齿轮5内壁的花键槽保持相对。带内花键槽齿轮5内壁的花键槽间间隔设置有凸键，花键轴6的外壁花键槽之间也间隔设置有凸键，带内花键槽齿轮5的凸键与花键轴6的凸键间留有空隙。其中，齿轮装置为两个，带内花键槽齿轮5直径尺寸相同，对称设置于齿条4前后两侧，并均与齿条4相啮合。齿条4带有齿的部位位于缸筒内部中央，齿条4左侧与一固定端相连接，底板2和顶板3伸出右侧端板8并同时与另一固定端相连接，左侧端板8与一固定端的距离小于等于右侧端板8与另一固定端的距离，以保持齿条的运动不受阻碍。同时，如图3所示，法兰盘7的直径介于带内花键槽齿轮5的齿顶以及齿底所在圆环直径之间。

本实施例的齿轮传动铅阻尼器，能提供大位移幅值的滞回曲线，且性能稳定，不存在漏铅现象。图4所示即为本实施例齿轮传动铅阻尼器的试验所得滞回曲线，位移幅值已达到120mm，性能稳定，印证了本发明的齿轮传动铅阻尼器所局部的优点。该例中带内花键槽齿轮厚度40mm，法兰盘厚度10mm，铅体的厚度20mm，提供的阻尼力为80kN左右。当有效铅体厚度增加，阻尼力可随之增加；当齿轮数量从2两个增加到4个、6个、10个时，阻尼力将随之增加。

以上是本发明的一典型实施例，本发明的实施不限于此。

Claims (8)

1.一种齿轮传动铅阻尼器，所述阻尼器包括侧板（1）、底板（2）、顶板（3）、端板（8）、齿条（4）以及齿轮装置，其特征在于：所述顶板（3）、底板（2）、前后两块侧板（1）以及左右两块端板（8）之间围合成一缸筒，所述齿条（4）通过左右两块端板（8）上的孔洞穿入并伸出所述缸筒，且所述齿条（4）能在左右两块端板（8）上伸缩运动；所述缸筒内部设置有齿轮装置，所述齿轮装置包括带内花键槽齿轮（5）、花键轴（6）以及法兰盘（7），所述花键轴（6）设置于带内花键槽齿轮（5）中心位置，且花键轴（6）伸出带内花键槽齿轮（5），其上、下端分别焊接在顶板（3）和底板（2）上，所述带内花键槽齿轮（5）上、下两端分别密封焊接有法兰盘（7）；在上、下端法兰盘（7）间的带内花键槽齿轮（5）与花键轴（6）之间形成的空间内灌注有铅体（9）；所述齿条（4）以及带内花键槽齿轮（5）上的齿相互啮合，并通过齿条（4）的直线运动带动带内花键槽齿轮（5）转动；其中，所述带内花键槽齿轮（5）的内壁圆周均匀开设有花键槽；所述花键轴（6）的外壁圆周上亦均匀开设有花键槽，且花键轴（6）的花键槽与带内花键槽齿轮（5）的花键槽保持相对，同时，带内花键槽齿轮（5）以及花键轴（6）上的花键槽之间还间隔设置有凸键，带内花键槽齿轮（5）的凸键与花键轴（6）的凸键之间留有空隙。

2.根据权利要求1所述的齿轮传动铅阻尼器，其特征在于：所述齿轮装置为至少两个，对称设置于齿条（4）前后两侧，并均与齿条（4）相啮合。

3.根据权利要求2所述的齿轮传动铅阻尼器，其特征在于：多个所述齿轮装置的带内花键槽齿轮（5）直径尺寸相同或不同。

4.根据权利要求1所述的齿轮传动铅阻尼器，其特征在于：所述齿条（4）带有齿的部位位于所述缸筒内部中央。

5.根据权利要求1所述的齿轮传动铅阻尼器，其特征在于：所述齿条（4）左侧与一固定端相连接。

6.根据权利要求5所述的齿轮传动铅阻尼器，其特征在于：所述底板（2）和顶板（3）伸出右侧端板（8）并同时与另一固定端相连接。

7.根据权利要求6所述的齿轮传动铅阻尼器，其特征在于：所述左侧端板（8）与一固定端的距离小于等于右侧端板（8）与另一固定端的距离。

8.根据权利要求1所述的齿轮传动铅阻尼器，其特征在于：所述法兰盘（7）的直径介于所述带内花键槽齿轮（5）的齿顶以及齿底所在圆环直径之间。