CN109811641A - 一种缓冲限位型旋转摩擦质量阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种缓冲限位型旋转摩擦质量阻尼器，包括限位架、安装在限位架上的丝杠、套装在丝杠上的滚珠螺母、第一摩擦阻尼组件、第二摩擦阻尼组件；限位架包括第一限位板、第二限位板；第一摩擦阻尼组件包括第一钢板和第一摩擦片；第二摩擦阻尼组件包括第二钢板和第二摩擦片；滚珠螺母位于第一限位板和第二限位板之间，驱动滚珠螺母在第一限位板和第二限位板之间来回移动的丝杠滑动式安装在第一限位板和第二限位板上，第一钢板和第一摩擦片相固定，第二钢板和第二摩擦片相固定，滚珠螺母块夹在第一摩擦片和第二摩擦片之间。本缓冲限位型旋转摩擦质量阻尼器可以旋转摩擦耗能，良好的隔震能力，属于桥梁结构的抗震、减震技术领域。

Description

一种缓冲限位型旋转摩擦质量阻尼器

技术领域

本发明涉及阻尼器的技术领域，尤其涉及一种缓冲限位型旋转摩擦质量阻尼器。

背景技术

桥梁隔震技术是一种经济、有效的减隔震技术，可以有效的减小地震作用对桥梁的影响。桥梁结构在采取隔震措施后，导致桥梁结构位移增大。当地震作用下，隔震支座容易发生超限位移而破坏，造成严重的经济损失；因此需要设置缓冲限位装置，限制支座发生过大位移。一般要求为：在多遇、偶遇地震作用下，缓冲装置不起作用，由隔震支座发挥良好的隔震能力；而在罕遇、极罕遇地震作用下，缓冲装置能起到减小桥梁结构位移的作用。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种缓冲限位型旋转摩擦质量阻尼器，缓冲限位型旋转摩擦质量阻尼器可以有效的减小地震作用对桥梁的影响。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种缓冲限位型旋转摩擦质量阻尼器，包括限位架、安装在限位架上的丝杠、套装在丝杠上的滚珠螺母、第一摩擦阻尼组件、第二摩擦阻尼组件；限位架包括第一限位板、第二限位板；第一摩擦阻尼组件包括第一钢板和第一摩擦片；第二摩擦阻尼组件包括第二钢板和第二摩擦片；滚珠螺母位于第一限位板和第二限位板之间，驱动滚珠螺母在第一限位板和第二限位板之间来回移动的丝杠滑动式安装在第一限位板和第二限位板上，第一钢板和第一摩擦片相固定，第二钢板和第二摩擦片相固定，滚珠螺母块夹在第一摩擦片和第二摩擦片之间。发生震动的时候，丝杠会带动滚珠螺母移动，当滚珠螺母被第一限位板或第二限位板挡住的时候就会反正转动，转动的时候会跟摩擦片产生摩擦，利用摩擦耗能达到减震的效果。

进一步的是：第一钢板、第一摩擦片、第二摩擦片、第二钢板沿着滚珠螺母的轴线方向依次设置，滚珠螺母转动的时候会与其两端的第一摩擦片、第二摩擦片摩擦。

进一步的是：摩擦阻尼组件还包括预紧力螺栓；预紧力螺栓依次穿过第一钢板、第一摩擦片、第二摩擦片、第二钢板，预紧力螺栓可以调节第一摩擦片、第二摩擦片和滚珠螺母之间的摩擦力，可以根据震动情况调节摩擦力大小。

进一步的是：第一摩擦片和第二摩擦片均呈圆环状，第一钢板和第二钢板均呈方形，第一钢板和第二钢板的中心均设有圆孔，第一摩擦片和第一钢板通过硫化固结，第二摩擦片和第二钢板通过硫化固结。第一钢板、第一摩擦片、第二摩擦片、第二钢板均不会转动，使得滚珠螺母与第一摩擦片、第二摩擦片的摩擦力更大。

进一步的是：第一限位板上设有第一通孔和定位管，定位管的一端固定在第一通孔处，定位管的另一端设有第一推力轴承，第二限位板上设有第二通孔和第二推力轴承，第二推力轴承固定在第二通孔处，丝杠依次穿过第一通孔、定位管、第一推力轴承、滚珠螺母、第二推力轴承、第二通孔，定位管可以防止丝杠径向移动也可以限制滚珠螺母的位置，第一推力轴承和第二推力轴承可以承受滚珠螺母产生的轴向力。

进一步的是：限位架还包括上挡板和下挡板；第一限位板的两端分别与上挡板和下挡板固定连接，第二限位板的两端分别与上挡板和下挡板固定连接。上挡板和下挡板可以限制第一钢板和第二钢板的转动。

进一步的是：限位架还包括第三限位板；第三限位板的两端分别与上挡板和下挡板固定连接，第二限位板位于第一限位板和第三限位板之间，第三限位板可以对丝杠的最大移动距离进行限位，避免丝杠完全穿过并脱离第一限位板。

进一步的是：第一限位板和第二限位板之间形成一个封闭的空间，第二限位板和第三限位板之间形成一个封闭的空间，密封空间可以防止灰尘等东西对丝杠的与滚珠螺母的配合精度产生影响。

总的说来，本发明具有如下优点：

一种缓冲限位型旋转质量摩擦阻尼器，可以预留满足梁体正常使用时位移量要求的缓冲距离，即滚珠螺母与第一限位板或第二限位板之间的距离，在地震作用下当梁体位移超过预留距离时阻尼器往复旋转摩擦耗能，耗能能力强。本阻尼器在超出预期的大地震时依旧保持往复旋转摩擦，不会受到摩擦行程的影响，可以有效避免传统摩擦阻尼器位移行程过大时失效的现象。本阻尼器具有良好的力的放大效果，通过合理设计丝杠螺距、滚珠螺母半径等，可以调整力的放大倍数为几倍甚至几十倍，从而通过较小的摩擦效应提供较大的限位能力。除此之外，本发明也具有良好的质量放大效应，在地震力的作用下，所述滚珠螺母产生极大的加速转动会耗散一定的能量，而且加速度越大，质量耗散的能量越多。

附图说明

图1是本缓冲限位型旋转摩擦质量阻尼器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。

为了便于统一查看说明书附图里面的各个附图标记，现对说明书附图里出现的附图标记统一说明如下：

1为丝杠，2为滚珠螺母，3为第一摩擦阻尼组件，4为第二摩擦阻尼组件，5为第一限位板，6为第二限位板，7为预紧力螺栓，8为定位管，9为第一推力轴承，10为第二推力轴承，11为上挡板，12为下挡板，13为第三限位板，3-1为第一钢板，3-2为第一摩擦片，4-1为第二摩擦片，4-2为第二钢板。

结合图1所示，一种缓冲限位型旋转摩擦质量阻尼器，包括限位架、安装在限位架上的丝杠、套装在丝杠上的滚珠螺母、第一摩擦阻尼组件、第二摩擦阻尼组件；限位架包括第一限位板、第二限位板；第一摩擦阻尼组件包括第一钢板和第一摩擦片；第二摩擦阻尼组件包括第二钢板和第二摩擦片；第一摩擦阻尼组件、第二摩擦阻尼组件均不会转动。滚珠螺母位于第一限位板和第二限位板之间，第一限位板和第二限位板对滚珠螺母有限位作用。驱动滚珠螺母在第一限位板和第二限位板之间来回移动的丝杠滑动式安装在第一限位板和第二限位板上，丝杠移动的时候会带着滚珠螺母移动。第一钢板和第一摩擦片相固定，第二钢板和第二摩擦片相固定，滚珠螺母块夹在第一摩擦片和第二摩擦片之间。第一摩擦片固定在第一钢板上，第二摩擦片固定在第二钢板上，滚珠螺母旋转的时候，滚珠螺母与第一摩擦片、第二摩擦片均产生摩擦，第一钢板、第一摩擦片、第二摩擦片、第二钢板均不会转动。本阻尼器用滚珠螺母与第一摩擦片、第二摩擦片之间的摩擦实现摩擦耗能，到达减震的目的。滚珠螺母和第一限位板或第二限位板未接触之前有一段缓冲距离，即滚珠螺母未接触第一限位板或第二限位板的时候，滚珠螺母只会跟着丝杠移动但是自身不会转，滚珠螺母移动的时候会带着第一摩擦阻尼组件和第二摩擦阻尼组件移动，但是不会有相对的摩擦耗能，所以本阻尼器有一个缓冲的过程。当震动很大的时候，即滚珠螺母碰到第一限位板或第二限位板的时候，滚珠螺母在第一限位板或第二限位板的限制下不能移动，但是丝杠还在移动，此时滚珠螺母只能自身旋转，滚珠螺母转动的过程中与第一摩擦片、第二摩擦片均有摩擦力的作用，利用滚珠螺母转动与第一摩擦片、第二摩擦片的摩擦力实现摩擦耗能，从而有效的减小地震作用对桥梁的影响。

第一钢板、第一摩擦片、第二摩擦片、第二钢板沿着滚珠螺母的轴线方向依次设置，滚珠螺母位于第一摩擦片和第二摩擦片之间，滚珠螺母的两个端面分别与第一摩擦片和第二摩擦片接触，第一钢板与第一摩擦片固定，第二钢板与第二摩擦片固定，滚珠螺母与第一摩擦片、第二摩擦片产摩擦的时候，第一钢板和第二钢板分别固定第一摩擦片、第二摩擦片，防止第一摩擦片、第二摩擦片因为摩擦力发生转动，同时第一钢板和第二钢板自身的质量分布增加了第一摩擦阻尼组件和第二摩擦阻尼组件的重量，使得摩擦力更加大。

摩擦阻尼组件还包括预紧力螺栓；预紧力螺栓依次穿过第一钢板、第一摩擦片、第二摩擦片、第二钢板，预紧力螺栓可以调节第一摩擦片和第二摩擦片夹紧滚珠螺母的力，即调节第一摩擦片、第二摩擦片与滚珠螺母接触时候的作用力，使得滚珠螺母与第一摩擦片、第二摩擦片之间的摩擦力可以调节，可以根据地震的情况来调节抗震效果。

第一摩擦片、第二摩擦片均呈圆环状，第一钢板、第二钢板均呈方形，第一钢板、第二钢板的中心均设有圆孔，第一摩擦片和第一钢板通过硫化固结，第二摩擦片和第二钢板通过硫化固结，第一摩擦片和第一钢板硫化固结成为一个整体，第二摩擦片和第二钢板硫化固结成为一个整体，方形的第一钢板、第二钢板在限位架上不会转动，即第一摩擦片、第二摩擦片不会转动。第一钢板、第一摩擦片、第二摩擦片、第二钢板在滚珠螺母的带动下会沿着丝杠的轴线方向移动。

第一限位板上设有第一通孔和定位管，定位管的一端固定在第一通孔处，定位管的另一端设有第一推力轴承，第二限位板上设有第二通孔和第二推力轴承，第二推力轴承固定在第二通孔处，丝杠依次穿过第一通孔、定位管、第一推力轴承、第一钢板、第一摩擦片、滚珠螺母、第二摩擦片、第二钢板、第二推力轴承、第二通孔。当滚珠螺母与第一推力轴承或第二推力轴承接触的时候，滚珠螺母受到限制从而不会沿着丝杠的轴线方向移动，但丝杠对滚珠螺母还会产生轴向的作用力，第一推力轴承和第二推力轴承可以承受滚珠螺母产生的轴向力。

限位架还包括上挡板和下挡板；第一限位板的两端分别与上挡板和下挡板固定连接，第二限位板的两端分别与上挡板和下挡板固定连接，上挡板和下挡板可以防止灰尘等东西进入从而对丝杠的与滚珠螺母的配合精度产生影响，也可以防止方形的第一钢板、第二钢板发生转动。

限位架还包括第三限位板；第三限位板的两端分别与上挡板和下挡板固定连接，第二限位板位于第一限位板和第三限位板之间。当震动过大的时候，丝杠的移动距离会很大，第三限位板防止丝杠因移动距离过大而脱离第一限位板。

第一限位板和第二限位板之间形成一个封闭的空间，第二限位板和第三限位板之间形成一个封闭的空间，封闭的空间可以有效防止灰尘、水蒸气等物质对丝杠、滚珠螺母、第一摩擦阻尼组件和第二摩擦阻尼组件等部件的影响，防止本阻尼器失效。

本齿轮式形状记忆合金阻尼器的工作原理：当地震发生之时，建筑或桥梁等结构推动丝杠移动，在滚珠丝杠未碰到第一限位板或第二限位板前，滚珠螺母随着丝杠移动并向第一限位板或第二限位板靠近。当滚珠螺母碰到第一限位板或第二限位板后，在第一限位板或第二限位板的限制下，滚珠螺母不能再移动，但是由于丝杠还在移动，所以滚珠螺母会发生转动。滚珠螺母转动的时候会与第一摩擦片、第二摩擦片均产生摩擦，利用滚珠螺母与第一摩擦片、第二摩擦片的摩擦到达耗能的目的。滚珠螺母与第一限位板或第二限位板之间有一个缓冲距离，在该缓冲距离范围的时候(即建筑或桥梁产生的是小震动，位移较小)，滚珠螺母只是平动，本发明不耗能。当建筑或桥梁震动很大的时候，滚珠螺母的位移超过缓冲距离，即滚珠螺母会碰到第一限位板或第二限位板，本阻尼器就会有耗能的效果，通过滚珠螺母与第一摩擦片、第二摩擦片的摩擦耗能，最后达到建筑结构或桥梁结构隔震避震的目的。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种缓冲限位型旋转摩擦质量阻尼器，其特征在于：包括限位架、安装在限位架上的丝杠、套装在丝杠上的滚珠螺母、第一摩擦阻尼组件、第二摩擦阻尼组件；限位架包括第一限位板、第二限位板；第一摩擦阻尼组件包括第一钢板和第一摩擦片；第二摩擦阻尼组件包括第二钢板和第二摩擦片；滚珠螺母位于第一限位板和第二限位板之间，驱动滚珠螺母在第一限位板和第二限位板之间来回移动的丝杠滑动式安装在第一限位板和第二限位板上，第一钢板和第一摩擦片相固定，第二钢板和第二摩擦片相固定，滚珠螺母块夹在第一摩擦片和第二摩擦片之间。

2.按照权利要求1所述的一种缓冲限位型旋转摩擦质量阻尼器，其特征在于：第一钢板、第一摩擦片、第二摩擦片、第二钢板沿着滚珠螺母的轴线方向依次设置。

3.按照权利要求2所述的一种缓冲限位型旋转摩擦质量阻尼器，其特征在于：摩擦阻尼组件还包括预紧力螺栓；预紧力螺栓依次穿过第一钢板、第一摩擦片、第二摩擦片、第二钢板。

4.按照权利要求3所述的一种缓冲限位型旋转摩擦质量阻尼器，其特征在于：第一摩擦片、第二摩擦片均呈圆环状，第一钢板、第二钢板均呈方形，第一钢板、第二钢板的中心均设有圆孔，第一摩擦片和第一钢板通过硫化固结，第二摩擦片和第二钢板通过硫化固结。

5.按照权利要求4所述的一种缓冲限位型旋转摩擦质量阻尼器，其特征在于：第一限位板上设有第一通孔和定位管，定位管的一端固定在第一通孔处，定位管的另一端设有第一推力轴承，第二限位板上设有第二通孔和第二推力轴承，第二推力轴承固定在第二通孔处，丝杠依次穿过第一通孔、定位管、第一推力轴承、滚珠螺母、第二推力轴承、第二通孔。

6.按照权利要求1所述的一种缓冲限位型旋转摩擦质量阻尼器，其特征在于：限位架还包括上挡板和下挡板；第一限位板的两端分别与上挡板和下挡板固定连接，第二限位板的两端分别与上挡板和下挡板固定连接。

7.按照权利要求6所述的一种缓冲限位型旋转摩擦质量阻尼器，其特征在于：限位架还包括第三限位板；第三限位板的两端分别与上挡板和下挡板固定连接，第二限位板位于第一限位板和第三限位板之间。

8.按照权利要求7所述的一种缓冲限位型旋转摩擦质量阻尼器，其特征在于：第一限位板和第二限位板之间形成一个封闭的空间，第二限位板和第三限位板之间形成一个封闭的空间。