CN108756410A - 一种预压环形弹簧自定心粘滞阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种预压环形弹簧自定心粘滞阻尼器，包括：第一内筒，第二内筒，第三内筒，外筒，第一端盖，第二端盖，活塞，活塞杆，环形弹簧，第一连接头，第二连接头，第一联接螺母，第二联接螺母，第一外盖，第二外盖，第一端头和第二端头。由于内外筒的相互作用，使阻尼器不论是受拉还是受压，弹簧均处于进一步受压状态。弹簧在处于初始平衡位置时已施加了可克服摩擦力和复位力的预压力，当弹簧进一步受压后，弹簧的反弹力会推动阻尼器回到初始平衡位置，进而推动结构自复位。在地震过程中，活塞在油缸内的反复运动会耗散地震能量，由于自身摩擦力的存在，在阻尼器运动过程中，环形弹簧自身也可以摩擦耗能。

Description

一种预压环形弹簧自定心粘滞阻尼器
技术领域
本发明属于建筑及桥梁结构保护技术领域，是一种预压环形弹簧自定心粘滞阻尼器，该阻尼器即保留了粘滞阻尼器良好消能减震能力又能让结构在震后实现自复位。
背景技术
现阶段，按照我国抗震规范要求进行结构设计时，结构应满足“小震不坏，中震可修，大震不倒”的设防目标，即允许结构在罕遇地震作用下出现较大的塑形变形来耗散能量。结构在大震后存在较大的残余变形，如若修复其难度大费用高，一些建筑甚至无法修复，只能推倒重建，这都造成了极大的资源浪费。因此，人们对自复位结构进行了研究。
现在对于结构自复位的实现，主要是通过在结构上施加预应力来实现复位，并增设摩擦件来增大其耗能能力。上述方法应用于新建结构时较易实现，但当应用于已有建筑时，施工工作量相对较大。
发明内容
技术问题：本发明从便于使结构实现自复位的角度出发，提出了一种即保留了粘滞阻尼器良好消能减震能力又能让结构在震后实现自复位的阻尼器。
技术方案：本发明的自复位粘滞阻尼器，包括外筒、设置在所述外筒中并沿其轴向依次连接设置的第一连接头、第一内筒、第一端盖、第三内筒、第二端盖、第二内筒、第二连接头、设置在所述外筒一端的第一外盖和另一端的第二外盖、设置在所述第一内筒、第二内筒和第三内筒中并穿过第二端盖、第一端盖、第一外盖的活塞杆、设置在活塞杆上并位于第一端盖和第二端盖之间的活塞、设置在活塞杆上并位于第一端盖和第二端盖之间的活塞、设置在活塞杆上并位于第一连接头中的第一联接螺母，设置在活塞杆一端并位于第二连接头中的第二联接螺母、设置在活塞杆另一端的第一端头，设置在外筒内并套在第一连接头、第一内筒、第一端盖、第三内筒、第二端盖、第二内筒、第二连接头外部的环形弹簧，第一内筒一端与第三内筒连接，另一端与第一外盖连接，第二内筒一端与第三内筒连接，另一端与第二外盖连接，所述第二外盖上设置有第二端头，第一内筒和第二内筒上开有槽，第一连接头和第二连接头上也分别开有与第一内筒和第二内筒相互对应的槽，以使第一连接头能嵌入第一内筒并能在其中沿第一内筒轴向移动，第二连接头能嵌入第二内筒并能在其中沿第二内筒轴向移动。
进一步的，本发明的自复位粘滞阻尼器中，所述第一端盖和第二端盖之间形成油缸，所述油缸内灌注有硅油，活塞放置于油缸内并和活塞杆连接在一起，活塞杆横穿油缸。
进一步的，本发明的自复位粘滞阻尼器中，所述第一内筒、第二内筒和第三内筒为连接在一起部件。
进一步的，本发明的自复位粘滞阻尼器中，所述环形弹簧施加有预压力。
进一步的，本发明的自复位粘滞阻尼器中，所述环形弹簧的预压力等于该阻尼器的摩擦力及需对外部结构施加的复位力的和。
本发明自复位粘滞流体阻尼器中，所述各组成部分应满足在使用时不发生屈曲变形的要求。
进一步的，本发明阻尼器不论是受拉还是受压，环形弹簧均处于进一步受压状态。该阻尼器相当于同时包含耗能系统和复位系统两部分，耗能系统由粘滞耗能和环形弹簧摩擦耗能两部分组成，复位系统由环形弹簧部分组成。
本发明中，由于内外筒的相互作用，使阻尼器不论是受拉还是受压，弹簧均处于进一步受压状态。弹簧在处于初始平衡位置时已施加了可克服摩擦力和复位力的预压力，当弹簧进一步受压后，弹簧的反弹力会推动阻尼器回到初始平衡位置，进而推动结构自复位。在地震过程中，活塞在油缸内的反复运动会耗散地震能量。而且环形弹簧由于自身摩擦力的存在，在阻尼器运动过程中，环形弹簧自身也可以摩擦耗能，此部分耗能是与速度无关。采用本发明制造的阻尼器可用于建筑和桥梁等结构的消能减震及震后自复位。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1.良好的耗能能力。当安装了该阻尼器的结构遭遇地震时，阻尼器受到拉压反复作用，活塞在油缸内做往复运动，硅油快速通过活塞上小孔，进而把振动能量转化为热能耗散掉。而且环形弹簧由于自身摩擦力的存在，在阻尼器运动过程中，环形弹簧自身也可以摩擦耗能。环形弹簧的摩擦耗能是与速度无关，因此，本阻尼器可以改善普通粘滞阻尼器低速下耗能不足的情况。
2.不论阻尼器是受拉还是受压，环形弹簧都是进一步被压缩的。当阻尼器受拉或受压时，联接螺母会带动连接头压缩环形弹簧。
3.可使结构震后实现自复位。现有液体黏弹性阻尼器具有一定的自复位能力，但并不能实现完全复位。因为，当阻尼器在平衡位置时，不论弹簧是否施加预载，这对弹簧的力均是相互平衡的，合力为零。而阻尼器自身有摩擦力的存在，再加上结构复位所需的力，当阻尼器不在平衡位置时，其并不能完全回到初始平衡位置，即不能实现结构的完全复位。而当结构安装了本发明提出的阻尼器后，震后在结构将要出现残余变形时，不论阻尼器处于受压或受拉状态，已施加预载环形弹簧进一步被压缩，而弹簧在处于初始平衡位置时已施加了可克服摩擦力和复位力的预压力，当弹簧进一步受压后，弹簧的反弹力会推动阻尼器回到初始平衡位置，进而实现结构自复位。
附图说明
图1-阻尼器示意图；
图2-内筒1示意图，(a)内筒1纵剖图，(b)1-1截面图；
图3-连接头1示意图，(a)连接头1纵剖图，(b)2-2截面图，(c)3-3截面图，(d)4-4截面图；
图4-阻尼器平衡状态示意图；
图5-阻尼器受拉状态示意图；
图6-阻尼器受压状态示意图。
图中有：1-第一内筒，2-第二内筒，3-第三内筒，4-外筒，5-第一端盖，6-第二端盖，7-活塞，8-活塞杆，9-硅油，10-环形弹簧，11-第一连接头，12-第二连接头，13-第一联接螺母，14-第二联接螺母，15-第一外盖，16-第二外盖，17-第一端头，18-第二端头，19-外活塞杆。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明作进一步的说明。
本发明提出的自复位粘滞流体阻尼器，具体实施过程如下：
(1)在第三内筒3一端安装上第一端盖5，再把活塞7和活塞杆8组装在一起放入第三内筒3内，活塞杆8的一端穿过第一端盖5，活塞7位于油缸内，然后向油缸内注入硅油9，待注满后在第三内筒3的另一端装上第二端盖6，活塞杆8的另一端穿过第二端盖6。
(2)在第三内筒3两端分别安装上第一内筒1和第二内筒2，并把第一连接头11嵌入第一内筒1上，然后把第一联接螺母11安装在活塞杆8端头。
(3)在内筒外面套上环形弹簧10，并把第二连接头12嵌入第二内筒2上，然后预压弹簧到指定预压力后把第二联接螺母14安装在活塞杆8的另外一头。
(4)把第一外盖15和第一内筒1连接起来，并把外筒4安装在第一外盖15上，然后把第二外盖16和第二内筒2及外筒4连接起来。
(5)安装外活塞杆19、第一端头17和第二端头18。
当结构安装了本发明提出的阻尼器后，在结构遭遇地震时，阻尼器受到拉压反复作用，活塞7在油缸内做往复运动，硅油9快速通过活塞7上小孔，进而把振动能量转化为热能耗散掉。在结构将要出现残余变形时，当阻尼器受压时，活塞杆8会带动第一联接螺母13及第一连接头11向左移动，进而压缩环形弹簧10。当阻尼器受拉时，活塞杆8会带动第二联接螺母14及第二连接头12向左移动，进而压缩环形弹簧10。即不论阻尼器处于受压或受拉状态，已施加预载的环形弹簧10均进一步被压缩，而环形弹簧10在处于初始平衡位置时已施加了可克服摩擦力和复位力的预压力，当环形弹簧10进一步受压后，环形弹簧10的反弹力会推动阻尼器回到初始平衡位置，进而实现结构自动复位。

Claims (5)

1.一种预压环形弹簧自定心粘滞阻尼器，其特征在于，该阻尼器包括外筒(4)、设置在所述外筒(4)中并沿其轴向依次连接设置的第一连接头(11)、第一内筒(1)、第一端盖(5)、第三内筒(3)、第二端盖(6)、第二内筒(2)、第二连接头(12)、设置在所述外筒(4)一端的第一外盖(15)和另一端的第二外盖(16)、设置在所述第一内筒(1)、第二内筒(2)和第三内筒(3)中并穿过第二端盖(6)、第一端盖(5)、第一外盖(15)的活塞杆(8)、设置在活塞杆(8)上并位于第一端盖(5)和第二端盖(6)之间的活塞(7)、设置在活塞杆(8)上并位于第一连接头(11)中的第一联接螺母(13)，设置在活塞杆(8)一端并位于第二连接头(12)中的第二联接螺母(14)、设置在活塞杆(8)另一端的第一端头(17)，设置在外筒(4)内并套在第一连接头(11)、第一内筒(1)、第一端盖(5)、第三内筒(3)、第二端盖(6)、第二内筒(2)、第二连接头(12)外部的环形弹簧(10)，第一内筒(1)一端与第三内筒(3)连接，另一端与第一外盖(15)连接，第二内筒(2)一端与第三内筒(3)连接，另一端与第二外盖(16)连接，所述第二外盖(16)上设置有第二端头(18)，第一内筒(1)和第二内筒(2)上开有槽，第一连接头(11)和第二连接头(12)上也分别开有与第一内筒(1)和第二内筒(2)相互对应的槽，以使第一连接头(11)能嵌入第一内筒(1)并能在其中沿第一内筒(1)轴向移动，第二连接头(12)能嵌入第二内筒(2)并能在其中沿第二内筒(2)轴向移动。
2.根据权利要求1所述的一种预压环形弹簧自定心粘滞阻尼器，其特征在于，所述第一端盖(5)和第二端盖(6)之间形成油缸，所述油缸内灌注有硅油(9)，活塞(7)放置于油缸内并和活塞杆(8)连接在一起，活塞杆(8)横穿油缸。
3.根据权利要求1所述的一种预压环形弹簧自定心粘滞阻尼器，其特征在于，所述第一内筒(1)、第二内筒(2)和第三内筒(3)为连接在一起的部件。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种预压环形弹簧自定心粘滞阻尼器，其特征在于，所述环形弹簧(10)施加有预压力。
5.根据权利要求4所述的一种预压环形弹簧自定心粘滞阻尼器，其特征在于，所述环形弹簧(10)的预压力等于该阻尼器的摩擦力及需对外部结构施加的复位力的和。
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