CN107366707B - 一种严寒地区桥梁用低粘度硅油型速度锁定器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种严寒地区桥梁用低粘度硅油型速度锁定器，属于速度锁定器的技术领域,其包括油缸体、前衬套、后衬套、活塞杆、活塞、阻尼结构、阻尼介质、壳体组件、连接管组件、多级密封件和销头，活塞杆与辅助活塞杆通过螺纹连接，活塞杆外部安装有活塞，内部装有阀体，油缸体两端由前、后衬套密封。该装置结构简单、性能稳定，当主体结构受到冲击工况时阻尼结构会被激活，活塞基本不可以移动，速度锁定器近乎成为一个刚性连接件，将主体结构固定，该锁定器所有零部件均由耐低温材料制作，用于严寒地区减震。

Description

一种严寒地区桥梁用低粘度硅油型速度锁定器
技术领域
本发明涉及速度锁定器的技术领域，尤其是一种桥梁用低粘度硅油型速度锁定器。
背景技术
近年来，速度锁定器被广泛应用于桥梁工程结构的抗振设计。它是一种类似速度开关的装置，常见速度锁定器为液压缸式，其工作原理是：在桥梁结构只发生热胀冷缩，或混凝土的蠕变、收缩运动时，阻尼结构不工作，活塞可以在缸体内自由移动，对结构几乎没有约束力。当桥梁结构受到突发震动载荷时，速度锁定器内的阻尼结构被激活，此时速度锁定器近乎变为一个刚性连接装置，抑制桥梁结构的震动。
我国北方严寒地区冬季最低气温大致在-20～-30℃，平均气温在-10℃左右，而现在还没有针对低温地区桥梁用的速度锁定器。针对常温使用条件而设计的速度锁定器其阻尼介质均采用的高粘度硅树脂化合物，此阻尼介质在常温时性能比较稳定，但在低温时粘度变化很大，导致锁定器低速摩擦阻力大于10％承载力而超出要求。
目前传统的速度锁定器多采用橡胶类密封件，当温度降低后，橡胶类密封件的物理特性，如：硬度、抗拉强度、延伸率、压缩永久变形等均发生比较大的变化，因此在-20～-30℃工作环境内，使用此类密封件的密封性能很难保证。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是针对上述技术方案中的问题提出的一种严寒地区桥梁用低粘度硅油型速度锁定器，结构简单，利用阻尼结构在高速介质作用下闭合的原理实现速度锁定器耗能减震的效果。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种严寒地区桥梁用低粘度硅油型速度锁定器，包括油缸体、前衬套、后衬套、活塞杆、活塞、阻尼结构、阻尼介质、壳体组件、连接管组件、PTFE类密封件及销头，所述连接管组件嵌入式连接在后衬套一端的油缸体内，所述壳体组件套设在前衬套一端的油缸体外壁上，所述油缸体的两端分别通过前衬套和后衬套密封连接，所述油缸体内部充满阻尼介质，所述活塞杆一端穿过壳体组件连接销头，所述活塞杆另一端穿过前衬套后在油缸体内部连接活塞，所述活塞内部安装有阻尼结构。
进一步地限定，上述技术方案中，所述油缸体、前衬套、后衬套、活塞杆、活塞、销头材料采用35CrMo，所述阻尼结构材料采用铜，所述连接管组件材料采用Q345E，所述壳体组件材料采用不锈钢，速度锁定器满足-20～-30℃条件下的使用要求。
进一步地限定，上述技术方案中，所述活塞与油缸体之间，所述前衬套及后衬套和油缸体之间通过PTFE类密封件进行密封，所述密封件的材料为PTFE加碳纤维和铜粉制作的复合材料，在低温环境下仍具有优秀的密封性能，满足-20～-30℃低温使用要求。
进一步地限定，上述技术方案中，所述阻尼介质为小于500CST的低粘度硅油。低粘度硅油流动性好，性能稳定，在低温时粘度变化不大，低速摩擦阻尼小，保证产品性能的稳定性。
本发明结构简单，利用阻尼结构在高速介质作用下闭合的原理实现速度锁定器耗能减震的效果，该速度锁定器采用耐低温金属零部件、密封件和低粘度阻尼介质，实现速度锁定器在低温环境内工作时低速摩擦阻力小，密封可靠性高，保证了速度锁定器在严寒地区的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中阻尼结构的放大图。
图中：1、油缸体，2、前衬套，3、活塞，4、阻尼介质，5、后衬套，6、连接管组件，7、活塞杆，8、PTFE类密封件，9、阻尼结构，9-1、阀芯，9-2、阀芯弹簧，10、壳体组件，11、销头。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“另一端”、“一侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
如图1和图2所示的是一种严寒地区桥梁用低粘度硅油型速度锁定器，包括油缸体1、前衬套2、后衬套5、活塞杆7、活塞3、阻尼结构9、阻尼介质4、壳体组件10、连接管组件6、PTFE类密封件8、销头11，连接管组件6嵌入式连接在后衬套5一端的油缸体1内，壳体组件10套设在前衬套2一端的油缸体1外壁上，油缸体1的两端分别通过前衬套2和后衬套5密封连接，油缸体1内部充满阻尼介质4，活塞杆7一端穿过壳体组件10连接销头11，活塞杆7另一端穿过前衬套2后在油缸体1内部连接活塞3，活塞3内部安装有阻尼结构9。
其中，阻尼结构9主要由阀芯9-1和阀芯弹簧9-2组成，活塞3与油缸体1之间，前衬套2及后衬套5和油缸体1之间通过PTFE类密封件8进行密封，阻尼介质4为小于500CST的低粘度硅油。
传统速度锁定器采用高粘度硅树脂化合物作为阻尼介质。此介质常温时性能比较稳定，但在低温时粘度变化大，导致锁定器的低速摩擦阻力大于10％承载力，远远超出规范要求。此外传统速度锁定器多采用橡胶类密封件，当温度降低后，此类密封件的硬度、抗拉强度、延伸率、压缩永久变形等物理特性均会发生较大变化，密封可靠性难以保证，速度锁定器的性能、寿命大大降低。
本发明所有零部件均采用耐低温材料制作，其中，油缸体1、前衬套2、后衬套5、活塞杆7、活塞3、销头11的材料采用35CrMo，阻尼结构9的材料采用铜，连接管组件6的材料采用Q345E，壳体组件10的材料采用不锈钢，密封件8采用PTFE加碳纤维和铜粉的复合材料制成，在-20～-30℃条件下满足使用所需的力学性能和物理特性，确保锁定器在严寒地区正常使用寿命。
本发明阻尼介质4采用低于500SCST的低粘度硅油，在低温环境下性能稳定，低速摩擦阻力小于2％承载力，保证速度锁定器的正常使用。
该严寒地区桥梁用低粘度硅油型速度锁定器的操作原理如下：
在桥梁结构中，在桥梁结构只发生热胀冷缩，或混凝土的蠕变、收缩运动时，阻尼力小于阀芯弹簧9-2的预紧力，阀芯9-1不闭合，低粘度阻尼介质4可以通过阀芯9-1两侧走油孔及顶端的阻尼小孔流动，活塞3可以在缸体1内自由移动，对结构几乎没有约束力。当桥梁结构受到突发震动载荷时，速度锁定器内的阻尼结构9被激活，阀芯9-1闭合，低粘度阻尼介质4只能通过阀芯9-1顶端的阻尼小孔流动，活塞3基本不能自由移动移动，此时速度锁定器近乎变为一个刚性连接装置，抑制桥梁结构的震动。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式作出多种变更或修改，而不背离本发明的原理和实质，本发明的保护范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (4)

1.一种严寒地区桥梁用低粘度硅油型速度锁定器，其特征在于：包括油缸体(1)、前衬套(2)、后衬套(5)、活塞杆(7)、活塞(3)、阻尼结构(9)、阻尼介质(4)、壳体组件(10)、连接管组件(6)、PTFE类密封件(8)和销头(11)，所述连接管组件(6)嵌入式连接在后衬套(5)一端的油缸体(1)内，所述壳体组件(10)套设在前衬套(2)一端的油缸体(1)外壁上，所述油缸体(1)的两端分别通过前衬套(2)和后衬套(5)密封连接，所述油缸体(1)内部充满阻尼介质(4)，所述活塞杆(7)一端穿过壳体组件(10)连接销头(11)，所述活塞杆(7)另一端穿过前衬套(2)后在油缸体(1)内部连接活塞(3)，所述活塞(3)内部安装有阻尼结构(9)；
所述阻尼结构(9)由阀芯(9-1)和阀芯弹簧(9-2)组成，所述阀芯(9-1)两侧开有走油孔，顶端有阻尼小孔；在桥梁结构只发生热胀冷缩，或混凝土的蠕变、收缩运动时，阻尼力小于阀芯弹簧(9-2)的预紧力，阀芯(9-1)不闭合，低粘度阻尼介质（4）可以通过阀芯(9-1)两侧走油孔及顶端的阻尼小孔流动，活塞(3)可以在缸体(1)内自由移动，对结构几乎没有约束力；
当桥梁结构受到突发震动载荷时，速度锁定器内的阻尼结构(9)被激活，阀芯(9-1)闭合，低粘度阻尼介质(4)只能通过阀芯(9-1)顶端的阻尼小孔流动，活塞(3)基本不能自由移动，此时速度锁定器变为一个刚性连接装置，抑制桥梁结构的震动；
所述阻尼介质(4)为小于500CST的低粘度硅油。
2.如权利要求1所述的一种严寒地区桥梁用低粘度硅油型速度锁定器，其特征在于：所述活塞(3)与油缸体(1)之间、所述前衬套(2)和油缸体(1)之间、所述后衬套(5)和油缸体(1)之间通过PTFE类密封件(8)进行密封。
3.如权利要求2所述的一种严寒地区桥梁用低粘度硅油型速度锁定器，其特征在于：所述PTFE类密封件(8)用PTFE加碳纤维和铜粉的复合材料制作而成，满足-20～-30℃低温使用要求。
4.如权利要求1所述的一种严寒地区桥梁用低粘度硅油型速度锁定器，其特征在于：所述油缸体(1)、前衬套(2)、后衬套(5)、活塞杆(7)、活塞(3)、销头(11)的材料采用35CrMo，所述阻尼结构(9)的材料采用铜，所述连接管组件(6)的材料采用Q345E，所述壳体组件(10)的材料采用不锈钢。
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