CN105484384A - 双齿条驱动转动式方形内槽齿轮铅阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双齿条驱动转动式方形内槽齿轮铅阻尼器。包括有腔体、齿条、带内方形槽齿轮、花键轴、法兰盘等。花键轴置于带内方形槽齿轮中心位置，花键轴轴身上设有花键槽；法兰盘焊接密封在带内方形槽齿轮前端；通过花键轴和花键槽连通的孔洞，将铅体灌注于花键轴和带内方形槽齿轮中间空隙位置；伸出带内方形槽齿轮的花键轴的前后两端分别焊接在前侧板和后侧板上。当上、下齿条进行拉伸往复运动时，上、下齿条和带内方形槽齿轮的齿会相互啮合进行传动，带动带内方形槽齿轮的转动，通过带内方形槽齿轮的往复转动，驱动带内方形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

双齿条驱动转动式方形内槽齿轮铅阻尼器

技术领域

本发明涉及一种齿轮传动阻尼器，特别是一种双齿条驱动转动式方形内槽齿轮铅阻尼器，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。

发明内容

本发明为了解决现有阻尼器的上述缺陷，提出了一种双齿条驱动转动式方形内槽齿轮铅阻尼器，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：

一种双齿条驱动转动式方形内槽齿轮铅阻尼器，所述阻尼器包括连接挡板、前侧板、后侧板、上齿条、下齿条以及齿轮装置，所述连接挡板、前侧板、后侧板围合成一腔体，所述上齿条和下齿条分别从相对的一端穿入前侧板和后侧板组成的间隙并穿过连接挡板上的凹槽，然后从另一端穿出，且上齿条和下齿条与连接挡板上的凹槽始终保持间隙配合；所述上齿条和下齿条还与腔体内部的齿轮装置相互啮合；所述齿轮装置包括带内方形槽齿轮、花键轴以及法兰盘，所述花键轴置于带内方形槽齿轮中心位置，且花键轴两端伸出带内方形槽齿轮，其一端焊接在后侧板上，另一端穿过前侧板上的中心孔洞后与前侧板焊接在一起，所述带内方形槽齿轮一侧焊接密封有法兰盘；在法兰盘和带内方形槽齿轮与花键轴之间形成的空间内灌注有铅体；所述上齿条、下齿条以及带内方形槽齿轮上的齿相互啮合，并通过上齿条和下齿条的直线运动带动带内方形槽齿轮转动；所述花键轴的外壁中间圆周上均匀开设有花键槽，所述花键槽完全置于带内方形槽齿轮的凹槽内，所述花键槽中间位置均匀设置有钻孔，该钻孔连通花键轴侧面中心钻的孔洞，且相互垂直。

进一步地，所述上齿条和下齿条分别为一根，且齿轮装置至少为一个；上齿条和下齿条关于齿轮装置的中心为中心对称布置于齿轮装置的上、下两侧，并均与带内方形槽齿轮啮合。其可使阻尼器保持稳定，同时可以根据实际需要增减齿轮装置的数量从而改变阻尼力的大小。

进一步地，多个所述齿轮装置串联或不串联；且多个所述齿轮装置的带内方形槽齿轮直径尺寸相同或不同，且带内方形槽齿轮的凹槽的深度能够根据要求进行调节。

进一步地，所述上齿条左侧与一固定端相连接；所述下齿条右侧与另一固定端相连接。

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

进一步地，所述腔体为完全密封或不完全密封的腔体。

进一步地，所述花键槽的厚度略低于带内方形槽齿轮的凹槽深度。

进一步地，所述连接挡板上的凹槽以及与之间隙配合的上齿条和下齿条的对应部分截面为矩形或者半圆形。

进一步地，所述上齿条和下齿条没有齿的部分为圆柱体，所述圆柱体深入到另一端与端板焊接的套筒内。

进一步地，所述圆柱体的直径略小于套筒的直径。

使用时，需要将带内方形槽齿轮、花键轴、组装与焊接后，将铅体通过花键轴一端钻的孔洞流出花键槽的孔洞，灌入带内方形槽齿轮和花键轴之间的空隙内，待铅体的物理性质稳定后，将法兰盘与齿轮焊接密封。最后将伸出带内方形槽齿轮的花键轴的两端分别焊接在后侧板和前侧板上。

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

本发明取得了以下有益效果：

本发明在有效解决铅体泄露的基础上，由于采用方形凹槽，使之加工工艺简化，机加工成本降低，防止了铅材的挤出和泄露，同时耗能效果增加。其次，本发明由于采用了双齿条驱动，与现有技术相比，同之前使用同量的铅体的条件下，位移为原来的二倍，使该阻尼器的行程大幅度提升。

附图说明

图1是本发明提出的双齿条驱动转动式方形内槽齿轮铅阻尼器的整体构造图；

图2是本发明提出的双齿条驱动转动式方形内槽齿轮铅阻尼器的前视图；

图3是图2的A-A剖面图；

图4是本发明提出的双齿条驱动转动式方形内槽齿轮铅阻尼器的B-B剖面图；

图5是本发明提出的双齿条驱动转动式方形内槽齿轮铅阻尼器的花键轴平面图；

图6是图5的C-C剖面图；

图7是本发明提出的另一种双齿条驱动转动式方形内槽齿轮铅阻尼器前视图；

图8是图7的D-D剖面图；

图9是图7的E-E剖面图；

图10是本发明实施例1的滞回曲线；

图中：1：连接挡板、2：前侧板、3：后侧板、4：上齿条、5：下齿条、6：带内方形槽齿轮、7：花键轴、8：法兰盘、9：铅体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1-6所示，本发明的一种双齿条驱动转动式方形内槽齿轮铅阻尼器，包括连接挡板1、前侧板2、后侧板3、上齿条4、下齿条5以及齿轮装置。连接挡板1、前侧板2、后侧板3围合成一腔体，所述上齿条4和下齿条5分别从相对的一端穿入前侧板2和后侧板3组成的间隙并穿过连接挡板1上的凹槽，然后从另一端穿出，且上齿条4和下齿条5与连接挡板1上的凹槽始终保持间隙配合。上齿条4和下齿条5还与腔体内部的齿轮装置相互啮合。齿轮装置包括带内方形槽齿轮6、花键轴7以及法兰盘8。花键轴7置于带内方形槽齿轮6中心位置，且花键轴7两端伸出带内方形槽齿轮6，其一端焊接在后侧板3上，另一端穿过前侧板2上的中心孔洞后与前侧板2焊接在一起。带内方形槽齿轮6一侧焊接密封有法兰盘8，在法兰盘8和带内方形槽齿轮6与花键轴7之间形成的空间内灌注有铅体9。上齿条4、下齿条5以及带内方形槽齿轮6上的齿相互啮合，并通过上齿条4和下齿条5的直线运动带动带内方形槽齿轮6转动。花键轴7的外壁中间圆周上均匀开设有花键槽，花键槽完全置于带内方形槽齿轮6的凹槽内，花键槽中间位置均匀设置有钻孔，该钻孔连通花键轴7侧面中心钻的孔洞，且相互垂直。上齿条4左侧与一固定端相连接；所述下齿条5右侧与另一固定端相连接。其中，上齿条4和下齿条5分别为一根，齿轮装置为一个。上齿条4和下齿条5关于齿轮装置的中心为中心对称布置于齿轮装置的上、下两侧，并均与带内方形槽齿轮6啮合。带内方形槽齿轮6的凹槽截面为方形，其还可以替换为矩形或者圆形，凹槽的深度能够根据要求进行调节。法兰盘8的直径介于所述带内方形槽齿轮6的齿顶以及齿底所在圆环直径之间。腔体为不完全密封的腔体。花键槽的厚度略低于带内方形槽齿轮6的凹槽深度。连接挡板1上的凹槽以及与之间隙配合的上齿条4和下齿条5的对应部分截面为矩形。

本实施例的双齿条驱动转动式方形内槽齿轮铅阻尼器，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10所示即为本实施例双齿条驱动转动式方形内槽齿轮铅阻尼器的试验所得滞回曲线，位移幅值已达到70mm，性能稳定，印证了本发明的双齿条驱动转动式方形内槽齿轮铅阻尼器所具有的优点。该例中带内方形槽齿轮厚度20mm，法兰盘厚度10mm，铅体的厚度12mm，提供的阻尼力为2kN左右。当有效铅体厚度和截面积增加，阻尼力可随之增加。

实施例2

如图7-9所示，本发明双齿条驱动转动式方形内槽齿轮铅阻尼器的另一种实施方式，其中，上齿条4和下齿条5没有齿的部分为圆柱体，圆柱体深入到另一端与端板焊接的套筒内，圆柱体的直径略小于套筒的直径。其它构件及连接方式同实施例1。

上述实施例只是为了更清楚说明本发明的技术方案做出的列举，并非对本发明的限定，本发明的保护范围仍以所附权利要求限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种双齿条驱动转动式方形内槽齿轮铅阻尼器，所述阻尼器包括连接挡板（1）、前侧板（2）、后侧板（3）、上齿条（4）、下齿条（5）以及齿轮装置，其特征在于：所述连接挡板（1）、前侧板（2）、后侧板（3）围合成一腔体，所述上齿条（4）和下齿条（5）分别从相对的一端穿入前侧板（2）和后侧板（3）组成的间隙并穿过连接挡板（1）上的凹槽，然后从另一端穿出，且上齿条（4）和下齿条（5）与连接挡板（1）上的凹槽始终保持间隙配合；所述上齿条（4）和下齿条（5）还与腔体内部的齿轮装置相互啮合；所述齿轮装置包括带内方形槽齿轮（6）、花键轴（7）以及法兰盘（8），所述花键轴（7）置于带内方形槽齿轮（6）中心位置，且花键轴（7）两端伸出带内方形槽齿轮（6），其一端焊接在后侧板（3）上，另一端穿过前侧板（2）上的中心孔洞后与前侧板（2）焊接在一起，所述带内方形槽齿轮（6）一侧焊接密封有法兰盘（8）；在法兰盘（8）和带内方形槽齿轮（6）与花键轴（7）之间形成的空间内灌注有铅体（9）；所述上齿条（4）、下齿条（5）以及带内方形槽齿轮（6）上的齿相互啮合，并通过上齿条（4）和下齿条（5）的直线运动带动带内方形槽齿轮（6）转动；所述花键轴（7）的外壁中间圆周上均匀开设有花键槽，所述花键槽完全置于带内方形槽齿轮（6）的凹槽内，所述花键槽中间位置均匀设置有钻孔，该钻孔连通花键轴（7）侧面中心钻的孔洞，且相互垂直。

2.根据权利要求1所述的双齿条驱动转动式方形内槽齿轮铅阻尼器，其特征在于：所述上齿条（4）和下齿条（5）分别为一根，且齿轮装置至少为一个；上齿条（4）和下齿条（5）关于齿轮装置的中心为中心对称布置于齿轮装置的上、下两侧，并均与带内方形槽齿轮（6）啮合。

3.根据权利要求2所述的双齿条驱动转动式方形内槽齿轮铅阻尼器，其特征在于：多个所述齿轮装置串联或不串联；且多个所述齿轮装置的带内方形槽齿轮（6）直径尺寸相同或不同，且带内方形槽齿轮（6）的凹槽的深度能够根据要求进行调节。

4.根据权利要求1所述的双齿条驱动转动式方形内槽齿轮铅阻尼器，其特征在于：所述上齿条（4）左侧与一固定端相连接；所述下齿条（5）右侧与另一固定端相连接。

5.根据权利要求1所述的双齿条驱动转动式方形内槽齿轮铅阻尼器，其特征在于：所述法兰盘（8）的直径介于所述带内方形槽齿轮（6）的齿顶以及齿底所在圆环直径之间。

6.根据权利要求1所述的双齿条驱动转动式方形内槽齿轮铅阻尼器，其特征在于：所述腔体为完全密封或不完全密封的腔体。

7.根据权利要求1所述的双齿条驱动转动式方形内槽齿轮铅阻尼器，其特征在于：所述花键槽的厚度略低于带内方形槽齿轮（6）的凹槽深度。

8.根据权利要求1所述的双齿条驱动转动式方形内槽齿轮铅阻尼器，其特征在于：所述连接挡板（1）上的凹槽以及与之间隙配合的上齿条（4）和下齿条（5）的对应部分截面为矩形或者半圆形。

9.根据权利要求8所述的双齿条驱动转动式方形内槽齿轮铅阻尼器，其特征在于：所述上齿条（4）和下齿条（5）没有齿的部分为圆柱体，所述圆柱体深入到另一端与端板焊接的套筒内。

10.根据权利要求9所述的双齿条驱动转动式方形内槽齿轮铅阻尼器，其特征在于：所述圆柱体的直径略小于套筒的直径。