CN106122335A - 一种带阻尼的限制力装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带阻尼的限制力装置，属于稳定控制和减震装置。该装置包括外套管与内管，外套管的末端连接有底座，内管一部分从外套管的头端伸入到外套管内，内管外端连接有上封盖，底座与上封盖上分别连接有连接件，使用时通过连接件连接在主体结构上，该连接件可以承受压力，该装置还包括金属阻尼单元，金属阻尼单元位于外套管和内管之间，并沿外套管和内管的轴向设置，其一端与外套管固定连接，另一端与内管固定连接，内管内端与底座之间留有一定运动距离，使得外套管侧壁、内管内端与底座之间形成运动腔。与现有技术相比，本发明兼有限制力功能和阻尼功能，作为结构消能减震、稳定控制的元件，具有功能强大、使用寿命长、安全可靠等优点。

Description

一种带阻尼的限制力装置

技术领域

本发明涉及一种消能减震装置，尤其是涉及一种带阻尼的限制力装置。

背景技术

目前，许多阻尼器仅仅具有阻尼作用，而限制力装置仅仅具有承受固定压力荷载的作用，功能单一，限制了使用范围。

中国专利CN105041957A公布了一种弹簧气压阻尼减震器，属于减震器领域。该发明包括外管、内管和活塞杆，内管设于外管内，且内管位于外管内部的一端上设有内管活塞，该内管活塞与外管内壁相配合形成密封的A腔；活塞杆的一端固定于外管的端部，另一端穿过内管活塞伸入密封的内管中，且在该端设有与内管内壁相配合的阻尼活塞，阻尼活塞将内管分为密封的B腔和C腔；A腔、B腔和C腔内均充有气体，A腔或C腔内设有阻尼弹簧，该阻尼弹簧所承受的载荷为减震器所承受载荷的1/3～1/2。该发明利用阻尼弹簧的弹力改善气压阻尼回弹性不足的问题，将阻尼弹簧和气体阻尼有机结合，使减震器回弹力适中，实现减震器软硬平衡，从而提高减震效果。但是该阻尼减震器需要使用活塞以及阻尼弹簧，结构较为复杂，同时需要形成三个腔体，对于结构的密封性能要求较高，因此，制作成本也很高，不易于推广应用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种带阻尼的限制力装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

第一种方案：

一种带阻尼的限制力装置，包括外套管与内管，所述的外套管的末端连接有底座，所述的内管一部分从外套管的头端伸入到外套管内，所述的内管外端连接有上封盖，所述的底座与上封盖上分别连接有连接件，使用时通过连接件连接在主体结构上，该连接件可以承受压力，其特征在于，还包括金属阻尼单元，所述的金属阻尼单元位于外套管和内管之间，并沿外套管和内管的轴向设置，其一端与外套管固定连接，另一端与内管固定连接，所述的内管内端与底座之间留有一定运动距离，使得外套管侧壁、内管内端与底座之间形成运动腔。

所述的运动腔的存在保证金属阻尼单元具有满足其最大拉力和变形能力的伸长距离。

进一步优选地，所述的内管内端串联有粘滞阻尼器或者金属阻尼器。

串联粘滞阻尼器或者金属阻尼器能够具有更强的阻尼效果。并且串联一个粘滞阻尼器或者金属阻尼器后，也能保证金属阻尼单元往复伸长和缩短，保证粘滞阻尼器或者金属阻尼器与金属阻尼单元正常工作。此时，外套管可以为粘滞阻尼器或者金属阻尼器的外管，此时，内管的内端通过下封盖与一个粘滞阻尼器或者金属阻尼器焊接连接。

进一步地，所述的外套管、内管、底座均采用金属延性材料；所述的金属阻尼单元为较低强度的高延性金属材料；较低强度的高延性金属材料具有比金属延性材料更大的延伸率和屈服位移，具有较稳定的二次刚度。所述的金属延性材料可以选择钢材或铝合金等，较低强度的高延性金属材料可以选择软钢。

进一步地，所述的金属阻尼单元为金属板条或金属管。

所述的外套管为矩形金属管、圆形金属管或格构式金属管。

此外，外套管还可以由两个或多个金属管片组合形成完整的金属管，在组装的过程中，两个金属管片之间可以采用螺栓连接组成，或者可以通过焊接缀板缀条形成。

所述的内管为矩形金属管或圆形金属管。

进一步地，金属阻尼单元与内管、外套管之间除焊缝外为接触连接或有较小间隙，并能保证金属阻尼单元往复滑动。

进一步地，所述的金属阻尼单元直接与外套管和内管焊接连接，或者所述的金属阻尼单元一端通过上连接环板与外套管焊接连接，所述的金属阻尼单元另一端通过下连接环板与内管焊接连接。

进一步地，所述的金属阻尼单元与外套管和内管焊接可以采用各种焊缝形式。

第二种方案：与金属阻尼单元位于外套管内的设置方式不同。

第二种方案中，所述的金属阻尼单元挂设在外套管的头端。对于这种方案，外套管、内管、底座及金属阻尼单元的材料与结构形状可以与金属阻尼单元位于外套管内的方案相同。

本发明的带阻尼的限制力装置其承受的最大压力由金属阻尼单元的屈服拉力来限定，具有限制最大压力的功能。具体而言由金属阻尼单元的截面、强度等材料性质来确定。

本发明的带阻尼的限制力装置除了可以承受压力以外，可以承受较小的弯矩和扭矩。

本发明带阻尼的限制力装置安装到主体结构中，不仅可以承受单向压力，而且可以承受往复压力，在单向压力作用下，带阻尼的限制力装置为普通的限制力装置，具有最大的受压承载力，可以控制杆件承受的内力，在较大荷载作用下可以促进结构内力重分布，平衡构件内力，防止结构突然坍塌，有结构稳定控制的作用；带阻尼的限制力装置布置在结构受压力较大的部位时，其承载力由金属阻尼单元受拉承载力控制，可以防止杆件屈曲破坏，调整构件内力分布，提高结构承载力。在往复压力作用下，金属阻尼单元承受往复拉力，金属阻尼单元往复伸长和缩短，由于金属阻尼单元比普通金属材料有更大的延伸率、屈服位移，同时具有较稳定的二次刚度，因而对主体结构有消能减震的作用。串联一个粘滞阻尼器或者金属阻尼器时，在单向荷载作用下性能与不串联时相同；在往复荷载作用下，阻尼作用增强，对主体结构消能减震的作用增强。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

1、功能强大独特：将阻尼器和限制力装置的功能合二为一，有杆件的强度和刚度，有防止杆件屈曲破坏、结构稳定控制和消能减震的作用。

2、应用范围广：可以安装在既需要杆件强度刚度又需要控制结构稳定或者消能减震的结构中。

3、安全可靠：结构构造简单，易于制作，不易损坏，可以长期使用。

4、检修方便：加支撑后可以方便的更换和维修。

附图说明

图1为实施例1中带阻尼的限制力装置结构示意图；

图2为图1中A-A面剖视结构示意图；

图3为图1中B-B面剖视结构示意图；

图4为实施例2中带阻尼的限制力装置结构示意图；

图5为图4中A-A面剖视结构示意图；

图6为图4中B-B面剖视结构示意图；

图7为实施例3中带阻尼的限制力装置结构示意图；

图8为图7中A-A面剖视结构示意图；

图9为图7中B-B面剖视结构示意图；

图10为实施例4中带阻尼的限制力装置结构示意图；

图11为图10中A-A面剖视结构示意图；

图12为图10中B-B面剖视结构示意图；

图13为实施例5中带阻尼的限制力装置结构示意图；

图14为图13中A-A面剖视结构示意图；

图15为图13中B-B面剖视结构示意图；

图16为实施例6中带阻尼的限制力装置结构示意图；

图17为图16中A-A面剖视结构示意图；

图18为图16中B-B面剖视结构示意图；

图19为实施例7中带阻尼的限制力装置结构示意图；

图20为图19中A-A面剖视结构示意图；

图21为图19中B-B面剖视结构示意图；

图22为实施例8中带阻尼的限制力装置结构示意图；

图23为图22中A-A面剖视结构示意图；

图24为图22中B-B面剖视结构示意图；

图25为实施例9中带阻尼的限制力装置结构示意图；

图26为实施例10中带阻尼的限制力装置结构示意图。

1、外套管，2、金属阻尼单元，3、内管，4、上封盖，5、下封盖，6、底座，7、连接件，8、运动腔，9、上连接环板，10、下连接环板，11、粘滞阻尼器或者金属阻尼器，12、焊缝，13、缀板缀条，14、螺栓。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

如图1-3所示，本实施例的带阻尼的限制力装置，包括外套管1与内管3，外套管1的末端连接有底座6，内管3一部分从外套管1的头端伸入到外套管1内，内管3外端连接有上封盖4，底座6与上封盖4上分别连接有连接件7，使用时通过连接件7连接在主体结构上，该连接件7可以承受压力。

本实施例的带阻尼的限制力装置还包括金属阻尼单元2，金属阻尼单元2位于外套管1和内管3之间，并沿外套管1和内管3的轴向设置，其一端与外套管1固定连接，另一端与内管3固定连接，内管3内端与底座6之间留有一定运动距离，使得外套管1侧壁、内管3内端与底座6之间形成运动腔8。运动腔8的存在保证金属阻尼单元2具有满足其最大拉力和变形能力的伸长距离。

本实施例中，外套管1、内管3、底座6均采用金属延性材料；金属阻尼单元2为较低强度的高延性金属材料；具有比一般金属材料更大的延伸率和屈服位移，具有较稳定的二次刚度。

本实施例中，金属延性材料可以选择钢材、铝合金等，较低强度的高延性金属材料可以选择软钢。

本实施例中，金属阻尼单元2一端通过上连接环板9与外套管1焊接连接，金属阻尼单元2另一端通过下连接环板10与内管3焊接连接。

本实施例中，金属阻尼单元2为两个弧形的金属板条，外套管1为圆形金属管，内管3为圆形金属管。

金属阻尼单元2与内管3、外套管1之间除焊缝12外为接触连接或有较小间隙，并能保证金属阻尼单元2往复滑动。其中，金属阻尼单元2与外套管1和内管3焊接可以采用各种焊缝形式。

本实施例的带阻尼的限制力装置除了可以承受压力以外，可以承受较小的弯矩和扭矩。外套管和内管的受压承载力大于金属阻尼单元2受拉承载力，该装置承载力由金属阻尼单元2受拉承载力控制。

本实施例的带阻尼的限制力装置，不仅可以承受单向压力，而且可以承受往复压力，在单向压力作用下，为普通的限制力装置，主体结构将单向压力通过连接件7传到外套管1和内管3上，外套管1和内管3再将荷载传到金属阻尼单元2上，限制力装置具有最大的承载力，可以控制杆件承受的内力，促使结构内力重分布，平衡构件受力，防止结构突然坍塌，有结构稳定控制的作用；带阻尼的限制力装置布置在结构受压力较大的部位时，外套管1和内管3受压，金属阻尼单元2受拉，外套管和内管的受压承载力大于金属阻尼单元2受拉承载力，该装置承载力由金属阻尼单元2受拉承载力控制，可以防止杆件屈曲破坏，调整构件内力分布，提高结构承载力；在往复压力作用下，连接件7将荷载传到外套管1和内管3上，外套管1和内管3将往复荷载传给金属阻尼单元2，金属阻尼单元2承受往复拉力，金属阻尼单元2在运动腔8里往复伸长和缩短，由于金属阻尼单元比普通金属材料具有更大的延伸率、屈服位移，同时具有较稳定的二次刚度，因而对主体结构有消能减震的作用。

实施例2

如图4-6所示，本实施例的带阻尼的限制力装置与实施例1不同之处在于：

本实施例中，金属阻尼单元2为四个弧形的金属板条。

实施例3

如图7-9所示，本实施例的带阻尼的限制力装置与实施例1不同之处在于：

本实施例中，金属阻尼单元2为圆形金属管。

实施例1-3给出了外套管1与内管3为圆形金属管，金属阻尼单元2为弧形金属板条或圆形管的形式，在使用时，外套管1与内管3的形式不局限在圆形金属管，也可以采用矩形金属管，金属阻尼单元2也可以采用金属板条或者矩形管的形式，参见实施例5-7。

实施例4

如图10-12所示，本实施例的带阻尼的限制力装置与实施例1不同之处在于：

本实施例中，外套管1由两个半圆形金属管片组合形成完整的格构式圆形金属管，在组装的过程中，两个半圆形金属管片之间采用螺栓14连接组成完整的格构式圆形金属管。金属阻尼单元2也可以为圆管。

本实施例中，金属阻尼单元2还可以一端通过上连接环板9与外套管1焊接连接，另一端直接与内管3焊接连接，并形成焊缝12，或者金属阻尼单元2还可以直接与外套管1和内管3焊接连接。

实施例5

如图13-15所示，本实施例的带阻尼的限制力装置与实施例1不同之处在于：

本实施例中，金属阻尼单元2一端通过上连接环板9与外套管1焊接连接，另一端直接与内管3焊接连接，并形成焊缝12，或者金属阻尼单元2直接与外套管1和内管3焊接连接。

本实施例中，金属阻尼单元2为金属板条，外套管1为矩形金属管，内管3为矩形金属管。

实施例6

如图16-18所示，本实施例的带阻尼的限制力装置与实施例5不同之处在于：

本实施例中，金属阻尼单元2为矩形金属管。

实施例5-6给出金属阻尼单元与外套管1和内管3的不同连接方式，在实施例5-6中给出了外套管1与内管3为矩形金属管的情形，金属阻尼单元2为金属板条或矩形管的形式，在使用时，外套管1与内管3的形式不局限在矩形金属管，也可以采用圆形金属管，金属阻尼单元2也可以采用弧形金属板条或者圆形管的形式，参见实施例1-3。

实施例7

如图19-21所示，本实施例的带阻尼的限制力装置与实施例5不同之处在于：

本实施例中，外套管1由两个开口金属管片组合形成完整的格构式金属管，在组装的过程中，两个开口金属管片之间通过焊接缀板缀条13形成完整的格构式矩形金属管。金属阻尼单元2也可以为矩形管。

实施例8

如图22-24所示，本实施例的带阻尼的限制力装置与实施例5不同之处在于：

本实施例中，外套管1由两个开口金属管片组合形成完整的格构式金属管，在组装的过程中，两个金属管片之间采用螺栓14连接组成完整的格构式矩形金属管。金属阻尼单元2也可以为矩形管。

实施例7～8中，还可以金属阻尼单元2一端通过上连接环板9与外套管1焊接连接，金属阻尼单元2另一端通过下连接环板10与内管3焊接连接。

实施例9

如图25所示，本实施例中，内管3内端串联有粘滞阻尼器或者金属阻尼器11。串联粘滞阻尼器或者金属阻尼器11能够具有更强的阻尼效果。并且串联一个粘滞阻尼器或者金属阻尼器11后，也能保证金属阻尼单元2在运动腔8往复伸长和缩短，保证粘滞阻尼器或者金属阻尼器11与金属阻尼单元2正常工作。此时，外套管1可以为粘滞阻尼器或者金属阻尼器11的外管，此时，金属阻尼单元2内端通过下封盖5与内管3焊接连接，内管3的内端通过下封盖5与一个粘滞阻尼器或者金属阻尼器11焊接连接。串联一个粘滞阻尼器11或者金属阻尼器11时，在单向压力作用下性能与不串联时相同；在往复压力作用下，阻尼作用增强，对主体结构消能减震的作用增强。

本实施例中，金属阻尼单元、外套管与内管的形式可以采用以下形式：

第一种形式：金属阻尼单元2为金属板条，外套管1为矩形金属管，内管3为矩形金属管。

第二种形式：金属阻尼单元2为矩形金属管，外套管1为矩形金属管，内管3为矩形金属管。

第三种形式：金属阻尼单元2为两个半圆形的金属板条，外套管1为圆形金属管，内管3为圆形金属管。

第四种形式：金属阻尼单元2为四个弧形的金属板条，外套管1为圆形金属管，内管3为圆形金属管。

第五种形式：金属阻尼单元2为圆形金属管，外套管1为圆形金属管，内管3为圆形金属管。

实施例10

如图26所示，本实施例中，内管3内端串联有粘滞阻尼器或者金属阻尼器11。串联粘滞阻尼器或者金属阻尼器11具有更强的阻尼效果。并且串联一个粘滞阻尼器或者金属阻尼器11后，也能保证金属阻尼单元2在运动腔8内往复伸长和缩短，保证粘滞阻尼器或者金属阻尼器11与金属阻尼单元2正常工作。此时，外套管1可以为粘滞阻尼器或者金属阻尼器11的外管，此时，金属阻尼单元2内端通过下封盖5与内管3焊接连接，金属阻尼单元2内端还直接与内管3焊接来加强连接，内管3的内端通过下封盖5与一个粘滞阻尼器或者金属阻尼器11焊接连接。串联一个粘滞阻尼器11或者金属阻尼器11时，在单向压力作用下性能与不串联时相同；在往复压力作用下，阻尼作用增强，对主体结构消能减震的作用增强。

本实施例中，金属阻尼单元、外套管与内管的形式可以采用以下形式：

第一种形式：金属阻尼单元2为金属板条，外套管1为矩形金属管，内管3为矩形金属管。

第二种形式：金属阻尼单元2为矩形金属管，外套管1为矩形金属管，内管3为矩形金属管。

第三种形式：金属阻尼单元2为两个弧形的金属板条，外套管1为圆形金属管，内管3为圆形金属管。

第四种形式：金属阻尼单元2为四个弧形的金属板条，外套管1为圆形金属管，内管3为圆形金属管。

第五种形式：金属阻尼单元2为圆形金属管，外套管1为圆形金属管，内管3为圆形金属管。

实施例9和实施例10的差别是：实施例9为金属阻尼单元与内管直接焊接在下封盖上，通过下封盖连接，实施例10中金属阻尼单元与内管直接焊接连接。

实施例11

与实施例1-10中金属阻尼单元位于外套管内的设置方式不同。本实施例中，金属阻尼单元挂设在外套管的头端。对于这种方案，外套管、内管、底座及金属阻尼单元的材料与结构形状可以与金属阻尼单元位于外套管内的方案相同。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带阻尼的限制力装置，包括外套管(1)与内管(3)，所述的外套管(1)的末端连接有底座(6)，所述的内管(3)一部分从外套管(1)的头端伸入到外套管(1)内，所述的内管(3)外端连接有上封盖(4)，所述的底座(6)与上封盖(4)上分别连接有连接件(7)，其特征在于，还包括金属阻尼单元(2)，所述的金属阻尼单元(2)位于外套管(1)和内管(3)之间，并沿外套管(1)和内管(3)的轴向设置，其一端与外套管(1)固定连接，另一端与内管(3)固定连接，所述的内管(3)内端与底座(6)之间留有一定运动距离，使得外套管(1)侧壁、内管(3)内端与底座(6)之间形成运动腔(8)。

2.根据权利要求1所述的一种带阻尼的限制力装置，其特征在于，所述的内管(3)内端串联有粘滞阻尼器或者金属阻尼器(11)。

3.根据权利要求1或2所述的一种带阻尼的限制力装置，其特征在于，所述的外套管(1)、内管(3)、底座(6)均采用金属延性材料；所述的金属阻尼单元(2)为较低强度的高延性金属材料；

金属延性材料选择钢材或铝合金，较低强度的高延性金属材料选择软钢。

4.根据权利要求1或2所述的一种带阻尼的限制力装置，其特征在于，所述的金属阻尼单元(2)为金属板条或金属管。

5.根据权利要求1或2所述的一种带阻尼的限制力装置，其特征在于，所述的外套管(1)为矩形金属管、圆形金属管或格构式金属管。

6.根据权利要求1或2所述的一种带阻尼的限制力装置，其特征在于，所述的内管(3)为矩形金属管或圆形金属管。

7.根据权利要求1或2所述的一种带阻尼的限制力装置，其特征在于，金属阻尼单元(2)与内管(3)、外套管(1)之间除焊缝外为接触连接或有较小间隙，并能保证金属阻尼单元(2)往复滑动。

8.根据权利要求1所述的一种带阻尼的限制力装置，其特征在于，所述的金属阻尼单元(2)直接与外套管(1)和内管(3)焊接连接，或者所述的金属阻尼单元(2)一端通过上连接环板(9)与外套管(1)焊接连接，所述的金属阻尼单元(2)另一端通过下连接环板(10)与内管(3)焊接连接。

9.根据权利要求6所述的一种带阻尼的限制力装置，其特征在于，所述的金属阻尼单元(2)与外套管(1)和内管(3)焊接可以采用各种焊缝形式。

10.根据权利要求1所述的一种带阻尼的限制力装置，其特征在于，所述的金属阻尼单元(2)挂设在外套管(1)的头端。