CN109973574A - 一种可变阻尼旋转式阻尼器及具有减震功能的框架结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可变阻尼旋转式阻尼器及具有减震功能的框架结构，包括：与第一结构物连接的齿条、以及第一齿轮、中心转动轴、第一旋转式阻尼器、第二旋转式阻尼器、第三旋转式阻尼器；在齿条的侧部设置齿纹，齿条与第一齿轮相啮合。采用本申请的一种可变阻尼旋转式阻尼器及具有减震功能的框架结构，能够实现变阻尼，在不同的变形范围下实现不同的阻尼力。
Description
技术领域
本发明涉及建筑、桥梁、防灾减灾、抗震等领域，具体涉及一种可变阻尼旋转式阻尼器及具有减震功能的框架结构。
背景技术
CN105297938A，提出了一种摩擦力可变阻尼装置, 包括上摩擦板、下摩擦板以及中间的滑动板，滑动板一端设置有若干组小摩擦块，每组小摩擦块包含滑动板两侧的上、下两个小摩擦块，摩擦板中间凹下去的部分为摩擦面；摩擦面在宽度方向等分成三份，中间开有凹槽，凹槽内放置有滚针排，形成滚动摩擦面，两边为滑动摩擦面；在滑动方向，摩擦面分为5份，从中间向两边对称布置，分别为正中的1号滚动摩擦区域，相邻的2号摩擦区域和最边上的3号摩擦区域。
CN104482093A公开了一种自复位变摩擦阻尼器，包括筒体、挡板、滑轴、连接接头、两固座及一对阻尼机构；挡板固接在筒体内且设有贯穿孔；滑轴相对滑动地穿过贯穿孔且滑轴第一端伸出筒体之外；连接接头固接在滑轴第一端；两固座位于挡板之两侧；每一阻尼机构包括一弹性体和一摩擦组件，该弹性体两端分别顶抵在挡板和摩擦组件；摩擦组件包括两个挤压楔块及多个摩擦楔块，该挤压楔块之相面对面为圆锥导向面，该多个摩擦楔块能滑动地周向间隔布置在两挤压楔块的圆锥导向面间。
CN101216088A公开了一种筒式变摩擦阻尼器,可应用于建筑结构减振控制及机车减振。包括有外套筒、第一摩擦套筒、第二摩擦套筒、滑动轴、碟形弹簧、锁紧螺母、挤压锥环、摩擦滑块。内套筒包括有第二摩擦套筒和设置在第二摩擦套筒两端的第一摩擦套筒,第一摩擦套筒和第二摩擦套筒的内径位于同一柱面上,左端板和带铰右端板固定连接在内套筒和外套筒的左右两端筒式变摩擦阻尼器在变形过程中,实际提供摩擦阻力的接触面的面积随阻尼器的变形而变化,而整个接触面上的正压力保持不变,因此而实现变摩擦。
CN205088816U公开了一种变摩擦阻尼器，包括连接轴，连接轴套装有滑块，滑块套装有芯板，芯板的顶面设有摩擦段，摩擦段上设有上保护板，芯板的底面设有摩擦段，摩擦段上设有下保护板，下保护板与上保护板呈平行布置；摩擦阻尼器中心的滑块位于该变摩擦阻尼器的中部，且 通过第一摩擦段、第二摩擦段、第三摩擦段、第四摩擦段、第五摩擦段以及第六摩擦段实现 摩擦，通过阻尼器运动到不同位置具备不同摩擦系数而改变摩擦力，来实现不同阻尼力。
从上述内容可知，变摩擦式阻尼器设计的方向之一。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种可变阻尼旋转式阻尼器及具有减震功能的框架结构，能够针对小震、中震、大震不同阶段下的阻尼力。
本申请的方案如下：
一种可变阻尼旋转式阻尼器，包括：与第一结构物连接的齿条、以及第一齿轮、中心转动轴、第一旋转式阻尼器、第二旋转式阻尼器、第三旋转式阻尼器；
在齿条的侧部设置齿纹，齿条与第一齿轮相啮合；
第一旋转式阻尼器包括：第一内转动构件、第一外筒体构件，在第一内转动构件、第一外筒体构件的配合面上分别粘合有粘弹性阻尼层；所述第一外筒体构件与第二结构物固定；
第二旋转式阻尼器包括：第二内转动构件、第二外筒体构件，在第二内转动构件、第二外筒体构件的配合面上分别粘合有粘弹性阻尼层；所述第二外筒体构件的外表面设置有突出构件；第二结构物包括两个对称设置在中心转动轴两侧的第二阻挡构件；所述突出构件设置在两个第二阻挡构件之间，所述第二阻挡构件包括一斜面，所述斜面的延长线经过中心转动轴的中心；
第三旋转式阻尼器包括：第三内转动构件、第三外筒体构件，在第三内转动构件、第三外筒体构件的配合面上分别粘合有粘弹性阻尼层；
所述第三外筒体构件的外表面设置有突出构件；第二结构物包括两个对称设置在中心转动轴两侧的第三阻挡构件；第三外筒体构件的突出构件设置在两个第三阻挡构件之间，所述第三阻挡构件包括一斜面，所述斜面的延长线经过中心转动轴的中心；
所述第一内转动构件、第二内转动构件、第三内转动构件、第一齿轮均安装在中心转动轴上；
第二旋转式阻尼器、第三旋转式阻尼器、各自的两个阻挡构件之间的对应的转动角依次增大。
进一步，还包括:第四旋转式阻尼器；第四旋转式阻尼器包括：第四内转动构件、第四外筒体构件，在第四内转动构件、第四外筒体构件的配合面上分别粘合有粘弹性阻尼层；所述第四外筒体构件的外表面设置有突出构件；第二结构物包括对称设置在中心转动轴两侧的两个第四阻挡构件；第四外筒体构件的突出构件设置在两个第三阻挡构件之间，所述第四阻挡构件包括一斜面，所述斜面的延长线经过中心转动轴的中心；第四内转动构件也安装在中心转动轴上；
第四旋转式阻尼器的两个阻挡构件之间的对应的转动角较第三旋转式阻尼器的两个阻挡构件之间的对应的转动角大。
一种可变阻尼旋转式阻尼器，包括：与第一结构物连接的齿条、以及第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮；齿条与第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮分别啮合；
在第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮上均设置有中心转动轴，在中心转动轴上设置有旋转式阻尼器；
所述的旋转式阻尼器包括：内转动构件、外筒体构件，在内转动构件、外筒体构件的配合面上分别粘合有粘弹性阻尼层；
第一齿轮连接的旋转式阻尼器的外筒体构件与第二结构物固定；
第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮连接的旋转式阻尼器设计如下：所述外筒体构件的外表面设置有突出构件；第二结构物包括对称设置在中心转动轴两侧的两个阻挡构件；外筒体构件的突出构件设置在两个阻挡构件之间，所述阻挡构件包括一斜面，所述斜面的延长线经过中心转动轴的中心；
第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮的半径依次增大，阻挡构件之间对应的转动角相同。
进一步，第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮的中心转动轴对称设置在齿条的两侧，第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮连接的旋转式阻尼器也对称设置在齿条的两侧。
一种具有减震功能的框架结构，安装有前述的可变阻尼旋转式阻尼器，其中第一结构物为上梁，第二结构物为下梁。
本发明的优点在于：
（1）本申请设计了一种新的在不同地震阶段下不同阻尼的阻尼器，利用旋转式阻尼器中的内转动构件、外筒体构件（两者为圆柱形）之间的粘弹性阻尼层摩擦来实现耗能。
现今的抗震设计为小震、中震、大震，因此，旋转式阻尼器的数量至少为3个，对应上述三个抗震设计。
（2）本申请提出了两种设计思路，一种是将旋转式阻尼器设置在同一转轴上，另外一种是将旋转式阻尼器设置在不同的转轴上；第二种设计较第一种更加方便；因为，第一种设计中的齿轮的半径要足够大，防止大震情况下对应的转动角>360°。
附图说明
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。
图1是实施例一的齿条-齿轮设计图。
图2是实施例一的齿条-齿轮-旋转式阻尼器设计图。
图3a是第一旋转式阻尼器的截面图。
图3b是第二旋转式阻尼器的截面图。
图3c是第三旋转式阻尼器的截面图。
图3d是第四旋转式阻尼器的截面图。
图4是第一旋转式阻尼器的截面图。
具体实施方式
实施例一：一种可变阻尼旋转式阻尼器，包括：与第一结构物连接的齿条1、以及第一齿轮2、中心转动轴3、第一旋转式阻尼器4、第二旋转式阻尼器5、第三旋转式阻尼器6、第四旋转式阻尼器7；
在齿条的侧部设置齿纹，齿条1与第一齿轮2相啮合；
第一旋转式阻尼器4包括：第一内转动构件4-1、第一外筒体构件4-4，在第一内转动构件4-1、第一外筒体构件4-4的配合面上分别粘合有粘弹性阻尼层4-2、4-3；所述第一外筒体构件4-4与第二结构物固定；
第二旋转式阻尼器5包括：第二内转动构件5-1、第二外筒体构件5-4，在第二内转动构件5-1、第二外筒体构件5-4的配合面上分别粘合有粘弹性阻尼层5-2、5-3；
所述第二外筒体构件5-4的外表面设置有突出构件5-5；第二结构物包括两个对称设置在中心转动轴3两侧的第二阻挡构件8；所述突出构件5-5设置在两个第二阻挡构件8之间，所述第二阻挡构件8包括一斜面，所述斜面的延长线经过中心转动轴3的中心；
第三旋转式阻尼器6包括：第三内转动构件6-1、第三外筒体构件6-4，在第三内转动构件6-1、第三外筒体构件6-4的配合面上分别粘合有粘弹性阻尼层6-2、6-3；
所述第三外筒体构件6-4的外表面设置有突出构件；第二结构物包括两个对称设置在中心转动轴3两侧的第三阻挡构件；第三外筒体构件6-4的突出构件设置在两个第三阻挡构件之间，所述第三阻挡构件包括一斜面，所述斜面的延长线经过中心转动轴3的中心；
第四旋转式阻尼器7包括：第四内转动构件7-1、第四外筒体构件7-4，在第四内转动构件7-1、第四外筒体构件7-4的配合面上分别粘合有粘弹性阻尼层7-2、7-3；
所述第四外筒体构件7-4的外表面设置有突出构件；第二结构物包括对称设置在中心转动轴3两侧的两个第四阻挡构件；第四外筒体构件7-4的突出构件设置在两个第三阻挡构件之间，所述第四阻挡构件包括一斜面，所述斜面的延长线经过中心转动轴3的中心；
所述第一内转动构件4-1、第二内转动构件5-1、第三内转动构件6-1、第四内转动构件7-1、第一齿轮2均安装在中心转动轴3上。
本发明的工作方法如下：第一结构物与第二结构物之间产生相对运动，齿条1带动第一齿轮2转动，第一齿轮2带动中心转动轴3转动，中心转动轴带动第一内转动构件4-1、第二内转动构件5-1、第三内转动构件6-1、第四内转动构件7-1转动；
由于第一外筒体构件4-4与第二结构物固定，因此，第一内转动构件4-1的粘弹性阻尼层4-2与第一外筒体构件4-4的粘弹性阻尼层4-3相互摩擦耗能；
而第二外筒体构件5-4的突出构件5-5在第二阻挡构件8之间可以运动，因此，第二内转动构件5-1转动时，带动第二外筒体构件5-4转动；当第二外筒体构件5-4的突出构件被第二阻挡构件8所阻挡时，第二内转动构件5-1与第二外筒体构件5-4之间的粘弹性阻尼层5-2、5-3摩擦耗能；
第三旋转式阻尼器6和第四旋转式阻尼器7，与第二旋转式阻尼器5的工作方法相同。
不同之处在于，第二旋转式阻尼器5、第三旋转式阻尼器6、第四旋转式阻尼器7各自的两个阻挡构件之间的对应的转动角依次增大（第二旋转式阻尼器5、第三旋转式阻尼器6、第四旋转式阻尼器7三者同轴设置，角速度相同，两个阻挡构件之间的对应的转动角越大，对应的阻尼器开始工作需要的变形越大）。
上述设计的构思在于：在小变形的情况下，只有第一旋转式阻尼器来提供阻尼；当变形增大的时候，第二旋转式阻尼器开始工作，当变形在大的时候，第三旋转式阻尼器开始工作，当变形继续增大的时候，第四旋转式阻尼器开始工作。
实施例二，在齿条上还设置第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮；在第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮上均设置有中心转动轴，在中心转动轴上设置有旋转式阻尼器；
所述旋转式阻尼器与实施例一种的结构类似，包括：内转动构件、外筒体构件，在内转动构件、外筒体构件7-4的配合面上分别粘合有粘弹性阻尼层；
所述外筒体构件的外表面设置有突出构件；第二结构物包括对称设置在中心转动轴两侧的两个阻挡构件；外筒体构件的突出构件设置在两个阻挡构件之间，所述阻挡构件包括一斜面，所述斜面的延长线经过中心转动轴的中心；
实施例二的设计在于：第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮的半径依次增大，阻挡构件之间对应的转动角相同；其设计思路与实施例一的不同之处在于，第二齿轮带动的旋转式阻尼器、第三齿轮带动的旋转式阻尼器、第四齿轮带动的旋转式阻尼器，随着第一结构物与第二结构物之间的变形逐渐增大，然后依次开始工作。
另外，实施例一、实施例二中的旋转式阻尼器可以对称设置在齿条的两侧。
以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。
Claims (5)
1.一种可变阻尼旋转式阻尼器，包括：与第一结构物连接的齿条、以及第一齿轮、中心转动轴、第一旋转式阻尼器、第二旋转式阻尼器、第三旋转式阻尼器；
在齿条的侧部设置齿纹，齿条与第一齿轮相啮合；
其特征在于，
第一旋转式阻尼器包括：第一内转动构件、第一外筒体构件，在第一内转动构件、第一外筒体构件的配合面上分别粘合有粘弹性阻尼层；所述第一外筒体构件与第二结构物固定；
第二旋转式阻尼器包括：第二内转动构件、第二外筒体构件，在第二内转动构件、第二外筒体构件的配合面上分别粘合有粘弹性阻尼层；所述第二外筒体构件的外表面设置有突出构件；第二结构物包括两个对称设置在中心转动轴两侧的第二阻挡构件；所述突出构件设置在两个第二阻挡构件之间，所述第二阻挡构件包括一斜面，所述斜面的延长线经过中心转动轴的中心；
第三旋转式阻尼器包括：第三内转动构件、第三外筒体构件，在第三内转动构件、第三外筒体构件的配合面上分别粘合有粘弹性阻尼层；
所述第三外筒体构件的外表面设置有突出构件；第二结构物包括两个对称设置在中心转动轴两侧的第三阻挡构件；第三外筒体构件的突出构件设置在两个第三阻挡构件之间，所述第三阻挡构件包括一斜面，所述斜面的延长线经过中心转动轴的中心；
所述第一内转动构件、第二内转动构件、第三内转动构件、第一齿轮均安装在中心转动轴上；
第二旋转式阻尼器、第三旋转式阻尼器、各自的两个阻挡构件之间的对应的转动角依次增大。
2.如权利要求1所述的一种可变阻尼旋转式阻尼器，其特征在于，还包括:第四旋转式阻尼器；第四旋转式阻尼器包括：第四内转动构件、第四外筒体构件，在第四内转动构件、第四外筒体构件的配合面上分别粘合有粘弹性阻尼层；所述第四外筒体构件的外表面设置有突出构件；第二结构物包括对称设置在中心转动轴两侧的两个第四阻挡构件；第四外筒体构件的突出构件设置在两个第三阻挡构件之间，所述第四阻挡构件包括一斜面，所述斜面的延长线经过中心转动轴的中心；第四内转动构件也安装在中心转动轴上；
第四旋转式阻尼器的两个阻挡构件之间的对应的转动角较第三旋转式阻尼器的两个阻挡构件之间的对应的转动角大。
3.一种可变阻尼旋转式阻尼器，包括：与第一结构物连接的齿条、以及第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮；齿条与第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮分别啮合；
其特征在于，在第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮上均设置有中心转动轴，在中心转动轴上设置有旋转式阻尼器；
所述的旋转式阻尼器包括：内转动构件、外筒体构件，在内转动构件、外筒体构件的配合面上分别粘合有粘弹性阻尼层；
第一齿轮连接的旋转式阻尼器的外筒体构件与第二结构物固定；
第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮连接的旋转式阻尼器设计如下：所述外筒体构件的外表面设置有突出构件；第二结构物包括对称设置在中心转动轴两侧的两个阻挡构件；外筒体构件的突出构件设置在两个阻挡构件之间，所述阻挡构件包括一斜面，所述斜面的延长线经过中心转动轴的中心；
第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮的半径依次增大，阻挡构件之间对应的转动角相同。
4.如权利要求3所述的一种可变阻尼旋转式阻尼器，其特征在于，第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮的中心转动轴对称设置在齿条的两侧，第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮连接的旋转式阻尼器也对称设置在齿条的两侧。
5.一种具有减震功能的框架结构，其特征在于，安装有如权利要求1-4任意一项所述的可变阻尼旋转式阻尼器，其中第一结构物为上梁，第二结构物为下梁。
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Effective date of registration: 20200820 Address after: 430000 1 Hsu Tai Tai office, Xin an Du office, Dongxihu District, Wuhan, Hubei (15) Applicant after: Hubei Huajian construction engineering design review affairs Co., Ltd Address before: 030051, Xueyuan Road, Shanxi Province, Taiyuan Province, No. 3 Applicant before: Wang Hao |
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