CN108533659A - 一种机械式自动调节压强黏滞阻尼器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机械式自动压强调节黏滞阻尼器，属于结构减震技术领域，阻尼介质通过活塞上设置的阻尼孔喷射流动产生的阻尼力，可快速降低振动幅度，消耗输入振动能量，通液管为圆管，通液管两端的下部分别焊接在左主缸与右主缸上，通液管中部设置压力块阀，弹簧与压力块阀相连，并设置预压力，左主缸与右主缸的阻尼介质被压力块阀阻断，当通液管的阻尼介质的压强差在通液管中产生的力大于弹簧的预压力时，通液管处于连通状态。本发明结构简单，由机械装置调节压强，各零部件和配件均可在工厂预制加工，经济合理，可保证其滞回曲线稳定，减震的防护效果更好，安全系数更高，结构耐久性高，可长期使用。
Description
技术领域
本发明涉及结构减震技术领域，特别是一种机械式自动调节压强黏滞阻尼器。
背景技术
黏滞阻尼器是通过阻尼介质在阻尼孔中流动来产生阻尼耗散振动能量，是一种无刚度，速度相关型的耗能器，由于黏滞阻尼器具有安全、经济、合理、适用范围广、维护费用低等优点，在土木工程结构抗震和控风控制中有广泛的应用前景，并且广泛应用于已有的建筑物的抗震加固或震后修复工程及新建工程中，取得了良好的效果。黏滞阻尼器的基本公式为F＝CVα，其中F表示阻尼力，C是阻尼系数，V表示活塞运动的速度，α是速度指数。从公式可以看出，黏滞阻尼器属于速度型阻尼器，其速度指数直接影响到阻尼器的耗能性能。传统黏滞阻尼器压强不可调节，当速度比较快时，会造成缸体内压力过大，力学参数发生变化，滞回曲线体现出动刚度特性，这样会影响减震的效果，结构的安全性得不到很好的保证。
中国实用新型专利第CN 203670585 U号公开了一种新型高效三维立体式黏滞阻尼器，其结构包括油缸、阻尼结构和阻尼杆，阻尼杆一端固定在上盖板上，另一端与阻尼结构相连，上盖板通过弹性密封带连接在油缸侧壁上，阻尼杆与阻尼结构连接的一端及阻尼结构的表面均开设有耗能孔。此设计产生了高效阻尼的效果，但是针对缸体内压力过大这方面没有作出有效的措施，故在长时间的缸体内压力过大中，可能会出现缸体遭到破坏的情况，故该装置在结构和设计上存在很大的缺陷，也不能够满足现代化生产的需要。
中国实用新型专利第CN 206448396 U号公开了一种智能黏滞阻尼器，该黏滞阻尼器在不同的速度或加速度下，可通过电磁阀控制阻尼孔的开闭。此设计可以调节黏滞阻尼器的阻尼，提高消能减震的效果，提高结构的安全性与耐久性。为了提高黏滞阻尼器的阻尼效果，活塞上的阻尼孔是很小的。在活塞产生运动时，黏稠的阻尼介质通过阻尼孔产生耗能，阻尼孔若太大的话，将会失去有效的耗能效果。此外，同理，活塞上的的阻尼孔的数量不会太多，因为阻尼孔数量过多同样会削弱阻尼耗能的效果。故用电磁阀控制部分阻尼孔的开启或关闭，不可避免地，会使电磁阀启闭前后阻尼介质通流截面变化巨大。所以在黏滞阻尼器两端产生相对运动时，其流体力学性能发生巨大变化，从而使黏滞阻尼器的相关参数C，α产生很大变化，这样导致的后果是与房屋建筑结构计算时选取的黏滞阻尼器计算模型差异很大，即使通过精细化分析，前后迥异的力学参数变化可能会导致不可预知的内力重分布，甚至引起结构的不安全。由于采用了控制器，传感器，电磁阀，产生电路故障的可能性大为增加，且故障排查维修很不方便。此外，通过电磁阀控制阻尼孔的开启或关闭，并不能起到减小两个主缸中的压强值的作用，也不能起到保护缸体和密封系统的安全的作用。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种构造简单、机械式自动压强调节黏滞阻尼器，从而提高减震消能的效果，提高结构的安全性和耐久性。本发明采用机械式自动压强调接系统，减少主缸腔室的压强值。限位器通过环形焊接的方式与主缸内壁焊接，其作用在于防止活塞断面阻断通液管。机械式自动压强调节系统由通液管与压力块阀组成，压力块阀与套筒之间留有间隙，保证其在可顺滑滑动的过程中，阻尼介质不从该处泄露。在左主缸与右主缸上开孔，该孔洞截面与通液管截面相同，将通液管通过密封焊接在两个孔洞处，使通液管与左主缸与右主缸连通。通液管下部与上部通过螺母相连(如图5所示)。通液管中部开孔，将套筒焊接于此开孔处。压力块阀底部设有弹簧，弹簧处于自然状态时可使压力块阀与通液管紧密相连。采用上述结构后，当黏滞流体阻尼器在两端产生相对运动时，活塞在缸体内产生相应的往复运动，通液管内会产生一定的压力。弹簧的预压力根据主缸与密封件强度并考虑安全系数而设置的。该预压力应保证在较大地震或者风振作用下主缸的安全，并保证不会对密封系统产生破坏。此外，该预压力也不能过小，以保证阻尼器保持高效的耗能效果，其值一般为设25～50MPa。当通液管内产生的压力大于弹簧所设置的预压力时，弹簧被压缩，压力块阀随之被推下，通液管处于连通状态，左主缸内与右主缸内的阻尼介质会通过通液管流通。由于阻尼器活塞杆的运动，总是压缩其中的某个主缸，而另外一个主缸体积跟随变大，故体积压缩的主缸内阻尼介质的压强可能在运动中不断增大，甚至在某些极端状况下威胁到阻尼器本身的安全，而体积跟随变大的另外一个主缸的压强变化是相反的，甚至可能变成负压。两个主缸的阻尼介质因压力块阀下降而发生通过通液管的液体流通，可起到迅速减小主缸内液体压强的作用。为了不让阻尼器的关键参数C和α受到很大的影响，必须保证这种阻尼介质流通快速发生，从而不影响活塞杆出阻尼孔的流体喷射机理。故通液管的截面面积设置为阻尼孔截面面积的三倍以上，使左主缸与右主缸内的压强迅速稳定，降低风险系数，此外，本阻尼器结构简单，不需要电磁控制装置，可进行压强调节，各零部件和配件均可在工厂预制加工，经济合理。采用这种机械式自动调节压强黏滞阻尼器可保证其滞回曲线稳定，减震的防护效果更好，安全系数更高，结构耐久性高，可长期使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为机械式自动调节压强黏滞阻尼器整体结构示意图；
图2：压力块阀与弹簧正视图；
图3：压力块阀与弹簧左视图；
图4：压力块阀与弹簧俯视图；
图5：通液管上部与下部连接示意图；
图6：工作过程1中通液管内阻尼介质流向示意图；
图7：工作过程2中通液管内阻尼介质流向示意图。
在附图1～附图7中，1为右连接耳环；2为通液管；3为压力块阀；4为副缸；5为活塞杆；6为活塞；7为左主缸；8为右主缸；9为阻尼介质；10为弹簧；11为左连接耳环；12为套筒；13为阻尼孔；14为间隙；15为限位器；16为螺母。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
图1是按照本发明的自动调节压强式黏滞阻尼器的整体结构示意图。如图1所示，按照本发明的自动调节压强式黏滞阻尼器主要包括主缸，副缸4，活塞6，活塞杆5，通液管2，压力块阀3等，其中主缸被分为左主缸7和右主缸8，左主缸7和右主缸8内充有相同的阻尼介质9。活塞6设置在左主缸7和右主缸8之间并可沿其轴向方向来回移动由此带动与之相连的活塞杆5一同移动，针对现有技术中各类黏滞阻尼器的压强不可调控，一旦阻尼器内的压强过大，就可能造成阻尼器的损坏并对工程结构的安全性造成很大影响的问题，本发明提供一种对传统黏滞阻尼器作出相应改进，以实现对阻尼器内压强的自动调节，其特征在于其施工步骤如下：
(1)将工厂预制好的主缸与副缸4的整体构件左端焊接左连接耳环11，在主缸上部开通液管2连通孔，在左侧通液管2连通孔旁，环形焊接限位器15，各个孔隙或孔处设置密封件；
(2)将工厂预制好的活塞6与活塞杆5构件伸入主缸与副缸4中，在右侧通液管2连通孔旁，环形焊接限位器15，将右主缸8外壁钢板焊接于右主缸8，完成主缸体的焊接，在活塞杆5右端焊接右连接耳环1，各个孔隙或孔处设置密封件；
(3)将通液管2下端焊接于通液管2连通孔处，将弹簧10下部焊接于套筒12底部，上部焊接于压力块阀3底部，通液管中2部开矩形孔，将已完成与弹簧10和压力块阀3焊接的套筒12焊接于通液管2中部矩形孔处，各个孔隙或孔处设置密封件；
(4)如图5所示，将通液管2上部与下部通过螺母17相连；通过通液孔利用压力泵向主缸内填充阻尼介质9，使左主缸7，右主缸8，通液管2内充满阻尼介质9，而后将通液孔进行密封，各个孔隙或孔处设置密封件。
当按照本发明的自动调节压强式黏滞阻尼器工作时，活塞6会在主缸和副缸4内来回运动，并且阻尼介质9经过阻尼孔13时会产生黏滞阻力，由此起到抗震减阻的效果。
上述机械式自动调节压强黏滞阻尼器工作过程1如下：
当右连接耳环1向左连接耳环11方向产生运动时，带动活塞杆5产生同样的运动，右主缸8体积增大，而左主缸7体积减少，此时阻尼介质9通过活塞6上的阻尼孔13产生射流，即从左主缸7流入右主缸8中。由于阻尼器的运动，左主缸7内的阻尼介质9收到压迫而导致其压强增大，通液管2中的压强也随之增大，当通液管2内的压力值超过弹簧10所设置的预压力值时，弹簧10被压缩，压力块阀3随之被推下，左主缸7中的阻尼介质9通过通液管2得以流入右主缸8内(阻尼介质9流通方向如图6所示)，使阻尼器中的压力得以调节。因阻尼介质9在左主缸7与右主缸8中流通而使通液管2内压力降低到预压力以下的时候，弹簧10推动压力块阀3上升，使通液管2内的阻尼介质9无法流通，通过实时调控，保证左主缸7与右主缸8内的压强不会过大而威胁阻尼器的安全。
上述机械式自动调节压强黏滞阻尼器工作过程2如下：
当左连接耳环11向右连接耳环1方向产生运动时，带动活塞杆5产生同样的运动，左主缸7体积增大，而右主缸8体积减少，此时阻尼介质9通过活塞6上的阻尼孔13产生射流，即从左主缸7中流入右主缸8。由于阻尼器的运动，右主缸8内的阻尼介质9收到压迫而导致其压强增大，通液管2中的压强也随之增大，当通液管2内的压力值超过弹簧10所设置的预压力值时，弹簧10被压缩，压力块阀3随之被推下，右主缸8中的阻尼介质9通过通液管2得以流入左主缸7内(阻尼介质9流通方向如图7所示)，使阻尼器中的压力得以调节。因阻尼介质9在左主缸7与右主缸8中流通而使通液管2内压力降低到预压力以下的时候，弹簧10推动压力块阀3上升，使通液管2内的阻尼介质9无法流通，通过实时调控，保证左主缸7与右主缸8内的压强不会过大而威胁阻尼器的安全。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，对于单出杆黏滞阻尼器及其他油压减震器同样适用，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种机械式自动压强调节黏滞阻尼器，其包括填充有阻尼介质(9)的左主缸(7)与右主缸(8)，所述左主缸(7)与右主缸(8)设置有活塞杆(5)，活塞杆(5)伸出右主缸(8)的一端与右连接耳环(1)固定，活塞杆(5)伸出左主缸(7)的一端伸入副缸(4)中，活塞杆(5)上设置有活塞(6)，活塞(6)上设有阻尼孔(13)，活塞(6)与左主缸(7)及右主缸(8)的内壁留有间隙(14)，其特征在于：通液管(2)下部分别焊接在左主缸(7)与右主缸(8)上，通液管(2)中部设置套筒(12)，套筒(12)内部设置压力块阀(3)，弹簧(10)与压力块阀(3)相连，各个孔隙或孔处设置密封件。
2.根据权利要求1所述的一种机械式自动调节压强黏滞阻尼器，其特征在于：所述通液管(2)为圆管，下部与上部通过螺母(16)相连，便于维修与更换，其截面面积不小于3倍阻尼孔(13)截面面积，在其中部下端开矩形孔，在所述开口处焊接套筒(12)各个孔隙或孔处设置密封件。
3.根据权利要求1所述的一种机械式自动调节压强黏滞阻尼器，其特征在于：所述套筒(12)内壁光滑，其上端焊接于通液管(2)中部下端矩形孔。
4.根据权利要求1所述的一种机械式自动调节压强黏滞阻尼器，其特征在于：所述弹簧(10)上部焊接于压力块阀(3)，下部焊接于套筒(12)底部，在压力块阀(3)与通液管(2)接触处，安装密封件，压力值超过弹簧(10)设置的预压力时，弹簧(10)被压缩，左主缸(7)与右主缸(8)阻尼介质在通液管(2)内流通，预压力一般设为25～50MPa。
5.根据权利要求1所述的一种机械式自动调节压强黏滞阻尼器，其特征在于：所述压力块阀(3)与套筒(12)紧密贴合，压力块阀(3)可在套筒(12)内上下滑动，在压力块阀(3)与套筒(12)接触处安装密封件。
6.根据权利要求1所述的一种机械式自动调节压强黏滞阻尼器，其特征在于：所述限位器(16)内部为钢板，外部为防撞橡胶，通过环形焊接方式焊接于主缸内侧通液管(2)开口处旁。
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