CN107906160B - 一种新型杆式粘滞阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型杆式粘滞阻尼器，包括缸筒，所述缸筒内设有活塞，所述活塞上设有若干个阻尼孔，所述活塞连接有活塞杆，所述活塞杆包括活塞外杆和活塞内杆，所述活塞内杆与所述活塞相连接，所述活塞外杆套装于所述活塞内杆内，所述活塞外杆的侧壁通过剪力键与所述活塞内杆的侧壁相连接，同时，所述活塞外杆的一端通过弹性件与活塞内杆的端部相连接，另一端与耳环相连接。本发明采用活塞内、外杆与剪力键的连接来满足正常使用情况下的设计要求，同时一旦剪力键断裂后，利用弹性件的位移来消耗所受到的地震能，利用弹性件与阻尼器串联来增大桥墩的刚度，减少桥墩及主体结构的损伤，另外，弹性件包裹在活塞内杆里，也可避免弹性件的失稳。

Description

一种新型杆式粘滞阻尼器
技术领域
本发明涉及一种阻尼器，特别涉及一种新型杆式粘滞阻尼器。
背景技术
杆式粘滞阻尼器一般由活塞、油缸及阻尼孔组成，是利用活塞前后压力差使油流过阻尼孔产生阻尼力的一种减震装置。附图1为最典型的杆式粘滞性阻尼器，包括活塞缸筒7，在缸筒7内设有活塞3，所述活塞3将缸筒内室分为第一活塞腔4和第二活塞腔5，两个活塞腔内分别填充有可压缩硅油，活塞3上连接有活塞杆2，活塞杆2的另一端与耳环1相连接。所述缸筒7内还设有密封装置6，所述缸筒7、密封装置6、活塞杆2之间通过密封圈8进行密封。
相对于其他的消能减震装置，杆式粘滞性阻尼器有自己的工作原理：当受到外力时，外力会推动活塞杆2和活塞3在缸筒7内运动，活塞3推压第一活塞腔4(或第二活塞腔5)的阻尼介质，使阻尼介质通过阻尼孔，来产生摩擦阻尼，进而耗散受到的地震能量。
但是，杆式粘滞性阻尼器也有相应的缺点，在铁路桥梁结构，特别是桥墩结构中，当地震能量过大时，阻尼器受到的瞬时地震作用过大，容易导致与杆式粘滞性阻尼器相连的桥墩受到损坏，或是本身的强度不够导致其本身破坏，即表明其减震性能差，对主体结构的保护程度不够。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的杆式粘滞性阻尼器减震性能差，对主体结构的保护程度不够的不足，提供一种新型杆式粘滞阻尼器。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种新型杆式粘滞阻尼器，包括缸筒，所述缸筒内设有活塞，所述活塞上设有若干个阻尼孔，所述活塞连接有活塞杆，所述活塞杆包括活塞外杆和活塞内杆，所述活塞内杆与所述活塞相连接，所述活塞外杆套装于所述活塞内杆内，所述活塞外杆的侧壁通过剪力键与所述活塞内杆的侧壁相连接，同时，所述活塞外杆的一端通过弹性件与活塞内杆的端部相连接，另一端与耳环相连接。
在正常使用情况下，本发明所述的新型杆式粘滞阻尼器的活塞内杆和活塞外杆通过剪力键连接为整体结构，一旦受压，则通过活塞前后压力差使液体流过阻尼孔来产生阻尼力。更进一步，当遭受较大的地震力作用时，本发明所述的活塞内杆和活塞外杆之间的剪力键被剪断，活塞内杆在活塞外杆内发生相对位移，弹性件开始发生压缩变形，进一步消耗地震能。
本发明所述的新型杆式粘滞阻尼器采用活塞内、外杆与剪力键的连接来满足正常使用情况下的设计要求，同时一旦剪力键断裂后，可利用弹性件的位移来消耗所受到的地震能，利用弹性件与阻尼器串联来增大桥墩的刚度，减少桥墩及主体结构的损伤。另外，弹性件包裹在活塞内杆里，也可避免弹性件的失稳。
优选的，所述活塞外杆和活塞内杆之间设有至少两个安装面，每个安装面沿所述活塞内杆周向对称安装有2-6个所述剪力键，保证活塞外杆和活塞内杆具有足够的搭接长度。
优选的，所述剪力键的抗剪强度为100MPa-300MPa。
优选的，所述剪力键为螺丝结构，且端面设有十字形凹槽，便于安装。
优选的，所述弹性件为复位弹簧，所述弹簧与所述活塞外杆焊接连接，且所述弹簧与活塞内杆焊接连接。
优选的，所述弹簧的长度为100mm-300mm，用于弹簧的压缩变形。
优选的，所述弹簧为不锈钢材质，且最大许用剪切应力为500MPa-700MPa。
优选的，所述活塞内杆为圆形管结构，所述活塞外杆为圆杆结构。
优选的，所述活塞外杆与活塞内杆之间间隙配合，二者的间隙为2mm-4mm，便于剪力键剪断后，活塞内杆和活塞外杆产生相对位移，并压缩弹簧，进一步消耗地震能。
优选的，所述缸筒内还设有密封装置，增加阻尼器抗漏能力，延长阻尼器的使用寿命。
优选的，所述缸筒、密封装置、活塞杆之间通过密封圈进行密封，增加阻尼器抗漏能力，延长阻尼器的使用寿命。
优选的，所述密封圈的材质为聚四氟乙烯、聚氨酯、丁腈橡胶构成的合成材料。
优选的，所述阻尼孔沿着所述活塞周向对称设置。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明所述的新型杆式粘滞阻尼器采用活塞内、外杆与剪力键的连接来满足正常使用情况下的设计要求，同时一旦剪力键断裂后，可利用弹性件的位移来消耗所受到的地震能，利用弹性件与阻尼器串联来增大桥墩的刚度，减少桥墩及主体结构的损伤。另外，弹性件包裹在活塞内杆里，也可避免弹性件的失稳。
附图说明：
图1是现有普通的杆式粘滞阻尼器的结构示意图。
其中图1中的标记：1-耳环，2-活塞杆，3-活塞，4-第一活塞腔，5-第二活塞腔，6-密封装置，7-缸筒，8-密封圈。
图2是本发明所述的新型杆式粘滞阻尼器的结构示意图。
图3是本发明所述的活塞杆的局部放大图。
图4是本发明所述的剪力键的结构示意图。
图5是本发明所述的新型杆式粘滞阻尼器在正常使用时的传力路径图。
图6是本发明所述的新型杆式粘滞阻尼器在地震来临时的传力路径图。
图7是本发明所述的新型杆式粘滞阻尼器在地震过程中的传力路径图。
其中图2-图7中标记：1-耳环，2-活塞杆，21-活塞外杆，22-活塞内杆，23-弹簧，24-剪力键，3-活塞，4-第一活塞腔，5-第二活塞腔，6-密封装置，7-缸筒，8-密封圈。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
如图2-图3所示，一种新型杆式粘滞阻尼器，包括缸筒7，所述缸筒7内设有活塞3，所述活塞3将缸筒7内室分为第一活塞腔4和第二活塞腔5，所述活塞3上对称设有若干个阻尼孔。所述活塞3连接有活塞杆2，所述活塞杆2包括活塞外杆21和活塞内杆22，所述活塞内杆22为圆形管结构，活塞内杆22与所述活塞3相连接；所述活塞外杆21为圆杆结构，活塞外杆21套装于所述活塞内杆22内，所述活塞外杆21的侧壁通过剪力键24与所述活塞内杆22的侧壁相连接，同时，活塞外杆21的一端通过弹簧23与活塞内杆22的端部相连接，另一端与耳环1相连接。
如图4所示，所述活塞外杆21和活塞内杆22之间设有两个安装面，每个安装面沿所述活塞内杆22周向对称安装有四个所述剪力键24。所述剪力键24采用Q345钢，抗剪强度为180MPa，且抗腐蚀能力强，机加工性能好。所述剪力键24为螺丝结构，且端面设有十字形凹槽，便于安装。
所述弹簧23为不锈钢材质，且最大许用剪切应力为500MPa-700MPa，所述弹簧23与所述活塞外杆21焊接连接，且所述弹簧23与活塞内杆22焊接连接，其两端的焊缝牢固，以避免形成薄弱环节。所述弹簧23的长度为100mm-300mm，用于弹簧的压缩变形。由于内包在活塞内杆22内，因此弹簧23的失稳问题得到解决，能够把弹簧23的刚度外加赋予桥墩，减少桥墩的损伤，由于弹簧23的存在，牺牲其位移来近似增大桥墩的刚度，进而减少桥墩的损害。
所述活塞外杆21与活塞内杆22之间间隙配合，二者的间隙为2mm-4mm，便于剪力键24剪断后，活塞内杆22和活塞外杆21产生相对位移，并压缩弹簧23，进一步消耗地震能。
所述缸筒7内还设有密封装置6，所述缸筒7、密封装置6、活塞杆2之间通过密封圈8进行密封，增加阻尼器抗漏能力，延长阻尼器的使用寿命。
如图5所示，在正常使用的情况下，以受压作用为例，左端受力后，通过活塞外杆21将力由剪力键24传递给活塞内杆22，之后缓慢推动活塞3，位于第二活塞腔5的可压缩硅油通过阻尼孔流到第一活塞腔4当中，同时产生阻尼力，满足正常的受力要求。
如图6所示，在地震来临时，一般是七级以上的地震来临之后，由于结构主体产生较大的地震作用力，从而导致剪力键24所受剪力过大，随之剪力键24被剪坏，活塞内、外杆之间开始产生相对位移。
如图7所示，在地震作用下，剪力键24被剪断之后，阻尼器活塞3继续被压缩，弹簧23开始产生变形，相当于给桥墩开始添加外加刚度，对地震能量进行缓冲，减少桥墩的损伤。
由于本装置中采用了弹簧与阻尼器的串联模式，利用弹簧的位移来耗散所受的地震能量，减少桥墩直接受到的地震作用力，从而减少桥墩和阻尼器本身的损伤。
以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种新型杆式粘滞阻尼器，包括缸筒（7），所述缸筒（7）内设有活塞（3），所述活塞（3）上设有若干个阻尼孔，所述活塞（3）连接有活塞杆（2），其特征在于，所述活塞杆（2）包括活塞外杆（21）和活塞内杆（22），所述活塞内杆（22）与所述活塞（3）相连接，所述活塞外杆（21）套装于所述活塞内杆（22）内，所述活塞外杆（21）的侧壁通过剪力键（24）与所述活塞内杆（22）的侧壁相连接，同时，所述活塞外杆（21）的一端通过弹性件与活塞内杆（22）的端部相连接，另一端与耳环（1）相连接，所述活塞外杆（21）和活塞内杆（22）之间设有至少两个安装面，每个安装面沿所述活塞内杆（22）周向对称安装有2-6个所述剪力键（24），所述弹性件为弹簧（23），所述弹簧（23）与所述活塞外杆（21）焊接连接，且所述弹簧（23）与活塞内杆（22）焊接连接，所述活塞内杆（22）为圆形管结构，所述活塞外杆（21）为圆杆结构，所述缸筒（7）内还设有密封装置（6）。
2.根据权利要求1所述的一种新型杆式粘滞阻尼器，其特征在于，所述剪力键（24）的抗剪强度为100MPa-300MPa。
3.根据权利要求1所述的一种新型杆式粘滞阻尼器，其特征在于，所述剪力键（24）为螺丝结构，且端面设有十字形凹槽。
4.根据权利要求1所述的一种新型杆式粘滞阻尼器，其特征在于，所述弹簧（23）的长度为100mm-300mm。
5.根据权利要求1所述的一种新型杆式粘滞阻尼器，其特征在于，所述弹簧（23）为不锈钢材质，且最大许用剪切应力为500MPa-700MPa。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种新型杆式粘滞阻尼器，其特征在于，所述阻尼孔沿着所述活塞（3）周向对称设置。
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