CN108457515A - 一种三滑块全复位型sma摩擦阻尼器 - Google Patents

一种三滑块全复位型sma摩擦阻尼器 Download PDF

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Abstract

一种三滑块全复位型SMA摩擦阻尼器，主要由阻尼器箱体、摩擦滑块、连接滑块、辅助弹簧、复位丝、耗能丝、滑动杆、作动杆、连接杆组成。阻尼器箱体中左右对称各布置一个摩擦滑块，且沿水平轴心处均贯通；阻尼器箱体中心处布置一个连接滑块。作动杆穿过左摩擦滑块中心与连接滑块固定；连接杆与阻尼器箱体右侧壁固定，右端深入到右侧摩擦滑块的贯通孔洞中。辅助弹簧一设置在箱体左侧壁和左摩擦滑块之间并套在作动杆上；辅助弹簧二设置在箱体右侧壁和右摩擦滑块之间并套在连接杆上。耗能丝一端固定在箱体侧壁上，另一端穿过摩擦滑块和连接滑块折回后固定在箱体侧壁的同一侧。摩擦滑块的前后两侧分别有一对滑动杆，复位丝对称固定在两对滑动杆之间。

Description

一种三滑块全复位型SMA摩擦阻尼器
技术领域
本发明属于土木工程技术领域，涉及结构耗能减震，特别涉及一种三滑块全复位型SMA摩擦阻尼器。
背景技术
形状记忆合金(Shape Memory Alloy，SMA)材料不但具有形状记忆效应和相变伪弹性等独特性能，还具有高阻尼、耐疲劳、抗腐蚀等特性，为其在土木工程减震领域的应用创造了优越的条件。利用其相变伪弹性和高阻尼特性设计的SMA阻尼器初始阶段启动简单，震后可恢复到原状，不存在残余变形，不需维修和替换即可继续使用，但由于材料自身原因，其耗能有限；摩擦耗能器是一种性能稳定，耗能能力强的阻尼器，但小震时摩擦面难以滑动，不能起到减震作用，且往往不能复位。SMA摩擦复合阻尼器可以充分利用两者的优点，取长补短，获得更高的耗能能力和更广的适用范围。现有的技术SMA单元和摩擦单元往往同时启动，也不能解决小震时难以启动的问题。而与本发明最接近的技术虽然设计成了串联式复合阻尼器，解决了阻尼器启动难的问题，但摩擦单元又不能复位。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种三滑块全复位型SMA摩擦阻尼器，其初始刚度小，适用范围广，耗能单元可全复位，当小震时，SMA耗能单元启动耗能，同时SMA耗能丝提供回复力；当大震时，摩擦单元介入耗能，SMA复位丝和辅助弹簧共同提供回复力。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种三滑块全复位型SMA摩擦阻尼器，包括阻尼器箱体1，其特征在于，所述阻尼器箱体1内从左到右依次设置有沿左右方向滑动的摩擦滑块一4、连接滑块6和摩擦滑块二5，作动杆10穿过阻尼器箱体1左侧壁以及摩擦滑块一4固定在连接滑块6的左侧面，连接杆11穿过阻尼器箱体1右侧壁并深入到摩擦滑块二5的贯通孔洞中，其中连接杆11与阻尼器箱体1右侧壁之间为固定关系，所述连接滑块6的水平轴向有若干供SMA丝穿过的小孔洞，SMA耗能丝一8的一端固定在阻尼器箱体1的左侧壁上，另一端穿过摩擦滑块一4和连接滑块6，从连接滑块6的右侧壁折回后再穿过连接滑块6和摩擦滑块一4，固定在阻尼器箱体1的左侧壁；SMA耗能丝二9的一端固定在阻尼器箱体1的右侧壁上，另一端穿过摩擦滑块二5以及连接滑块6，从连接滑块6的左侧壁折回后再穿过连接滑块6和摩擦滑块二5，固定在阻尼器箱体1的右侧壁。
所述摩擦滑块一4的前后端面固定有滑动杆一13，摩擦滑块二5的前后端面固定有滑动杆二14，滑动杆一13两端在阻尼器箱体1前后侧壁的滑槽一12中左右滑动，滑动杆二14两端在阻尼器箱体1前后侧壁的滑槽二15中左右滑动。
所述摩擦滑块一4只能沿着滑槽一12向左侧运动，摩擦滑块二5只能沿着滑槽二15向右侧运动，两者交替运动，互不干涉。
所述滑动杆一13和滑动杆二14之间连接有SMA复位丝7。
所述SMA复位丝7为环形，绕在滑动杆一13和滑动杆二14之间。
所述作动杆10上位于阻尼器箱体1左侧壁与摩擦滑块一4左侧壁之间设置有辅助弹簧一2，所述连接杆11上位于阻尼器箱体1右侧壁与摩擦滑块二5右侧壁之间设置有辅助弹簧二3。辅助弹簧加强了滑块偏离初始位置时的复位能力，弥补了SMA复位丝7在受拉初始阶段回复力不足的问题。
所述连接滑块6设置在阻尼器箱体1中心处，摩擦滑块一4和摩擦滑块二5对称布置在连接滑块6的左右两侧。
所述连接滑块6上小孔洞的数量为4个，在左右端面上呈矩形分布，矩形中心为连接滑块6的左右端面中心，SMA耗能丝一8和SMA耗能丝二9均为两根，一根SMA耗能丝一8和一根SMA耗能丝二9穿过上面的两个小孔洞，另一根SMA耗能丝一8和另一根SMA耗能丝二9穿过下面的两个小孔洞。即SMA耗能丝一8和SMA耗能丝二9在小孔洞中重叠，以降低连接滑块6的加工难度，并可增加SMA丝的有效工作长度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：易于启动，适用范围广，结构布局合理，滑块可全复位。当小震时，SMA丝启动耗能；当大震时，SMA先工作，而后摩擦滑块介入，和SMA丝一起耗能，整体减震能力强。
附图说明
图1为本发明所述三滑块全复位型SMA摩擦阻尼器的三维立体图(不含阻尼器箱体顶盖)。
图2为本发明所述三滑块全复位型SMA摩擦阻尼器的平剖图。
图3为本发明所述耗能丝与连接滑块相对位置的右视图。
图中：1.阻尼器箱体；2.辅助弹簧一；3.辅助弹簧二；4.摩擦滑块一；5.摩擦滑块二；6.连接滑块；7.SMA复位丝；8.SMA耗能丝一；9.SMA耗能丝二；10.作动杆；11.连接杆；12.滑槽一；13.滑动杆；14.滑动杆二；15.滑槽二。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
如图1、图2、图3所示，本发明一种三滑块全复位型SMA摩擦阻尼器，主要由阻尼器箱体1、摩擦滑块一4、摩擦滑块二5、连接滑块6、辅助弹簧一2、辅助弹簧二3、SMA复位丝7、SMA耗能丝一8、SMA耗能丝二9、滑动杆13、作动杆10、连接杆11等组成。
连接滑块6布置在阻尼器箱体1内中心处，其高度比阻尼器箱体1侧壁略低，即不参与摩擦，因此耗能丝即可保证连接滑块6的复位。
摩擦滑块一4和摩擦滑块二5也位于阻尼器箱体1内，对称布置在连接滑块6的左右两侧，且沿左右方向水平轴心处均贯通。
摩擦滑块一4的前后端面固定有滑动杆一13，摩擦滑块二5的前后端面固定有滑动杆二14，滑动杆一13两端在阻尼器箱体1前后侧壁的滑槽一12中左右滑动，滑动杆二14两端在阻尼器箱体1前后侧壁的滑槽二15中左右滑动。滑动杆一13和滑动杆二14之间固定连接有SMA复位丝7。SMA复位丝7为环形，绕在滑动杆一13和滑动杆二14之间。摩擦滑块一4只能沿着滑槽一12向左侧运动，摩擦滑块二5只能沿着滑槽二15向右侧运动，两者交替运动，互不干涉。摩擦滑块一4和摩擦滑块二5的摩擦力由阻尼器箱体1顶盖上的螺钉提供。
连接滑块6的水平轴向有4个供SMA丝穿过的小孔洞，4个小孔洞在左右端面上呈矩形分布，矩形中心为连接滑块6的左右端面中心，SMA耗能丝一8和SMA耗能丝二9均为两根，一根SMA耗能丝一8的一端固定在阻尼器箱体1的左侧壁上，另一端穿过摩擦滑块一4和连接滑块6上部的一个小孔洞，从连接滑块6的右侧壁折回后再穿过连接滑块6和摩擦滑块一4上部的另一个小孔洞，固定在阻尼器箱体1的左侧壁；一根SMA耗能丝二9的一端固定在阻尼器箱体1的右侧壁上，另一端穿过摩擦滑块二5以及连接滑块6上部的一个小孔洞，从连接滑块6的左侧壁折回后再穿过连接滑块6和摩擦滑块二5上部的另一个小孔洞，固定在阻尼器箱体1的右侧壁。而另一根SMA耗能丝一8和另一根SMA耗能丝二9穿过下面的两个小孔洞，仍然分别连接在阻尼器箱体1的左右侧壁，即SMA耗能丝一8和SMA耗能丝二9在小孔洞中重叠，以降低连接滑块6的加工难度，并可增加SMA丝的有效工作长度。
作动杆10穿过阻尼器箱体1左侧壁以及摩擦滑块一4固定在连接滑块6的左侧面，连接杆11穿过阻尼器箱体1右侧壁并深入到摩擦滑块二5的贯通孔洞中，其中连接杆11与阻尼器箱体1右侧壁之间为固定关系。
作动杆10上位于阻尼器箱体1左侧壁与摩擦滑块一4左侧壁之间设置有辅助弹簧一2，连接杆11上位于阻尼器箱体1右侧壁与摩擦滑块二5右侧壁之间设置有辅助弹簧二3。辅助弹簧加强了滑块偏离初始位置时的复位能力，弥补了SMA复位丝7在受拉初始阶段回复力不足的问题，SMA复位丝7和辅助弹簧保证了摩擦滑块的复位。
当作动杆10受到振动带动连接滑块6向左运动时，SMA耗能丝二9受拉耗能，并提供连接滑块6的回复力；当振动进一步加强时，连接滑块6运动到摩擦滑块一4的右侧，与其一同运动，摩擦滑块一4开始摩擦耗能，SMA复位丝7受拉提供回复力，并参与耗能，辅助弹簧一2受压也提供回复力。
当作动杆10受到振动带动连接滑块6向右运动时，SMA耗能丝一8受拉耗能，并提供连接滑块6的回复力；当振动进一步加强时，连接滑块6运动到摩擦滑块二5的左侧，与其一同运动，摩擦滑块二5开始摩擦耗能，SMA复位丝7受拉提供回复力，并参与耗能，辅助弹簧二3受压也提供回复力。

Claims (8)

1.一种三滑块全复位型SMA摩擦阻尼器，包括阻尼器箱体(1)，其特征在于，所述阻尼器箱体(1)内从左到右依次设置有沿左右方向滑动的摩擦滑块一(4)、连接滑块(6)和摩擦滑块二(5)，作动杆(10)穿过阻尼器箱体(1)左侧壁以及摩擦滑块一(4)固定在连接滑块(6)的左侧面，连接杆(11)穿过阻尼器箱体(1)右侧壁并深入到摩擦滑块二(5)的贯通孔洞中，其中连接杆(11)与阻尼器箱体(1)右侧壁之间为固定关系，所述连接滑块(6)的水平轴向有若干供SMA丝穿过的小孔洞，SMA耗能丝一(8)的一端固定在阻尼器箱体(1)的左侧壁上，另一端穿过摩擦滑块一(4)和连接滑块(6)，从连接滑块(6)的右侧壁折回后再穿过连接滑块(6)和摩擦滑块一(4)，固定在阻尼器箱体(1)的左侧壁；SMA耗能丝二(9)的一端固定在阻尼器箱体(1)的右侧壁上，另一端穿过摩擦滑块二(5)以及连接滑块(6)，从连接滑块(6)的左侧壁折回后再穿过连接滑块(6)和摩擦滑块二(5)，固定在阻尼器箱体(1)的右侧壁。
2.根据权利要求1所述三滑块全复位型SMA摩擦阻尼器，其特征在于，所述摩擦滑块一(4)的前后端面固定有滑动杆一(13)，摩擦滑块二(5)的前后端面固定有滑动杆二(14)，滑动杆一(13)两端在阻尼器箱体(1)前后侧壁的滑槽一(12)中左右滑动，滑动杆二(14)两端在阻尼器箱体(1)前后侧壁的滑槽二(15)中左右滑动。
3.根据权利要求2所述三滑块全复位型SMA摩擦阻尼器，其特征在于，所述摩擦滑块一(4)只能沿着滑槽一(12)向左侧运动，摩擦滑块二(5)只能沿着滑槽二(15)向右侧运动，两者交替运动，互不干涉。
4.根据权利要求2所述三滑块全复位型SMA摩擦阻尼器，其特征在于，所述滑动杆一(13)和滑动杆二(14)之间连接有SMA复位丝(7)。
5.根据权利要求4所述三滑块全复位型SMA摩擦阻尼器，其特征在于，所述SMA复位丝(7)为环形，绕在滑动杆一(13)和滑动杆二(14)之间。
6.根据权利要求1所述三滑块全复位型SMA摩擦阻尼器，其特征在于，所述作动杆(10)上位于阻尼器箱体(1)左侧壁与摩擦滑块一(4)左侧壁之间设置有辅助弹簧一(2)，所述连接杆(11)上位于阻尼器箱体(1)右侧壁与摩擦滑块二(5)右侧壁之间设置有辅助弹簧二(3)。
7.根据权利要求1所述三滑块全复位型SMA摩擦阻尼器，其特征在于，所述连接滑块(6)设置在阻尼器箱体(1)中心处，摩擦滑块一(4)和摩擦滑块二(5)对称布置在连接滑块(6)的左右两侧。
8.根据权利要求1所述三滑块全复位型SMA摩擦阻尼器，其特征在于，所述连接滑块(6)上小孔洞的数量为4个，在左右端面上呈矩形分布，矩形中心为连接滑块(6)的左右端面中心，SMA耗能丝一(8)和SMA耗能丝二(9)均为两根，一根SMA耗能丝一(8)和一根SMA耗能丝二(9)穿过上面的两个小孔洞，另一根SMA耗能丝一(8)和另一根SMA耗能丝二(9)穿过下面的两个小孔洞。
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