CN108331195B - 位移放大型扭转阻尼器及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种位移放大型扭转阻尼器及其工作方法，位移放大型扭转阻尼器从上到下依次包括上齿轮、上层板、第一层粘弹性材料、中间板、第二层粘弹性材料、下层板、下齿轮，上层板、第一层粘弹性材料、中间板、第二层粘弹性材料、下层板上设置相对的通孔，通孔内贯穿设置铅芯；第一层粘弹性材料与上层板和中间板硫化粘连，第二层粘弹性材料与中间板和下层板硫化粘连；通过调整上齿轮和上层板的相对大小或下齿轮和下层板的相对大小，或者通过调整铅芯和上齿轮或下齿轮的水平距离，实现位移放大程度的控制。本发明不仅可以调整位移放大程度，即可控的调整阻尼器的消能减震效果，而且工程造价低，便于安装更换。

Description

位移放大型扭转阻尼器及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种位移放大型扭转阻尼器及其工作方法。

背景技术

现有的消能减震阻尼器装置大多数是只是在位移较大时能良好的发挥作用，在小位移下的消能减震效果并不明显。

2009年09月02日公开的“橡胶铅芯阻尼器”发明专利申请（公告号为：CN201301502 Y），该专利申请所公开的技术方案是第二钢板置于二块中间钢板之间，并一同置于二块第一钢板之间，各块钢板之间分别设置有橡胶片，并通过硫化粘接在一起，形成复合件；在复合件的中部开有铅芯孔，铅芯孔的两边设置有环板；铅芯位于铅芯孔中，所述复合件置于二块夹板之间，并通过螺栓固定，在铅芯两端设置有垫板，垫板的两端再安装有碟形弹簧，碟形弹簧上设置有盖板，并通过螺栓固定；复合件的两端分别焊接有连接钢板。该实用新型橡胶铅芯阻尼器通过对铅芯施加三向压力，使其在发生剪切变形时产生阻尼力，从而消耗结构中的振动能量。橡胶铅芯阻尼器具有使用寿命长、提供的阻尼力大并可靠、构造简单、制作方便、价格便宜等优点，但其没有位移放大的效果。

2015年11月11日授权公告的“一种齿轮传动铅阻尼器”实用新型专利（公告号为：CN 105040850 A），该专利方案的特征包括有缸筒、齿条、带内花键槽齿轮、花键轴、法兰盘等。其中带内花键槽齿轮内壁圆周设有内花键槽，花键轴置于带内花键槽齿轮中心位置，花键轴轴身上有花键槽，其花键槽与带内花键槽齿轮内壁的花键槽保持相对，其凸键与带内花键槽齿轮内壁凸键之间留有间隙；上下法兰盘同齿轮轴两端焊接密封，铅体位于花键轴和带内花键槽齿轮中间空隙位置，伸出带内花键槽齿轮的花键轴的上下两端分别焊接在底板和顶板上。当齿条进行拉伸往复运动时，齿条和带内花键槽齿轮的齿会相互啮合进行传动，带动带内花键槽齿轮的转动。通过带内花键槽齿轮的往复转动，驱动带内花键槽齿轮和花键轴之间的铅体发生塑性变形，从而耗散能量，该装置依然无法放大位移。

2018年01月12日授权公告的“一种位移放大型摩擦阻尼器”的实用新型专利（公告号为：CN 206829743 U），包括下连接板、下摩擦片、主板、上后摩擦片、上前摩擦片、后角钢、前角钢、下齿条、三联齿轮、双连杆、上齿条、U形连接件、高强螺栓、限位螺栓、齿轮转轴和定位销。主板位于下连接板及分离布置的前角钢、后角钢之间，下摩擦片粘贴于下连接板的上表面，两片上摩擦片分别粘贴于后角钢和前角钢的下表面，三联齿轮、上齿条、下齿条和双连杆位于后角钢和前角钢中间，下齿条焊接于主板上表面，上齿条焊接于双连杆下表面，U形连接件焊接于双连杆端部。位移放大型摩擦阻尼器利用齿轮传动原理放大了阻尼器的滑动摩擦位移，耗能能力强，但放大效果有限。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种位移放大型扭转阻尼器及其工作方法，不仅可以调整位移放大程度，即可控的调整阻尼器的消能减震效果，而且工程造价低，便于安装更换。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：位移放大型扭转阻尼器从上到下依次包括上齿轮、上层板、第一层粘弹性材料、中间板、第二层粘弹性材料、下层板、下齿轮，上层板、第一层粘弹性材料、中间板、第二层粘弹性材料、下层板上设置相对的通孔，通孔内贯穿设置铅芯；第一层粘弹性材料与上层板和中间板硫化粘连，第二层粘弹性材料与中间板和下层板硫化粘连；上层板下表面、下层板上表面均设置一圆柱突起，中间板上表面、下表面均设置凹槽，上层板下表面、下层板上表面的圆柱突起分别嵌入中间板上表面、下表面的凹槽内；上齿轮直径小于上层板穿过齿轮中轴线的水平的最短尺寸，下齿轮直径小于下层板穿过齿轮中轴线的水平的最短尺寸，通过调整上齿轮和上层板的相对大小或下齿轮和下层板的相对大小，或者通过调整铅芯和上齿轮或下齿轮的水平距离，实现位移放大程度的控制。

进一步地，还包括上传动臂和下传动臂，上传动臂一端固定于一梁柱，上传动臂另一端通过上传动臂的传动齿与上齿轮传动连接，下传动臂一端固定于与所述一梁柱相邻的梁柱，下传动臂另一端通过下传动臂的传动齿与下齿轮传动连接；中间板的尺寸大于上层板和下层板的，中间板超出上层板或下层板的部分通过固定件固接在所述一梁柱和所述与一梁柱相邻的梁柱节点上。

进一步地，中间板超出上层板或下层板的部分设置螺孔，通过在螺孔内设置螺栓或螺钉将固定件固接在中间板上。

进一步地，阻尼器整体上下对称。

进一步地，铅芯设置为4个，4个铅芯相对阻尼器的中轴线对称且均匀分布。

进一步地，上齿轮与上层板为一体式设计或分体式固接，下齿轮与下层板为一体式设计或分体式固接。

进一步地，上齿轮、下齿轮呈圆柱状，上层板、中间板、下层板为钢板且呈圆形，上传动臂、下传动臂为钢质的，固定件为钢件。

位移放大型扭转阻尼器的工作方法如下：所述一梁柱发生位移时，带动相连的上传动臂发生位移，上传动臂带动上齿轮扭动进而带动上层板以上层板下表面的圆柱突起为支点相对中间板扭转，上层板与中间板硫化粘连及扭转过程中剪切铅芯以起到阻尼作用；或者所述与一梁柱相邻的梁柱发生位移时，带动相连的下传动臂发生位移，下传动臂带动下齿轮扭动进而带动下层板以下层板上表面的圆柱突起为支点相对中间板扭转，下层板与中间板硫化粘连及扭转过程中剪切铅芯以起到阻尼作用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：通过调整上齿轮和上层板的相对大小或下齿轮和下层板的相对大小，或者通过调整铅芯和上齿轮或下齿轮的水平距离，实现位移放大程度的控制，可控的调整阻尼器的消能减震效果；与此同时，使用的材料工程造价低，其放置在梁柱节点，便于安装更换，且费用较低；在梁柱小位移下能够放大梁柱节点的位移，提高小位移下阻尼器的消能减震效果，使其有效发挥，有效的提高建筑结构的抗震性能，在地震发生后便于更换被损坏的阻尼器，且带来的经济损失较低；采用的是粘弹性材料，也有速度相关性的特点；该产品主要安装于多发地震带的框架结构的梁柱节点上。

附图说明

图1为本发明实施例的结构立面示意图；

图2为本发明实施例的结构平面示意图；

图3为本发明实施例的结构剖面示意图；

图4为本发明实施例的结构安装使用平面示意图。

图中：1-上齿轮，2-上层板，3-铅芯，4-第一层粘弹性材料，5-中间板，6-第二层粘弹性材料，7-下层板，8-下齿轮，9-螺孔，10-凹槽，11-上传动臂，12-传动齿，13-固定件，14-下传动臂。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

位移放大型扭转阻尼器从上到下依次包括上齿轮、上层板、第一层粘弹性材料、中间板、第二层粘弹性材料、下层板、下齿轮，上层板、第一层粘弹性材料、中间板、第二层粘弹性材料、下层板上设置相对的通孔，通孔内贯穿设置铅芯；第一层粘弹性材料与上层板和中间板硫化粘连，第二层粘弹性材料与中间板和下层板硫化粘连；上层板下表面、下层板上表面均设置一圆柱突起，中间板上表面、下表面均设置凹槽，上层板下表面、下层板上表面的圆柱突起分别嵌入中间板上表面、下表面的凹槽内；上齿轮直径小于上层板穿过齿轮中轴线的水平的最短尺寸，下齿轮直径小于下层板穿过齿轮中轴线的水平的最短尺寸，通过调整上齿轮和上层板的相对大小或下齿轮和下层板的相对大小，或者通过调整铅芯和上齿轮或下齿轮的水平距离，实现位移放大程度的控制。

进一步地，还包括上传动臂和下传动臂，上传动臂一端固定于一梁柱，上传动臂另一端通过上传动臂的传动齿与上齿轮传动连接，下传动臂一端固定于与所述一梁柱相邻的梁柱，下传动臂另一端通过下传动臂的传动齿与下齿轮传动连接；中间板的尺寸大于上层板和下层板的，中间板超出上层板或下层板的部分通过固定件固接在所述一梁柱和所述与一梁柱相邻的梁柱节点上。

进一步地，中间板超出上层板或下层板的部分设置螺孔，通过在螺孔内设置螺栓或螺钉将固定件固接在中间板上。

进一步地，阻尼器整体上下对称。

进一步地，铅芯设置为4个，4个铅芯相对阻尼器的中轴线对称且均匀分布。

进一步地，上齿轮与上层板为一体式设计或分体式固接，下齿轮与下层板为一体式设计或分体式固接。

进一步地，上齿轮、下齿轮呈圆柱状，上层板、中间板、下层板为钢板且呈圆形，上传动臂、下传动臂为钢质的，固定件为钢件。

位移放大型扭转阻尼器的工作方法如下：所述一梁柱发生位移时，带动相连的上传动臂发生位移，上传动臂带动上齿轮扭动进而带动上层板以上层板下表面的圆柱突起为支点相对中间板扭转，上层板与中间板硫化粘连及扭转过程中剪切铅芯以起到阻尼作用；或者所述与一梁柱相邻的梁柱发生位移时，带动相连的下传动臂发生位移，下传动臂带动下齿轮扭动进而带动下层板以下层板上表面的圆柱突起为支点相对中间板扭转，下层板与中间板硫化粘连及扭转过程中剪切铅芯以起到阻尼作用。

粘弹性材料，与上层板和中间板、下层板和中间板硫化粘连，有速度相关性的特点；圆柱突起嵌入中间板凹槽内，相当于扭转支点，实现上层板或下层板绕扭转支点扭转的目的；阻尼器整体上下对称，用铅芯贯通，通过剪切铅进行耗能，以增大其耗能减震的作用，有位移相关性的特点。

两个弧形传动臂分别与梁柱固结相连，另一端与阻尼器上的齿轮传动相连，阻尼器主体通过螺栓连接的固定件安置在节点上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (5)

1.位移放大型扭转阻尼器，其特征在于：从上到下依次包括上齿轮、上层板、第一层粘弹性材料、中间板、第二层粘弹性材料、下层板、下齿轮，上层板、第一层粘弹性材料、中间板、第二层粘弹性材料、下层板上设置相对的通孔，通孔内贯穿设置铅芯；第一层粘弹性材料与上层板和中间板硫化粘连，第二层粘弹性材料与中间板和下层板硫化粘连；上层板下表面、下层板上表面均设置一圆柱突起，中间板上表面、下表面均设置凹槽，上层板下表面、下层板上表面的圆柱突起分别嵌入中间板上表面、下表面的凹槽内；上齿轮直径小于上层板穿过齿轮中轴线的水平的最短尺寸，下齿轮直径小于下层板穿过齿轮中轴线的水平的最短尺寸，通过调整上齿轮和上层板的相对大小或下齿轮和下层板的相对大小，或者通过调整铅芯和上齿轮或下齿轮的水平距离，实现位移放大程度的控制，还包括上传动臂和下传动臂，上传动臂一端固定于一梁柱，上传动臂另一端通过上传动臂的传动齿与上齿轮传动连接，下传动臂一端固定于与所述一梁柱相邻的梁柱，下传动臂另一端通过下传动臂的传动齿与下齿轮传动连接，中间板的尺寸大于上层板和下层板的，中间板超出上层板或下层板的部分通过固定件固接在一梁柱和一梁柱相邻的梁柱节点上，阻尼器整体上下对称；上齿轮与上层板为一体式设计或分体式固接，下齿轮与下层板为一体式设计或分体式固接。

2.根据权利要求1所述的位移放大型扭转阻尼器，其特征在于：中间板超出上层板或下层板的部分设置螺孔，通过在螺孔内设置螺栓或螺钉将固定件固接在中间板上。

3.根据权利要求1所述的位移放大型扭转阻尼器，其特征在于：铅芯设置为4个，4个铅芯相对阻尼器的中轴线对称且均匀分布。

4.根据权利要求1所述的位移放大型扭转阻尼器，其特征在于：上齿轮、下齿轮呈圆柱状，上层板、中间板、下层板为钢板且呈圆形，上传动臂、下传动臂为钢质的，固定件为钢件。

5.根据权利要求2-4之一所述的位移放大型扭转阻尼器的工作方法，其特征在于：所述一梁柱发生位移时，带动相连的上传动臂发生位移，上传动臂带动上齿轮扭动进而带动上层板以上层板下表面的圆柱突起为支点相对中间板扭转，上层板与中间板硫化粘连及扭转过程中剪切铅芯以起到阻尼作用；或者与一梁柱相邻的梁柱发生位移时，带动相连的下传动臂发生位移，下传动臂带动下齿轮扭动进而带动下层板以下层板上表面的圆柱突起为支点相对中间板扭转，下层板与中间板硫化粘连及扭转过程中剪切铅芯以起到阻尼作用。