CN108265847B - 活塞型颗粒阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种活塞型颗粒阻尼器，包括阻尼器筒、颗粒、活塞杆、活塞、弹簧、阻尼连通管和连接件。阻尼器为筒体结构，活塞杆与筒体同轴设置，穿过阻尼器筒的两端并与筒内两个活塞固定连接，伸出筒体的另一端设置有连接件；两个活塞为橡胶材料层与薄钢板层交替叠合而成的弹性体，将阻尼器筒分隔为两个腔室；弹簧均匀对称布置于、活塞之间；阻尼连通管为两端直径放大的三段式圆管，中间段穿过两个活塞，连通两个腔室；颗粒填充满两个腔室，并通过阻尼连通管来回流动。在较微弱的振动情况下，主要由连接于两个活塞间的弹簧起减振作用；在较剧烈的振动或强烈冲击作用下，活塞杆带动活塞前后移动，通过颗粒间的碰撞、挤压以及连通管与活塞间的摩擦提供减振耗能作用。

Description

活塞型颗粒阻尼器
技术领域
本发明涉及一种活塞型颗粒阻尼器，由同轴设置的两个活塞杆分别控制同一阻尼器筒内的两个活塞，在微弱振动下，由活塞间弹簧提供减振作用，在剧烈振动或冲击作用下，主要通过颗粒碰撞、管壁摩擦吸收并耗散结构能量，属于工程结构振动控制技术领域。
技术背景
近年来，结构振动控制技术在建筑工程中得到迅猛发展，目前已成为一个十分活跃的研究领域。结构减震被动控制技术因其具有构造简单、造价低、易于维护及无需外部能源支持等诸多优点，引起工程界的广泛关注。其中，粘滞阻尼器是广大科技工作者发明创造的振动控制产品之一。但传统的粘滞阻尼器，密封效果不好极易漏油渗油，且温度敏感性较大。另外，结构响应速度对粘滞阻尼器性能有较大的影响，当速度过小时，液体的粘滞阻力较小，难以发挥减震效用。
发明内容
为克服现有粘滞阻尼器的不足与局限性，本发明提供一种活塞式颗粒阻尼器，利用弹簧变形、颗粒间的挤压碰撞以及管壁摩擦耗散能量，从而实现反应灵敏、安全高效、应用范围广等要求，满足土建工程的实际需求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明提出的一种活塞型颗粒阻尼器，包括阻尼器筒1、颗粒2、第一活塞杆3、第二活塞杆4、第一活塞5、第二活塞6、弹簧7、阻尼连通管8、第一腔室9、第二腔室10、头部连接件11和尾部连接件12；其中：第一活塞5、第二活塞6分别伸入阻尼器筒1中，将阻尼器筒１分为第一腔室9和第二腔室10，第一腔室9和第二腔室10内填充有球状固体颗粒2，第一活塞5与第二活塞6之间通过若干个并联的弹簧7连接；若干个阻尼连通管8依次穿过第一活塞5和第二活塞6，使第一腔室9和第二腔室10通过阻尼连通管８相连，以便于颗粒2能够通过阻尼连通管8在第一腔室9和第二腔室10内相互流动；第一活塞杆3一端设置有头部连接件11，另一端穿过阻尼器筒1与第一活塞5固定连接，第二活塞杆4一端设置有尾部连接件12，另一端穿过阻尼器筒1与第二活塞杆4固定连接；在较微弱的振动情况下，主要由连接于第一活塞和第二活塞间的弹簧起减振作用；在较剧烈的振动或强烈冲击作用下，第一活塞杆带动第一活塞前后移动，第二活塞杆带动第二活塞前后移动，通过颗粒间的碰撞、挤压以及阻尼连通管与第一活塞、第二活塞间的摩擦提供减振耗能作用。
本发明中，所述阻尼器筒1、第一活塞杆3、第二活塞杆4、头部连接件11和尾部连接件12均由钢材制成，第一活塞5和第二活塞6均由橡胶材料层13与薄钢板层14交替叠合而成。
本发明中，所述第一活塞杆3、第二活塞杆4与阻尼器筒1采用同轴设置，第一活塞杆3穿入阻尼器筒1的一端尾部呈锯齿状，且与第一活塞5高温硫化成一体；第二活塞杆４穿入阻尼器筒1的一端尾部呈锯齿状，与第二活塞6高温硫化成一体。
本发明中，所述弹簧7沿圆周均匀间隔布置于第一活塞5和第二活塞6之间。
本发明中，所述阻尼连通管8为两端直径放大的三段式钢圆管，当弹簧7振动变形时，阻尼连通管8与第一活塞5、第二活塞6可发生相对滑动而不至于脱出。
本发明中，所述颗粒2为大小不同的球状颗粒，材质为钢材、玻璃或陶瓷中的一种或多种。
本发明的有益效果在于：
1、本发明采用固体颗粒作为阻尼介质，通过固体颗粒之间的摩擦、挤压和碰撞提供阻尼力，结构简单，且解决了传统油缸阻尼器“漏油”、“高温不耐受”的问题，使用寿命长，维护方便。
2、本发明兼具低速、高速运动下的结构振动控制效果。在轻微振动下，响应速度小、位移小，由弹簧变形吸收能量；在剧烈振动及冲击作用下，活塞杆移动速度和移动距离急剧加大，耗能效果显著增加，阻尼器充分发挥效用。
附图说明
图1为本发明一种活塞型颗粒阻尼器的主视图；
图2为本发明一种活塞型颗粒阻尼器A-A剖视图；
图3为本发明一种活塞型颗粒阻尼器的a处局部放大图；
图4为本发明一种活塞型颗粒阻尼器的b处局部放大图；
图中标号：1为阻尼器筒、2为颗粒、3为第一活塞杆、4为第二活塞杆、5为第一活塞、6为第二活塞、7为弹簧、8为阻尼连通管、9为第一腔室、10为第二腔室、11为头部连接件、12为尾部连接件、13为橡胶材料层、14为薄钢板层。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。
实施例1：如图1所示，本发明为一种活塞型颗粒阻尼器，其主要包括阻尼器筒1、颗粒2、第一活塞杆3、第二活塞杆4、第一活塞5、第二活塞6、弹簧7、阻尼连通管8、第一腔室9、第二腔室10、头部连接件11和尾部连接件12。阻尼器筒1由钢板紧密焊接而成，钢板内外侧均喷涂防锈涂料，以免钢板锈蚀；与阻尼器筒1同轴设置的第一活塞杆3、第二活塞杆4的一端分别通过头部连接件11、尾部连接件12与主体结构相连，另一端则穿入阻尼器筒1与第一活塞5、第二活塞6固定连接；第一活塞5、第二活塞6由橡胶材料层13与薄钢板层14交替叠合而成，与钢制活塞杆高温硫化为一体，将阻尼器筒1内部分隔为第一腔室9和第二腔室10；弹簧7沿圆周均匀间隔布置于第一活塞5和第二活塞6之间；阻尼连通管8为两端直径放大的三段式钢圆管，连接弹簧7振动变形时，阻尼连通管8与活塞之间可发生相对滑动而不至于脱出；颗粒2为大小不同的球状颗粒，由钢材、玻璃或陶瓷中的一种或多种制成；阻尼器工作时，颗粒2能够通过阻尼连通管8在第一腔室9和第二腔室10内相互流动。在较微弱的振动情况下，主要由连接于第一活塞和第二活塞间的弹簧起减振作用；在较剧烈的振动或强烈冲击作用下，活塞杆带动活塞前后移动，通过颗粒间的碰撞、挤压以及连通管与活塞间的摩擦提供减振耗能作用。

Claims (4)

1.一种活塞型颗粒阻尼器，包括阻尼器筒（1）、颗粒（2）、第一活塞杆（3）、第二活塞杆（4）、第一活塞（5）、第二活塞（6）、弹簧（7）、阻尼连通管（8）、第一腔室（9）、第二腔室（10）、头部连接件（11）和尾部连接件（12）；其特征在于：第一活塞（5）、第二活塞（6）分别伸入阻尼器筒（1）中，将阻尼器筒（1）分为第一腔室（9）和第二腔室（10），第一腔室（9）和第二腔室（10）内填充有球状固体颗粒（2），第一活塞（5）与第二活塞（6）之间通过若干个并联的弹簧（7）连接；若干个阻尼连通管（8）依次穿过第一活塞（5）和第二活塞（6），使第一腔室（9）和第二腔室（10）通过阻尼连通管（８）相连，以便于颗粒（2）能够通过阻尼连通管（8）在第一腔室（9）和第二腔室（10）内相互流动；第一活塞杆（3）一端设置有头部连接件（11），另一端穿过阻尼器筒（1）与第一活塞（5）固定连接，第二活塞杆（4）一端设置有尾部连接件（12），另一端穿过阻尼器筒（1）与第二活塞杆（4）固定连接；在较微弱的振动情况下，主要由连接于第一活塞和第二活塞间的弹簧起减振作用；在较剧烈的振动或强烈冲击作用下，第一活塞杆带动第一活塞前后移动，第二活塞杆带动第二活塞前后移动，通过颗粒间的碰撞、挤压以及阻尼连通管与第一活塞、第二活塞间的摩擦提供减振耗能作用；所述阻尼器筒（1）、第一活塞杆（3）、第二活塞杆（4）、头部连接件（11）和尾部连接件（12）均由钢材制成，第一活塞（5）和第二活塞（6）均由橡胶材料层（13）与薄钢板层（14）交替叠合而成；所述阻尼连通管（8）为两端直径放大的三段式钢圆管，当弹簧（7）振动变形时，阻尼连通管（8）与第一活塞（5）、第二活塞（6）可发生相对滑动而不至于脱出。
2.根据权利要求1所述的一种活塞型颗粒阻尼器，其特征在于：所述第一活塞杆（3）、第二活塞杆（4）与阻尼器筒（1）采用同轴设置，第一活塞杆（3）穿入阻尼器筒（1）的一端尾部呈锯齿状，且与第一活塞（5）高温硫化成一体；第二活塞杆（４）穿入阻尼器筒（1）的一端尾部呈锯齿状，与第二活塞（6）高温硫化成一体。
3.根据权利要求1所述的一种活塞型颗粒阻尼器，其特征在于：所述弹簧（7）沿圆周均匀间隔布置于第一活塞（5）和第二活塞（6）之间。
4.根据权利要求1所述的一种活塞型颗粒阻尼器，其特征在于：所述颗粒（2）为大小不同的球状颗粒，材质为钢材、玻璃或陶瓷中的一种或多种。
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