CN109306659B - 一种加设自由微动装置的液体粘滞阻尼器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种阻尼器领域，具体涉及一种加设自由微动装置的液体粘滞阻尼器。包括液体黏滞阻尼装置和自由微动装置。有益效果是：通过增加自由微动装置，可很好地避免刹车荷载及行车荷载对液体黏滞阻尼器产生扰动，大大减少了液体黏滞阻尼器在日常列车制动及行车荷载作用下产生的累积行程，将大大降低了阻尼器密封件的磨损量，较当前普通液体黏滞阻尼器的寿命长。通过增加自由微动装置，利用移动挡块在来回运动过程中将抵紧固定挡块或套筒的一端端头，带动液体黏滞阻尼器的缸体一和缸体二产生拉伸或压缩变形消耗地震能量，可以进一步增强整个阻尼器相对于地震荷载的减震作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种阻尼器领域，具体涉及一种加设自由微动装置的液体粘滞阻尼器。
背景技术
现粘滞阻尼器作为一种结构保护系统，是目前应用最为广泛、发展最为成功的减振装置。这一点在桥梁工程领域体现的尤为突出，粘滞阻尼器减震技术的应用，极大地提高了桥梁安全储备，改进了目前大跨度桥梁的整体动力性能，并且在地震发生时能够起到良好的耗能作用。
近些年来随着黏滞阻尼器的应用普及，其失效问题逐渐增多，最重要的一个致命问题为阻尼器的渗漏油问题。对于大跨度桥梁，由于全寿命期需经受移动车辆荷载作用，没有单纯意义上仅用来抗震的阻尼器；阻尼器是一个高压密封构件，在日常荷载作用下，密封件要持续受到活塞杆的摩擦，累积吸收结构的动能转为内部介质的内能，使得阻尼器的累积温度过高，也反过来作用于密封件，日积月累的作用严重影响密封件耐久性，即大大降低阻尼器的使用寿命。一旦阻尼器发生漏油，就缺少了进行能量转化的介质，即在一个开放的环境里往复压缩流动的空气，就相当于没有阻尼，阻尼器也就失去了其应有的作用。
因此，现有技术中存在的问题主要是：
1.如何使阻尼器能够很好的把行车及列车制动荷载所产生的振动释放掉，有效的保护阻尼器免受日常荷载的干扰，极大的提高阻尼器的使用寿命。
2.如何提高阻尼器的在地震等非日常荷载作用下的承载力。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种增强抗震能力、且能极大的提高阻尼器的使用寿命的加设自由微动的粘滞阻尼器。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种加设自由微动装置的液体粘滞阻尼器，包括液体黏滞阻尼装置，还包括自由微动装置，所述自由微动装置包括固定于所述液体黏滞阻尼装置一端的缸体、位于所述缸体上并与其滑动配合的套筒和用于限制所述套筒相对于所述缸体滑动的制动装置；当所述套筒相对于所述缸体的滑动距离达到设定值时，所述制动装置将限制所述套筒继续相对于所述缸体的滑动。
液体黏滞阻尼器是具有常规液体黏滞阻尼器的性能，能在温度及混凝土收缩徐变下自由变形，在较大的动荷载作用下起到减振耗能作用，本申请通过增加自由微动装置，可很好地避免刹车荷载及行车荷载对液体黏滞阻尼器产生扰动，大大减少了液体黏滞阻尼器在日常列车制动及行车荷载作用下产生的累积行程，同时也可以把温度变形对阻尼器耐久性产生的影响考虑在内，将大大降低了阻尼器密封件的磨损量，较当前普通液体黏滞阻尼器的寿命长。
作为本发明的优选方案，自由微动装置包括套筒、穿出套筒的缸体、穿出缸体的销钉式挡体以及用于连接的连接环，套筒可活动地套设于缸体外，销钉式挡体的一端设有固定挡块。作为本发明的优选方案，套筒内部设有移动挡块,移动挡块上开有通孔，移动挡块的通孔内尺寸小于固定挡块的外尺寸，移动挡块的通孔内尺寸小于缸体的外尺寸，移动挡块位于固定挡块与缸体之间。在动力荷载作用下，桥梁上部结构与桥塔或墩台之间产生相对位移，同时带动连接环和套筒所连接形成的刚体与缸体和销钉式挡体所形成的刚体产生相对运动，当振动所引起的最大相对位移时，移动挡块只在固定挡块和套筒一端所形成的腔体间隙内运动，当振动所引起的最大相对位移进一步增大时，移动挡块将抵紧固定挡块或套筒的一端端头，若结构振动所产生的最大相对位移再进一步增大时，由于移动挡块已充分的抵紧固定挡块或套筒的一端端头，此时液体黏滞阻尼器的缸体一和缸体二产生拉伸或压缩变形。动力荷载可以表现为列车制动和行车荷载、温度荷载、地震荷载。固定挡块和套筒的一端端头所组成的间隙可以设置为一个固定的值，间隙的大小根据结构减振的需要考虑为列车行车及制动所产生的变形，或温度荷载所产生的变形，或两种荷载的组合效应。为了较大的提高阻尼器的使用寿命，一般可以考虑为二者的组合效应。
作为本发明的优选方案，缸体与销钉式挡体螺纹连接。
作为本发明的优选方案，套筒的内表面与缸体的外表面紧密贴合。
作为本发明的优选方案，连接环固定于套筒的一端。
作为本发明的优选方案，自由微动装置通过缸体与液体粘滞阻尼器连接。地震荷载作用下，桥梁上部结构与桥塔或墩台之间产生相对位移较大，剧烈的带动连接环和套筒所连接形成的刚体与套筒和销钉式挡体所形成的刚体产生相对运动，由于固定挡块和套筒的一端端头所形成的腔体间隙远小于地震作用使得桥梁上部结构与桥塔或墩台之间的相对位移量，移动挡块在来回运动过程中将抵紧固定挡块或套筒的一端端头，带动液体黏滞阻尼器的缸体产生拉伸或压缩变形，在黏滞阻尼器的缸体产生拉伸或压缩变形的过程中消耗地震能量，发挥减振的作用。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、通过增加自由微动装置，可很好地避免刹车荷载及行车荷载对液体黏滞阻尼器产生扰动，大大减少了液体黏滞阻尼器在日常列车制动及行车荷载作用下产生的累积行程，同时也可以把温度变形对阻尼器耐久性产生的影响考虑在内，将大大降低了阻尼器密封件的磨损量，较当前普通液体黏滞阻尼器的寿命长。
2、通过增加自由微动装置，利用移动挡块在来回运动过程中将抵紧固定挡块或套筒的一端端头，带动液体黏滞阻尼器的缸体一和缸体二产生拉伸或压缩变形消耗地震能量，可以进一步增强整个阻尼器相对于地震荷载的减震作用。
附图说明
图1为本发明中加设自由微动的粘滞阻尼器的结构示意图；
图2为自由微动装置与阻尼器分开后结构示意图；
图3为图2中沿1-1标识剖开形成的剖面图；
图4为图3中沿11-11标识剖开形成的剖面图；
图5为图2中沿2-2标识剖开形成的剖面图；
图6为图5中沿21-21标识剖开形成的剖面图；
图7为图2中沿3-3标识剖开形成的剖面图；
图8为图7中沿33-33标识剖开形成的剖面图；
图中标记：液体黏滞阻尼器-10，缸体一-11，缸体二-12，缸体-20，套筒-30、轴体-40、连接环-50，移动挡块-31、固定挡块-41。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
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。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种加设自由微动装置的液体粘滞阻尼器，包括液体黏滞阻尼装置10，其特征在于，还包括自由微动装置，自由微动装置设于液体黏滞阻尼装置10的一端。液体黏滞阻尼器10是具有常规液体黏滞阻尼器的性能，能在温度及混凝土收缩徐变下自由变形，在较大的动荷载作用下起到减振耗能作用。通过增加自由微动装置，可很好地避免刹车荷载及行车荷载对液体黏滞阻尼器产生扰动，大大减少了液体黏滞阻尼器在日常列车制动及行车荷载作用下产生的累积行程，同时也可以把温度变形对阻尼器耐久性产生的影响考虑在内，将大大降低了阻尼器密封件的磨损量，较当前普通液体黏滞阻尼器的寿命长。
进一步的，自由微动装置包括套筒30、穿出套筒30的缸体20、穿出缸体20的销钉式挡体以及用于连接的连接环50，套筒30可活动地套设于缸体20外，销钉式挡体的一端设有固定挡块41。
在动力荷载作用下，桥梁上部结构与桥塔或墩台之间产生相对位移，同时带动连接环50和套筒30所连接形成的刚体与缸体20和销钉式挡体所形成的刚体产生相对运动，当振动所引起的最大相对位移时，移动挡块31只在固定挡块41和套筒20一端所形成的腔体间隙内运动，当振动所引起的最大相对位移进一步增大时，移动挡块31将抵紧固定挡块41或套筒20的一端端头，若结构振动所产生的最大相对位移再进一步增大时，由于移动挡块31已充分的抵紧固定挡块41或套筒20的一端端头，此时液体黏滞阻尼器10的缸体一11和缸体二12产生拉伸或压缩变形。动力荷载可以表现为列车制动和行车荷载、温度荷载按动荷载考虑、地震荷载。
固定挡块41和套筒20的一端端头所组成的间隙可以设置为一个固定的值，间隙的大小根据结构减振的需要考虑为列车行车及制动所产生的变形，或温度荷载所产生的变形，或两种荷载的组合效应。为了较大的提高阻尼器的使用寿命，一般可以考虑为二者的组合效应。
进一步的，套筒30内部设有移动挡块31,移动挡块31上开有通孔，移动挡块31的通孔内尺寸小于固定挡块41的外尺寸，移动挡块31的通孔内尺寸小于缸体20的外尺寸，移动挡块31位于固定挡块41与缸体20之间。
进一步的，缸体20与销钉式挡体螺纹连接。
进一步的，套筒30的内表面与缸体20的外表面紧密贴合。
进一步的，连接环50固定于套筒的一端。
进一步的，自由微动装置通过缸体20与液体粘滞阻尼器10连接。
地震荷载作用下，桥梁上部结构与桥塔或墩台之间产生相对位移较大，剧烈的带动连接环50和套筒30所连接形成的刚体与套筒20和销钉式挡体所形成的刚体产生相对运动，由于固定挡块41和套筒20的一端端头所形成的腔体间隙远小于地震作用使得桥梁上部结构与桥塔或墩台之间的相对位移量，移动挡块31在来回运动过程中将抵紧固定挡块41或套筒20的一端端头，带动液体黏滞阻尼器10的缸体一11和缸体二12产生拉伸或压缩变形，在黏滞阻尼器10的缸体一11和缸体二12产生拉伸或压缩变形的过程中消耗地震能量，发挥减振的作用。
通过自由微动装置传递至液体黏滞阻尼装置10的力的计算模型如下所示：
F＝0 smin＜s＜smax
F＝CVα s＜smin或s＞smax
式中，smin～smax为阻尼器设计间隙，s为该阻尼器所连结构的相对位移。
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，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)
1.一种加设自由微动装置的液体粘滞阻尼器，包括液体黏滞阻尼装置(10)，其特征在于，还包括用于向所述液体黏滞阻尼装置(10)传递位移和/或力的自由微动装置，
所述自由微动装置在所述液体黏滞阻尼装置(10)的阻尼方向上存在有可调节的变形量，变形量的范围为：s min ～s max，
所述自由微动装置在所述液体黏滞阻尼装置(10)的阻尼方向上，所述液体粘滞阻尼器所连结构的相对位移为 s，
s大于 s max或者s小于 s min 时，所述自由微动装置将未被其变形量抵消的位移传递至所述液体黏滞阻尼装置(10)；
所述自由微动装置包括：
固定于所述液体黏滞阻尼装置 (10)一端的缸体（20）；
位于所述缸体（20）上并与所述缸体（20）滑动配合的套筒（30）；
用于限制所述套筒（30）相对于所述缸体（20）滑动的制动装置；
当所述套筒（30）相对于所述缸体（20）的滑动距离达到设定值时，所述制动装置将阻止所述套筒（30）继续相对于所述缸体（20）进一步滑动；
所述制动装置包括固定于所述缸体（20）上的销钉式挡体、固定于所述套筒（30）内用于与所述销钉式挡体相适配的移动挡块（31）；
所述销钉式挡体的形状为阶梯轴形状，包括固定于所述缸体（20）上的轴体（40）和位于所述轴体（40）上的固定挡块（41），所述固定挡块（41）用于与所述移动挡块（31）相适配，以阻止所述套筒（30）继续相对于所述缸体（20），向背离所述液体黏滞阻尼装置(10)方向滑动，缸体穿出套筒，销钉式挡体穿出缸体，套筒活动地套设于缸体外，销钉式挡体的一端设有固定挡块，套筒内设有移动挡块，移动挡块在来回运动过程中将抵紧固定挡块或套筒的一端端头。
2.根据权利要求 1 所述的加设自由微动装置的液体粘滞阻尼器，其特征在于，所述缸体（20）与所述轴体（40）螺纹连接。
3.根据权利要求 2 所述的加设自由微动装置的液体粘滞阻尼器，其特征在于，所述缸体（20）的端面与所述移动挡块（31）相适配，以阻止所述套筒（30）继续相对于所述缸体（20），向所述液体黏滞阻尼装置(10)方向滑动。
4.根据权利要求1-2中任一项中所述的加设自由微动装置的液体粘滞阻尼器，其特征在于，还包括用于铰接的连接环（50），所述连接环（50）设于所述套筒（30）和/或所述液体黏滞阻尼装置 (10)上。
5.根据权利要求 4所述的加设自由微动装置的液体粘滞阻尼器，其特征在于，所述连接环（50）与所述套筒（30）通过螺纹连接。
6.根据权利要求 5所述的加设自由微动装置的液体粘滞阻尼器，其特征在于，所述连接环（50）与所述液体黏滞阻尼装置 (10)通过螺纹连接。
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