CN107191046B - 一种摩擦型质量转轮阻尼器 - Google Patents

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Abstract

一种摩擦型质量转轮阻尼器，包括螺旋作动杆，螺旋作动杆依此穿过高强外壳、上定位承压体、质量转轮、下定位承压体后和圆形连接板连接，螺旋作动杆上端伸出高强外壳外，下定位承压体与圆形连接板之间设有第一预压弹簧，圆形连接板与固定在高强外壳下端部的垫板之间设有第二预压弹簧，高强外壳的下端部连接有连接杆；上、下定位承压体设有滑槽，滑槽内安装有弧形摩擦板，弧形摩擦板和质量转轮配合，弧形摩擦板上连接有弧形铰，弧形铰上连接有超磁致伸缩材料,超磁致伸缩材料上有骨架套筒，骨架套筒上绕有励磁线圈，超磁致伸缩材料的另一端固定在高强外壳上，本发明能够适应不同地震作用下的耗能减震，同时增大阻尼器的出力，响应速度快。

Description

一种摩擦型质量转轮阻尼器
技术领域
本发明涉及结构消能减震技术领域，具体涉及一种摩擦型质量转轮阻尼器。
背景技术
近些年，地震频频发生，严重影响这人们生命安全和财产安全，面对经济的迅速发展，带动着建筑物的高度越来越来高，结构设计出现异形以及结构的跨度很大。越发的凸显地震对于建筑结构安全性、耐久性和适用性的严重影响。按传统设计方法设计的结构消能减震装置，总体出力小，响应慢，对外界环境适应力差，对于大型的建筑结构并不适用，适用范围较小。并且由于要预先设定阻尼器的力，往往在地震中会出现当设定的力在大震作用下能进行摩擦滑动的，在小震中往往不一定能滑动，不能起到小震作用下的耗能减震；与此相反，当设定的力在小震作用下能进行摩擦滑动的，在大震中往往不能滑动，也不能起到大震作用下的耗能减震，很难完全避免结构的损伤和破坏，而且震后复位能力差。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种摩擦型质量转轮阻尼器，能够适应不同地震作用下的耗能减震，同时增大阻尼器的出力，具有响应速度快的优点。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种摩擦型质量转轮阻尼器，包括高强外壳2，高强外壳2内腔顶部连接有上定位承压体17；上定位承压体17下端面、质量转轮5上下端面、下定位承压体18上端面设有圆形凹槽15，圆形凹槽15内部设有滚珠13，下定位承压体18全侧面焊接在高强外壳2内表面；上定位承压体17、质量转轮5和下定位承压体18连在一起；
螺旋作动杆1依次穿过高强外壳2、上定位承压体17、质量转轮5、下定位承压体18后和圆形连接板12连接，质量转轮5通过咬合齿21和螺旋作动杆1连接；螺旋作动杆1的上端伸出高强外壳2外，下定位承压体18与圆形连接板12上方之间设有第一预压弹簧10，圆形连接板12下方与垫板9之间设有第二预压弹簧11，垫板9固定在高强外壳2的下端部，高强外壳2的下端部连接有连接杆4。
所述的上定位承压体17的下部和下定位承压体18上部设有对应的滑槽19，滑槽19内安装有弧形摩擦板6，弧形摩擦板6和质量转轮5配合，弧形摩擦板6上连接有弧形铰7，弧形铰7上连接有超磁致伸缩材料(GMM)16,超磁致伸缩材料(GMM)16上有骨架套筒，骨架套筒上绕有励磁线圈8，超磁致伸缩材料(GMM)16的另一端固定在高强外壳2上。
所述的高强外壳2上有出线孔20，励磁线圈8的电线通过线孔20与外部供电设备连接。
所述的质量转轮5内沿竖向嵌有热棒14。
所述的螺旋作动杆1和质量转轮5的材质是碳纤维复合材料材料。
所述的圆形凹槽15和滑槽19上涂固体二硫化钼。
所述的第一预压弹簧10和第二预压弹簧11的预压应变相同，并且用SMA材料制作。
所述的弧形摩擦板6和质量转轮5贴有耐磨碳纤维摩阻材料。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、相比其它智能材料来说，摩擦型质量轮阻尼器出力大，减震效果更好，性能稳定，适用范围广。对于响应大震、中震和小震的能力强，能够更好地运用于结构的半主动控制。
2、利用两个预压应变相等的SMA材料所做的第一预压弹簧10和第二预压弹簧11以及质量轮5进行初期的被动耗能和后期的自复位，以及当振动达到一定程度时，超磁致伸缩材料(GMM)16的半主动控制相结合，其耗能充分，自适应能力强。
3、考虑到了摩擦产热问题，并且利用内置竖向热棒14将质量转轮5摩擦产生的热带走，然后将其散出。
4、采用固体的二硫化钼，减小接触体间的摩擦，有利于弧形摩擦板在滑槽19里运动，以及滚珠13在圆形凹槽15里运动。
5、螺旋作动杆1和质量转轮5的材质是碳纤维复合材料材料所做，其强度高，有利于阻尼器的耐久性。
6、弧形摩擦板6和质量转轮5贴有耐磨碳钎维摩阻材料，增大了材料间摩擦系数，使其阻尼器的出力更加大，对于大震适应能力更强。
7、设计弧形铰7与滑槽19，使超磁致伸缩材料(GMM)16防止受弯破坏。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为上定位承压体17、质量转轮5、下定位承压体18的相对位置的示意图。
图3为质量转轮5的示意图。
图4为上定位承压体17的示意图。
图5为超磁致伸缩材料(GMM)16与弧形摩擦板6连接的示意图。
图6为第一预压弹簧10和第二预压弹簧11的连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
参照图1、图2、图3、图4、图5、图6，一种摩擦型质量转轮阻尼器，包括高强外壳2，高强外壳2内腔顶部通过螺栓3连接有上定位承压体17，与高强外壳2一起承担质量转轮5所传来的力；上定位承压体17下端面、质量转轮5上下端面、下定位承压体18上端面设有圆形凹槽15，圆形凹槽15内部设有滚珠13，下定位承压体18全侧面焊接在高强外壳2内表面；上定位承压体17、质量转轮5和下定位承压体18连在一起；
螺旋作动杆1依次穿过高强外壳2、上定位承压体17、质量转轮5、下定位承压体18后和圆形连接板12连接，质量转轮5通过咬合齿21和螺旋作动杆1连接；螺旋作动杆1的上端伸出高强外壳2外，下定位承压体18与圆形连接板12上方之间设有第一预压弹簧10，圆形连接板12下方与垫板9之间设有第二预压弹簧11，垫板9用螺栓固定在高强外壳2的下端部，高强外壳2的下端部连接有连接杆4；
所述的上定位承压体17的下部和下定位承压体18上部设有对应的三个滑槽19，滑槽19内安装有弧形摩擦板6，滑槽19为弧形摩擦板6提供滑动路径，并且限制其它路径的运动，弧形摩擦板6和质量转轮5配合，弧形摩擦板6上连接有弧形铰7，弧形铰7上连接有超磁致伸缩材料(GMM)16,超磁致伸缩材料(GMM)16上有骨架套筒，骨架套筒上绕有励磁线圈8，超磁致伸缩材料(GMM)16的另一端固定在高强外壳2上。
所述的高强外壳2上有出线孔20，励磁线圈8的电线通过线孔20与外部供电设备连接。
所述的质量转轮5内沿竖向嵌有热棒14，热棒14用来导出质量转轮5因摩擦产生的热。
所述的螺旋作动杆1和质量转轮5的材质是碳纤维复合材料材料，其强度刚度高。
所述的圆形凹槽15和滑槽19上涂固体二硫化钼，减小接触体间的摩擦。
所述的第一预压弹簧10和第二预压弹簧11的预压应变相同，并且用SMA材料制作。
所述的弧形摩擦板6和质量转轮5贴有耐磨碳纤维摩阻材料，增大了材料间摩擦系数，使其阻尼器的出力更加大，对于大震适应能力更强。
本发明的工作原理为：
连接杆4与螺旋作动杆1分别连接在结构上，当震动发生时，螺旋作动杆1在外力的驱使下做往复运动时，会带动质量转轮5转动以及第一预压弹簧10和第二预压弹簧11的受压，两者同时进行被动耗能；当振动达到一定程度时，在外电压控制下使励磁线圈8产生磁场，超磁致伸缩材料(GMM)16在磁场作用下伸长，推动弧形摩擦板6在滑槽19运动，并与质量转轮5接触，提供给质量转轮5摩擦力，摩擦力的大小可以通过外电压控制励磁线圈8产生磁场大小，再通过磁场大小来调节超磁致伸缩材料(GMM)16的伸长量与收缩量，增加与减小弧形摩擦板6与质量转轮5间正压力，以此来消耗螺旋作动杆1所传来的外部力，达到结构的半主动控制的目的。

Claims (7)

1.一种摩擦型质量转轮阻尼器，包括高强外壳(2)，其特征在于：高强外壳(2)内腔顶部连接有上定位承压体(17)，上定位承压体(17)下端面、质量转轮(5)上下端面、下定位承压体(18)上端面设有圆形凹槽(15)，圆形凹槽(15)内部设有滚珠(13)，下定位承压体(18)全侧面焊接在高强外壳(2)内表面；上定位承压体(17)、质量转轮(5)和下定位承压体(18)连在一起；
螺旋作动杆(1)依次穿过高强外壳(2)、上定位承压体(17)、质量转轮(5)、下定位承压体(18)后和圆形连接板(12)连接，质量转轮(5)通过咬合齿(21)和螺旋作动杆(1)连接；螺旋作动杆(1)的上端伸出高强外壳(2)外，下定位承压体(18)与圆形连接板(12)上方之间设有第一预压弹簧(10)，圆形连接板(12)下方与垫板(9)之间设有第二预压弹簧(11)，垫板(9)固定在高强外壳(2)的下端部，高强外壳(2)的下端部连接有连接杆(4)；
所述的上定位承压体(17)的下部和下定位承压体(18)上部设有对应的滑槽(19)，滑槽(19)内安装有弧形摩擦板(6)，弧形摩擦板(6)和质量转轮(5)配合，弧形摩擦板(6)上连接有弧形铰(7)，弧形铰(7)上连接有超磁致伸缩材料(GMM)(16),超磁致伸缩材料(GMM)(16)上有骨架套筒，骨架套筒上绕有励磁线圈(8)，超磁致伸缩材料(GMM)(16)的另一端固定在高强外壳(2)上。
2.根据权利要求1所述的一种摩擦型质量转轮阻尼器，其特征在于：所述的高强外壳(2)上有出线孔(20)，励磁线圈(8)的电线通过线孔(20)与外部供电设备连接。
3.根据权利要求1所述的一种摩擦型质量转轮阻尼器，其特征在于：所述的质量转轮(5)内沿竖向嵌有热棒(14)。
4.根据权利要求1所述的一种摩擦型质量转轮阻尼器，其特征在于：所述的螺旋作动杆(1)和质量转轮(5)的材质是碳纤维复合材料。
5.根据权利要求1所述的一种摩擦型质量转轮阻尼器，其特征在于：所述的圆形凹槽(15)和滑槽(19)上涂固体二硫化钼。
6.根据权利要求1所述的一种摩擦型质量转轮阻尼器，其特征在于：所述的第一预压弹簧(10)和第二预压弹簧(11)的预压应变相同，并且用SMA材料制作。
7.根据权利要求1所述的一种摩擦型质量转轮阻尼器，其特征在于：所述的弧形摩擦板(6)和质量转轮(5)贴有耐磨碳纤维摩阻材料。
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