CN108797315A - 粘性剪切型阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种粘性剪切型阻尼器包括：密封的壳体，在其中填充有剪切介质；沿轴向密封式穿过所述壳体的轴向运动件；设置在所述壳体内的旋转运动件，其中所述轴向运动件与所述旋转运动件形成配合，使得所述轴向运动件的轴向运动能带动所述旋转运动件旋转；以及固定安装在所述旋转运动件的外周上的剪切件。根据本发明的粘性剪切型阻尼器具有提高的阻尼力与自身重量比，尤其适用于桥梁抗振领域。

Description

粘性剪切型阻尼器

技术领域

本发明一种涉及粘性剪切型阻尼器，尤其是一种用于桥梁抗振领域的粘性剪切型阻尼器。

背景技术

粘性剪切型阻尼器是一种使用粘性流体材料与剪切片相对剪切运动来产生粘滞阻尼力以起到耗能减振目的的阻尼器。粘性剪切型阻尼器的阻尼力来自于粘性流体的阻力，这个阻力就是粘性流体的粘度。当粘性流体中的阻尼片发生运动时，它将带动其周围的粘性流体做剪切运动，其作用使移动较快的一层粘性流体减速，而移动较慢的一层粘性流体加速。因此，在作相对滑动的粘性流体各层之间便产生剪应力。结果，粘性流体中运动物体的动能转化为热能耗散。

现有的粘性剪切型阻尼器一般包括阻尼容器，在其中装有粘性流体，而阻尼片置于粘性流体中。阻尼容器的形状一般为直筒型。

对于桥梁等大型土林工程建筑来说，其抗振性能是设计中需要考虑的重要一环。如果使用现有结构的粘性剪切型阻尼器应用于桥梁抗振领域，那么相比于同等阻尼力的粘滞流体阻尼器来说，粘性剪切型阻尼器的大小和重量要高一到两个数量级。这使得粘性剪切型阻尼器在桥梁抗振领域中无实用价值。因此，在土木工程领域中，需要提供具有较高的阻尼力与自身重量比、即较大阻尼系数的剪切型阻尼器。

中国专利文献CN204533331U公开了一种粘性剪切型阻尼器，其包括内装有粘性流体的密封的阻尼容器。在阻尼容器内设有钢制阻尼件，钢制阻尼件置于粘性流体中。钢制阻尼件沿阻尼容器的轴向设置，且钢制阻尼件沿阻尼容器轴向的长度小于阻尼容器轴向的高度。其中，阻尼容器呈两端小中间大的鼓形，且阻尼容器的高度大于阻尼容器的宽度，所述阻尼容器的周向容器壁为橡胶材质。这一专利文献是从优化剪切面的布置方式的途径出发来提高阻尼器的性能，然而这对提高阻尼力与自身重量比的作用有限。

发明内容

本发明旨在提供一种新颖的粘性剪切型阻尼器，其能够提供较高的阻尼力与自身重量比。

根据本发明的粘性剪切型阻尼器包括：密封的壳体，在其中填充有剪切介质；沿轴向密封式穿过所述壳体的轴向运动件；设置在所述壳体内的旋转运动件，其中所述轴向运动件与所述旋转运动件形成配合，使得所述轴向运动件的轴向运动能带动所述旋转运动件旋转；以及固定安装在所述旋转运动件的外周上的剪切件。

在一个优选的实施例中，所述轴向运动件为螺杆，所述旋转运动件为螺母。

在一个优选的实施例中，所述剪切件包括若干个彼此轴向间隔开的圆环。

在一个优选的实施例中，各圆环之间通过轴向延伸的连接件彼此相连。

在一个优选的实施例中，所述剪切件包括若干组彼此轴向间隔开的剪切片，各组剪切片均包括沿周向均匀布置的若干肋条。

在一个优选的实施例中，所述螺杆的远离所述壳体的第一端设有用于固定在待减振物体上的第一固定件。

在一个优选的实施例中，所述壳体的一侧设有连接套筒，所述螺杆的第二端穿过所述壳体而伸入到所述连接套筒内。

在一个优选的实施例中，所述连接套筒的远离所述壳体的一端设有用于固定在待减振物体上的第二固定件。

在一个优选的实施例中，所述螺母通过两端的轴承和密封件安装在所述壳体内。

在一个优选的实施例中，所述粘性剪切型阻尼器用于桥梁抗振。

相对于现有技术而言，根据本发明的粘性剪切型阻尼器利用螺旋副的配合而将源于振动的轴向运动转化为阻尼器内部构件的旋转运动，从而通过对该旋转运动的控制来实现减振的效果。这大幅度提高了控制振动的效率，提高了阻尼力与自身重量比。

此外，根据本发明，只需要增大螺杆的长度便可增加粘性剪切型阻尼器的工作行程。因此，与增加工作行程相关的成本很少。因此，根据本发明的粘性剪切型阻尼器尤其可用于要求较长工作行程的大型土木工程建筑(例如桥梁)中。

另外，通过改变剪切片的数量、大小及布置方式，就可以容易地调节根据本发明的粘性剪切型阻尼器的阻尼系数，这使得根据本发明的粘性剪切型阻尼器具有宽广的应用范围。

附图说明

下面结合附图对本发明的实施例进行详细地描述，在图中：

图1显示了根据本发明的粘性剪切型阻尼器的示意性结构图。

图2显示了根据本发明的粘性剪切型阻尼器的剪切片的一种结构。

图3显示了根据本发明的粘性剪切型阻尼器的剪切片的另一种结构。

具体实施方式

以下结合附图来对本发明进行说明。

本发明针对粘性剪切型阻尼器在大型土木工程建筑(例如桥梁)的被动振动控制领域中的应用，提供了一种基于螺旋传动方式的粘性剪切型阻尼器。

如图1所示，根据本发明的粘性剪切型阻尼器100包括壳体9。在所示的实施例中，壳体9构造成中空的圆筒，两端分别用第一端盖8和第二端盖10所密封。然而容易理解，壳体9也可以构造成一体式的两端均密闭的圆柱体，而无须设置单独的密封用端盖。

在壳体9内填充有剪切介质(即粘性流体)11。剪切介质11是本领域所熟知的，可以由本领域的技术人员根据需要而进行选择。这里为节约篇幅起见略去对剪切介质11的详细介绍。

根据本发明，沿着壳体9的轴向设置了轴向运动件。在图1所示的实施例中，该轴向运动件构造为螺杆2。螺杆2以密封的方式穿过壳体9的第一端盖8和第二端盖10。螺杆2的第一端(在图1所示的实施例中为左端)设有第一固定件1。由此，螺杆2可通过第一固定件1固定在被减振的对象(例如桥梁)上。在图1所示的实施例中，第一固定件1构造为耳环。

根据本发明，在壳体9的与螺杆2的第一端相反的一侧安装有连接套筒5。连接套筒5设置成将螺杆2的与第一端相反的第二端容纳于其中，从而使螺杆2的轴向运动不受外界的干扰。在连接套筒5的远离壳体9的一端设有第二固定件6，其例如也构造为耳环。这样，连接套筒5可通过第二固定件6固定在被减振的对象(例如桥梁)上。

容易理解，在一个未示出的实施例中，也可以不设置连接套筒5，而是直接通过第二固定件将壳体9固定在被减振的对象(例如桥梁)上。

在壳体9内还设置了旋转运动件。具体地说，该旋转运动件在其两端通过相应的密封件12和轴承7而安装在壳体9内，以保证壳体9的密封性。在图1所示的实施例中，该旋转运动件构造为传动螺母4。螺杆2在传动螺母4的内部与传动螺母4形成螺纹配合。这样，当螺杆2沿着轴向运动时，传动螺母4通过螺旋副的配合作用而作旋转运动。

根据本发明，在传动螺母4的外周上设有若干剪切片3。这些剪切片3例如可以沿着轴向彼此分开地布置，并浸泡于填充在壳体9内的剪切介质11中。这样，当螺杆2在外力(例如振动所产生的力)的作用下轴向运动时，其会通过螺旋副的配合而带动传动螺母4作旋转运动。由此，布置在传动螺母4上的剪切片3也随之在密封于壳体9内的剪切介质11内转动，从而产生了阻尼耗能的作用，达到减振的效果。

相对于现有技术而言，根据本发明的粘性剪切型阻尼器100利用螺旋副的配合而将源于振动的轴向运动转化为阻尼器内部构件的旋转运动，从而通过对该旋转运动的控制来实现减振的效果。这大幅度提高了控制振动的效率，提高了阻尼力与自身重量比。试验表明，根据本发明的粘性剪切型阻尼器能够实现与粘滞流体阻尼器相当或甚至更高的阻尼力与自身重量比。

此外，对于粘滞流体阻尼器来说，如果要增加其工作行程，则必须要同时增加活塞杆的长度和油缸的长度。因此，增加粘滞流体阻尼器的工作行程所涉及的花费很高，这便限制了其在要求较长工作行程的大型土木工程建筑(例如桥梁)中的应用。然而，根据本发明，只需要增大螺杆2的长度便可增加粘性剪切型阻尼器100的工作行程。因此，与增加工作行程相关的成本很少。由此可知，根据本发明的粘性剪切型阻尼器100尤其可用于要求较长工作行程的大型土木工程建筑(例如桥梁)中。

根据本发明，可以容易地调节粘性剪切型阻尼器100的阻尼系数。这例如可通过调节剪切片的数量、大小及布置方式来实现。

如图2所示，在一个实施例中，剪切片3可由圆环件形成。在这一实施例中，若干圆环件通过其中心孔套装在传动螺母4的外周上，并且相互间隔开。这种剪切片的结构简单，安装方便，适于大批量生产。

在一个未示出的实施例中，可以通过轴向连接件将这些彼此间隔开的剪切片3连接起来。这样便增加了剪切片3的剪切面积，提高了阻尼效果。

如图3所示，在一个实施例中，剪切片3可由沿传动螺母4的外周径向向外伸出的若干肋条形成。在这一实施例中，在传动螺母4的外周上布置有若干组相互间隔开的剪切片3，每组剪切片3包括若干个沿周向均匀布置的肋条。这种剪切片的结构也很简单，安装方便。

在一个未示出的实施例中，可以通过轴向连接件将各组剪切片3中的周向对应的肋条连接起来，由此增强剪切片3的剪切面积，提高阻尼效果。

在另一个未示出的实施例中，可以在圆环件或在肋条上增设能够增大表面积的构件，由此也可以增加剪切片3的剪切面积，提高了阻尼效果。

最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种粘性剪切型阻尼器，包括：

密封的壳体，在其中填充有剪切介质；

沿轴向密封式穿过所述壳体的轴向运动件；

设置在所述壳体内的旋转运动件，其中所述轴向运动件与所述旋转运动件形成配合，使得所述轴向运动件的轴向运动能带动所述旋转运动件旋转；和

固定安装在所述旋转运动件的外周上的剪切件。

2.根据权利要求1所述的粘性剪切型阻尼器，其特征在于，所述轴向运动件为螺杆，所述旋转运动件为螺母。

3.根据权利要求2所述的粘性剪切型阻尼器，其特征在于，所述剪切件包括若干个彼此轴向间隔开的圆环。

4.根据权利要求3所述的粘性剪切型阻尼器，其特征在于，各圆环之间通过轴向延伸的连接件彼此相连。

5.根据权利要求2所述的粘性剪切型阻尼器，其特征在于，所述剪切件包括若干组彼此轴向间隔开的剪切片，各组剪切片均包括沿周向均匀布置的若干肋条。

6.根据权利要求2到5中任一项所述的粘性剪切型阻尼器，其特征在于，所述螺杆的远离所述壳体的第一端设有用于固定在待减振物体上的第一固定件。

7.根据权利要求6所述的粘性剪切型阻尼器，其特征在于，所述壳体的一侧设有连接套筒，所述螺杆的第二端穿过所述壳体而伸入到所述连接套筒内。

8.根据权利要求7所述的粘性剪切型阻尼器，其特征在于，所述连接套筒的远离所述壳体的一端设有用于固定在待减振物体上的第二固定件。

9.根据权利要求1到8中任一项所述的粘性剪切型阻尼器，其特征在于，所述螺母通过两端的轴承和密封件安装在所述壳体内。

10.根据权利要求1到9中任一项所述的粘性剪切型阻尼器，其特征在于，所述粘性剪切型阻尼器用于桥梁抗振。