CN108118797A - 一种变刚度多阶段摩擦复合作用阻尼器 - Google Patents

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魏振
霍静思
周磊
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    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
    • E04H9/021—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings

Abstract

本发明提供了一种变刚度多阶段摩擦复合作用阻尼器，滑动部一端连接活塞芯棒，另一端通过第一弹簧连接第一套筒内部一端，滑动部外侧布置有与之同轴的橡胶摩擦环；第一套筒外壁沿着周向设置橡胶摩擦头；第一套筒的外壁设置有容置橡胶摩擦头的柱形凹槽，橡胶摩擦头通过第二弹簧与第一套筒外壁连接，另一端伸出柱形凹槽外；第一套筒位于第二套筒内部，同时第二套筒内壁设有环形橡胶垫圈，环形橡胶垫圈表面与橡胶摩擦头暴露于柱形凹槽外的部分接触，第二套筒外壁设有环形摩擦片，第二套筒位于第三套筒内部，且第三套筒内壁与环形摩擦片紧密接触。上述的阻尼器，在小变形时提供摩擦和一定刚度的阻尼耗能，大变形时还可以提供复合摩擦力的作用。

Description

一种变刚度多阶段摩擦复合作用阻尼器
技术领域
本发明涉及阻尼器抗震技术领域，特别是涉及一种变刚度多阶段摩擦复合作用阻尼器。
背景技术
用于结构振动控制的摩擦阻尼器通过一对或多对摩擦面间的相对滑移产生摩擦力而耗散振动能量，达到减少结构位移或加速度等动力反应的目的。摩擦面发生滑移前，摩擦阻尼器的初始刚度较大，当产生滑移后，摩擦力一般保持常数。
当结构遭与中小地震作用时，通过安装摩擦阻尼器可以提供摩擦阻尼，可以减小结构加速度和位移。
当结构遭受大地震作用时，主体结构可能发生屈服导致结构体系整体刚度下降，此时层间位移对刚度比较敏感，结构整体刚度过低可能会引起过大的层间位移，继而导致结构层破坏等失效模式。
即结构遭受不同的地震作用时，有不同的控制目标，因而对附加阻尼和附加刚度有不同的需求，现有的阻尼器无法满足该要求。
发明内容
本发明所要解决的主要技术问题，是提出一种变刚度多阶段摩擦复合作用阻尼器，在小变形时提供摩擦和一定刚度的阻尼耗能，大变形时还可以提供复合摩擦力的作用。
为实现上述目的，本发明提出的技术方案是：一种变刚度多阶段摩擦复合作用阻尼器，包括：橡胶摩擦环、滑动部、弹簧、活塞芯棒、第一套筒、橡胶摩擦头、环形橡胶垫圈、第二套筒、环形摩擦片和第三套筒；
所述滑动部一端连接活塞芯棒，另一端固定有第一弹簧，第一弹簧另一端固定在第一套筒内部一端，滑动部外侧布置有与之同轴的所述橡胶摩擦环；第一套筒外壁沿着周向均匀间隔设置有至少两个橡胶摩擦头；
所述第一套筒的外壁设置有容置所述橡胶摩擦头的柱形凹槽，橡胶摩擦头通过第二弹簧与第一套筒外壁连接，另一端伸出柱形凹槽外；
所述第一套筒位于第二套筒内部，同时第二套筒内壁设有环形橡胶垫圈，环形橡胶垫圈表面与橡胶摩擦头暴露于柱形凹槽外的部分接触，第二套筒外壁设有环形摩擦片，第二套筒位于第三套筒内部，且第三套筒内壁与环形摩擦片紧密接触。
在一较佳实施例中：所述的橡胶摩擦环为弹性或者塑性材料。
在一较佳实施例中：所述第一套筒的直径小于第二套筒直径，第二套筒直径小于第三套筒直径。
在一较佳实施例中：所述环形橡胶垫圈内截面尺寸沿轴向逐渐变小。
在一较佳实施例中：所述的环形摩擦片为具有耐磨特性的材料，且承受一定的预压力。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1、滑动部在第一套筒内沿轴向运动，拉伸或压缩弹簧，橡胶摩擦环与第一套筒的接触面产生摩擦力，用于耗散地震能量；中震作用下第一套筒开始滑动，橡胶摩擦头与环形橡胶垫圈产生摩擦，随着位移的继续增大，弹簧受压橡胶摩擦头与环形橡胶垫圈之间的摩擦力逐渐增大；在大震作用下第二套筒开始滑动，环形摩擦片与第三套筒内壁产生摩擦力，此时阻尼器的力为弹力和多个摩擦力的合力。
2、本发明阻尼器在提供刚度的同时，还提供一定的摩擦耗能，防止结构塑性变形过大。
3、本发明结构简单、价格低廉、可靠性高，可以充分防止结构在强震下的倒塌。
附图说明
图1是本发明变刚度多阶段摩擦复合作用阻尼器的构造图。
图2是图1的A-A剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述
如图1和图2所示，一种变刚度多阶段摩擦复合作用阻尼器，包括橡胶摩擦环1、滑动部2、第一弹簧3、活塞芯棒4、第一套筒5、橡胶摩擦头6、7环形橡胶垫圈7、第二套筒8、环形摩擦片9和第三套筒10。
所述滑动部2一端连接活塞芯棒4，另一端固定有第一弹簧3，第一弹簧3另一端固定在第一套筒5内部一端，滑动部2外侧布置有与之同轴的所述橡胶摩擦环1；第一套筒5外壁沿着周向均匀间隔设置有四个橡胶摩擦头6；
所述第一套筒5的外壁设置有容置所述橡胶摩擦头6的柱形凹槽，橡胶摩擦头6通过第二弹簧与第一套筒5外壁连接，另一端伸出柱形凹槽外；
第一套筒5位于第二套筒8内部，同时第二套筒8内壁设有环形橡胶垫圈7，环形橡胶垫圈7表面与橡胶摩擦头6接触，第二套筒8外壁设有环形摩擦片9，第二套筒8位于第三套筒10内部，且第三套筒10内壁与环形摩擦片紧密接触。
上述的一种变刚度多阶段摩擦复合作用阻尼器，工作原理如下所述：
地震作用下，滑动部2在第一套筒5内沿轴向运动，拉伸或压缩第一弹簧3，橡胶摩擦环1与第一套筒5的接触面产生摩擦力，随着地震作用的增大，第一套筒5开始滑动，橡胶摩擦头6与环形橡胶垫圈7产生摩擦，随着位移的继续增大，弹簧受压橡胶摩擦头6与环形橡胶垫圈7之间的摩擦力逐渐增大，随着地震作用的继续增大第二套筒8开始滑动，环形摩擦片9与第三套筒10内壁产生摩擦力。
以上所述仅为本发明较佳实施例，故不能依此限定本发明的技术范围，故凡依本发明的技术实质及说明书内容所作的等效变化与修饰，均应属本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种变刚度多阶段摩擦复合作用阻尼器，其特征在于包括：橡胶摩擦环、滑动部、弹簧、活塞芯棒、第一套筒、橡胶摩擦头、环形橡胶垫圈、第二套筒、环形摩擦片和第三套筒；
所述滑动部一端连接活塞芯棒，另一端固定有第一弹簧，第一弹簧另一端固定在第一套筒内部一端，滑动部外侧布置有与之同轴的所述橡胶摩擦环；第一套筒外壁沿着周向均匀间隔设置有至少两个橡胶摩擦头；
所述第一套筒的外壁设置有容置所述橡胶摩擦头的柱形凹槽，橡胶摩擦头通过第二弹簧与第一套筒外壁连接，另一端伸出柱形凹槽外；
所述第一套筒位于第二套筒内部，同时第二套筒内壁设有环形橡胶垫圈，环形橡胶垫圈表面与橡胶摩擦头暴露于柱形凹槽外的部分接触，第二套筒外壁设有环形摩擦片，第二套筒位于第三套筒内部，且第三套筒内壁与环形摩擦片紧密接触。
2.根据权利要求1所述的变刚度多阶段摩擦复合作用阻尼器，其特征在于：所述的橡胶摩擦环为弹性或者塑性材料。
3.根据权利要求1所述的变刚度多阶段摩擦复合作用阻尼器，其特征在于：所述第一套筒的直径小于第二套筒直径，第二套筒直径小于第三套筒直径。
4.根据权利要求1所述的变刚度多阶段摩擦复合作用阻尼器，其特征在于：所述环形橡胶垫圈内截面尺寸沿轴向逐渐变小。
5.根据权利要求1所述的变刚度多阶段摩擦复合作用阻尼器，其特征在于：所述的环形摩擦片为具有耐磨特性的材料，且承受一定的预压力。
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