CN110670753B - 一种单向无空程摩擦阻尼器 - Google Patents

一种单向无空程摩擦阻尼器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种单向无空程摩擦阻尼器，该阻尼器包括：外壳体；制动组件，设于外壳体内部，包括光轴，齿条，驱动齿轮，包括同轴阶梯连接的啮合部和单向驱动部，啮合部侧面设有齿牙，与齿条啮合传动连接，驱动齿轮内部设有呈阶梯状的同轴中空段，超越离合器，套设于单向驱动部的中空段中，与单向驱动部传动连接，主轴，与光轴相垂直，套设于啮合部的中空段和超越离合器中，与啮合部滑动连接，与超越离合器传动连接，两端与外壳体的内壁连接，若干个摩擦组合件，套设于主轴的两端部上；上连接板，设于外壳体上侧并与光轴的上端连接；下连接板，设于外壳体下侧。与现有技术相比，本发明无空程效率高，避免构件受压。

Description

一种单向无空程摩擦阻尼器
技术领域
本发明涉及土木工程结构消能减震技术领域，具体涉及一种单向无空程摩擦阻尼器。
背景技术
建筑结构中存在许多的受拉构件，但是目前并没有专门适用于拉杆体系的消能减震设备。普通的阻尼器用于受拉构件中，在地震作用下，正常情况下仅仅受到拉力的构件也可能受到压力，这样构件很可能会受压屈曲破坏。而将单向摩擦型阻尼器用于受拉构件中时，尽管在地震作用下构件还是可能会产生受压变形，但一旦受压，单向阻尼器马上工作，释放构件中的压力，因此不会造成构件屈曲破坏，构件可以完全按照受拉构件设计。在应用方面，目前高层建筑、超高层建筑越来越多，此类建筑的围护结构多采用幕墙系统，针对幕墙系统的消能减震仍缺乏专门的措施，而幕墙吊杆作为受拉构件，可以和单向摩擦阻尼器配合，改善幕墙在地震作用下的减震性能。另外，悬挂结构作为一种新型的结构形式，其地震减震性能非常重要，而在悬挂结构的受拉构件上安装单向摩擦型阻尼器，将具有良好的消能减震效果。
现有技术的一个问题是，目前的单向摩擦阻尼器存在空程现象，即阻尼器位移达到负向峰值而向零位处移动时，阻尼力没有马上增大，保持在一定的接近零的数值，这会降低阻尼器的工作效率。
CN108360701A公开了一种新型单向摩擦型阻尼器，包括外筒、带齿轮传动杆、棘轮、内轮、传动轴、主板、副板、摩擦片以及提供主板和副板之间摩擦所需预紧力的高强度螺栓。当传动杆向上运动时，棘轮顺时针转动，棘轮内齿不能卡住棘爪，棘轮不能带动内轮转动，内轮不能带动传动轴转动，传动轴无法带动主板转动，主板无法与摩擦片摩擦，此时不产生阻尼力，可避免构件受压屈曲或破坏；当传动杆向下运动时，棘轮逆时针转动，棘轮内齿卡住了棘爪，带动内轮转动，内轮带动传动轴转动，从而固定在传动轴上的主板转动，就与摩擦片在一定的预紧力下摩擦，但该专利公开的单向摩擦型阻尼器，有空程现象存在，棘爪需要卡进棘轮中，才能带动起传动轴转动，即阻尼器位移达到负向峰值而向零位处移动时，阻尼力没有马上增大，保持在一定的接近零的数值，这会降低阻尼器的工作效率。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种单向无空程摩擦阻尼器，无空程现象存在，提高阻尼器的工作效率。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种单向无空程摩擦阻尼器，该阻尼器包括：
一外壳体，上侧开有孔；
一制动组件，设于外壳体内部，所述制动组件包括：
一光轴，穿过外壳体的孔，
一齿条，设于光轴下端，
一驱动齿轮，包括同轴阶梯连接的啮合部和单向驱动部，所述啮合部侧面设有齿牙，与齿条啮合传动连接，所述驱动齿轮内部设有呈阶梯状的同轴中空段，
一超越离合器，套设于单向驱动部的中空段中，与单向驱动部单向传动连接，
一主轴，与光轴相垂直，套设于啮合部的中空段和超越离合器中，与啮合部滑动连接，与超越离合器传动连接，两端与外壳体的内壁连接，
若干个摩擦组合件，套设于主轴的两端部上，将驱动齿轮夹在中间；
一上连接板，设于外壳体上侧并与光轴的上端连接；
一下连接板，设于外壳体下侧；
当上连接板向上运动时，驱动齿轮转动，从而驱动超越离合器转动，带动主轴转动，摩擦组合件动作产生阻尼力；当齿条向下运动时，驱动齿轮转动，但不能驱动超越离合器转动，无法带动轴转动，不生成阻尼力。
进一步地，所述摩擦组合件包括依次连接的副板、第一摩擦片、主板和第二摩擦片，第二摩擦片与外壳体的内壁相邻，主板分别与第一摩擦片和第二摩擦片进行摩擦，增大摩擦的面积。
进一步地，沿主轴长度方向，在外壳体的两侧面设有弹簧压片，所述弹簧压片通过极重载荷弹簧与摩擦组合件连接，极重载荷弹簧可压紧摩擦组合件和弹簧压片，同时可以通过调节极重载荷弹簧的预紧力来调整阻尼力的大小。
进一步地，所述主轴外套设有滑动轴承，通过滑动轴承安装于驱动齿轮的啮合部内。保证主轴不会与驱动齿轮的啮合部内部发生磨损，延长使用寿命，以及保证整个阻尼器的平衡。
进一步地，所述外壳体侧壁开有对称的孔，主轴的端部架设在孔上，通过滚动轴承与外壳体连接，滚动轴承上设有轴承端盖，保证滚动轴承的密封及限位。
进一步地，所述齿条通过一连接条与光轴连接，光轴和齿条均设于连接条的端部，齿条与连接条形成“厂”字形。这样可尽量使驱动齿轮、主轴位于整个阻尼器的中部，稳定性好。
进一步地，所述光轴上设有上限位块和下限位块，上限位块位于外壳体上侧，下限位块位于外壳体内部，两限位块之间若干个限位滑动轴承，将光轴与外壳体滑动连接。上下限位块用于限制上连接体的位置，限位滑动轴承保证齿条沿直线方向运动
进一步地，所述外壳体为剖分式壳体，包括上外壳和下外壳，沿着上外壳和下外壳的连接处设有分离式凸台，分离式凸台之间采用螺栓进行固定，上外壳和下外壳的内壁设有一连接板，连接板上端与上外壳固定连接，下端与下外壳固定连接，上外壳侧面设有一圆孔，正对驱动齿轮。
进一步地，所述上连接板设有连接柱，连接柱与光轴上端连接；所述下连接体上设有支撑柱，支撑柱上设有一承重板，承重板两端设有两耳，下外壳置于承重板上，侧面与两耳固定连接。
超越离合器是利用主、从动部分的相对运动速度变化或回转方向的变换能自动接合或脱开的离合器，主要功能是防止逆转、精确定位、传递转矩、切断转矩，又称为逆止器或单向轴承，本发明采用超越离合器实现阻尼器的单向摩擦。
为了实现通过超越离合器将能量传递给主轴，而不是直接从齿轮传递，采取了一种新型齿轮，包括可与齿条啮合连接的啮合部和与超越离合器单向传动连接的单向驱动部，啮合部中设有滑动轴承，保证齿轮不会直接驱动主轴，且是在驱动齿轮内部设置中空段，用于容纳主轴和超越离合器，节省空间，且重心低集中在外壳体的中下部。摩擦组合件包括副板、第一摩擦片、主板和第二摩擦片，增大摩擦的面积，有利于在同样的拉力下，产生更多的阻尼力。
本发明提出了一种单向无空程摩擦阻尼器，当结构构件在地震作用下产生变形时，单向无空程摩擦阻尼器将耗散地震能量，保护结构构件。当齿条向上运动时，驱动齿轮转动，从而驱动超越离合器转动，带动主轴转动，从而带动主板转动，分别与第一、第二摩擦片产生摩擦，生成阻尼力；当齿条向下运动时，驱动齿轮转动，但不能驱动超越离合器转动，无法带动轴转动，不生成阻尼力。本发明实现结构构件仅处于受拉状态，可避免构件受压屈曲或破坏，无空程。
与现有技术相比，本发明具体以下优点：
1、无空程现象，提高阻尼器的工作效率。
2、实现结构构件仅处于受拉状态，可避免构件受压屈曲或破坏。
3、阻尼力可调节，通过调节极重载荷弹簧的预紧力来调整阻尼力的大小，方便阻尼器的应用。
4、通过改变齿条以及驱动齿轮上齿牙的数目、尺寸、上下限位块的距离则可改变阻尼器的行程。
5、极重载荷弹簧设于外壳体外部，摩擦组合件的工作性能可以被方便地检测到，若是预紧力不足，可直接调整极重载荷弹簧从而调整预紧力，无需将整个阻尼器拆卸。
附图说明
图1为一种单向无空程摩擦阻尼器的透视图；
图2-3为一种单向无空程摩擦阻尼器的主视图；
图4为一种单向无空程摩擦阻尼器的侧视图；
图5为驱动齿轮的立体图；
图6为驱动齿轮的剖视图；
图7为光轴、连接条和齿条的立体图；
图8为光轴、连接条和齿条的左视图。
图中：1-上连接板；101-连接柱；2-上外壳；201-分离式凸台；202-连接板；203-圆孔；3-下外壳；4-制动组件；401-上限位块；402-限位滑动轴承；403-驱动齿轮；404-滑动轴承；405-副板；406-第一摩擦片；407-主板；408-第二摩擦片；409-滚动轴承；410-轴承端盖；411-弹簧压片；412-极重载荷弹簧；413-主轴；414-超越离合器；415-下限位块；416-光轴；417-齿条；418-轴套；419-连接条；420-啮合部；421-单向驱动部；422-齿牙；423-中空段；5-下连接板；501-支撑柱；502-承重板；503-耳。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1-4所示，一种单向无空程摩擦阻尼器，该阻尼器包括：
一外壳体，上侧开有孔，外壳体为剖分式壳体，包括上外壳2和下外壳，沿着上外壳2和下外壳3的连接处设有分离式凸台201，分离式凸台201之间采用螺栓进行固定，上外壳2和下外壳3的内壁设有一连接板202，连接板202上端与上外壳2固定连接，下端与下外壳3固定连接，上外壳2侧面设有一圆孔203，正对驱动齿轮403；
一制动组件4，设于外壳体内部，制动组件4包括：
一光轴416，穿过外壳体的孔，光轴416上设有上限位块401和下限位块415，上限位块401位于外壳体上侧，下限位块415位于外壳体内部，两限位块之间设有两个限位滑动轴承402，将光轴416与外壳体滑动连接；
一齿条417，设于光轴416下端，齿条417通过一连接条419与光轴416连接，光轴416和齿条417均设于连接条419的端部，齿条417与连接条419形成“厂”字形，具体如图7和8所示；
一驱动齿轮403，包括同轴阶梯连接的啮合部420和单向驱动部421，啮合部420侧面设有齿牙422，与齿条417啮合传动连接，驱动齿轮403内部设有呈阶梯状的同轴中空段423，具体如图5和6所示，其中单向驱动部421呈圆盘形状，表面光滑；
一超越离合器414，套设于单向驱动部421的中空段中，与单向驱动部421单向传动连接；
一主轴413，与光轴416相垂直，套设于啮合部420的中空段423和超越离合器414中，主轴413外套设有滑动轴承404，通过滑动轴承404安装于驱动齿轮403的啮合部420内，与啮合部420滑动连接，与超越离合器414传动连接，两端与外壳体的内壁连接，外壳体侧壁开有对称的孔，主轴413的端部架设在孔上，通过滚动轴承409与外壳体连接，滚动轴承409上设有轴承端盖410；
若干个摩擦组合件，套设于主轴413的两端部上，将驱动齿轮403夹在中间，摩擦组合件设两个，包括依次紧密连接的副板405、第一摩擦片406、主板407和第二摩擦片408，第二摩擦片408与外壳体的内壁相邻，四个螺栓依次通过弹簧压片、极重载荷弹簧、外壳、第二摩擦片、第一摩擦片和副板，通过左右各四个螺栓，调节极重载荷弹簧的压缩量，从而调节主板所受到的正压力，从而调节装置的制动力大小。
一个靠近驱动齿轮403的啮合部420，一个靠近超越离合器414，靠近啮合部420的副板405与驱动齿轮403之间设有轴套418，沿主轴413长度方向，在外壳体的两侧面设有弹簧压片411，弹簧压片411通过极重载荷弹簧412与外壳体的外壁面连接；
一上连接板1，设于外壳体上侧，设有两个连接柱101，光轴416上端为长方体，下端为圆柱体，长方体开有孔，连接柱101将长方体夹于中间，通过螺栓与光轴416进行连接；
一下连接板5，设于外壳体下侧，下连接板5上设有两个支撑柱501，支撑柱501上设有一承重板502，承重板502两端设有两耳503，下外壳3置于承重板502上，侧面与两耳503固定连接；
当上连接板1向上运动时，阻尼器以上连接板-光轴-齿条-啮合部-单向驱动部-超越离合器-主轴-摩擦组合件的能量传递顺序进行运动，驱动齿轮转动，从而驱动超越离合器转动，带动主轴转动，摩擦组合件动作产生阻尼力；
当上连接板1向下运动时，阻尼器以上连接板-光轴-齿条-啮合部-单向驱动部的能量传递顺序进行运动，但不能驱动超越离合器转动，无法带动轴转动，不生成阻尼力。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种单向无空程摩擦阻尼器，其特征在于，该阻尼器包括：
一外壳体，上侧开有孔；
一制动组件(4)，设于外壳体内部，所述制动组件(4)包括：
一光轴(416)，穿过外壳体的孔，
一齿条(417)，设于光轴(416)下端，
一驱动齿轮(403)，包括同轴阶梯连接的啮合部(420)和单向驱动部(421)，所述啮合部(420)侧面设有齿牙(422)，与齿条(417)啮合传动连接，所述驱动齿轮(403)内部设有呈阶梯状的同轴中空段(423)，
一超越离合器(414)，套设于单向驱动部(421)的中空段中，与单向驱动部(421)单向传动连接，
一主轴(413)，与光轴(416)相垂直，水平穿过所述驱动齿轮(403)并与啮合部(420)滑动连接，与超越离合器(414)传动连接，
若干个摩擦组合件，套设于主轴(413)的两端部上，将驱动齿轮(403)夹在中间；
一上连接板(1)，设于外壳体上侧并与光轴(416)的上端连接；
一下连接板(5)，设于外壳体下侧；
所述主轴(413)外套设有滑动轴承(404)，通过滑动轴承(404)安装于驱动齿轮(403)的啮合部(420)内；
当上连接板向上运动时，驱动齿轮转动，从而驱动超越离合器转动，带动主轴转动，摩擦组合件动作产生阻尼力；当齿条向下运动时，驱动齿轮转动，但不能驱动超越离合器转动，无法带动轴转动，不生成阻尼力；
所述摩擦组合件包括依次紧密连接的副板(405)、第一摩擦片(406)、主板(407)和第二摩擦片(408)，第二摩擦片(408)与外壳体的内壁相邻，沿主轴(413)长度方向，在外壳体的两侧面设有弹簧压片(411)，所述弹簧压片(411)通过螺栓与极重载荷弹簧(412)及摩擦组合件连接；
所述光轴(416)上设有上限位块(401)和下限位块(415)，上限位块(401)位于外壳体上侧，下限位块(415)位于外壳体内部，两限位块之间设有若干个限位滑动轴承(402)，将光轴(416)与外壳体滑动连接。
2.根据权利要求1所述的一种单向无空程摩擦阻尼器，其特征在于，所述外壳体侧壁开有对称的孔，主轴(413)的端部架设在孔上，通过滚动轴承(409)与外壳体连接，滚动轴承(409)上设有轴承端盖(410)。
3.根据权利要求1所述的一种单向无空程摩擦阻尼器，其特征在于，所述齿条(417)通过一连接条(419)与光轴(416)连接，光轴(416)和齿条(417)均设于连接条(419)的端部，齿条(417)与连接条(419)形成“厂”字形。
4.根据权利要求1所述的一种单向无空程摩擦阻尼器，其特征在于，所述外壳体为剖分式壳体，包括上外壳(2)和下外壳，沿着上外壳(2)和下外壳(3)的连接处设有分离式凸台(201)，分离式凸台(201)之间采用螺栓进行固定，上外壳(2)和下外壳(3)的内壁设有一连接板(202)，连接板(202)上端与上外壳(2)固定连接，下端与下外壳(3)固定连接，上外壳(2)侧面设有一圆孔(203)，正对驱动齿轮(403)。
5.根据权利要求1所述的一种单向无空程摩擦阻尼器，其特征在于，所述上连接板(1)设有连接柱(101)，连接柱(101)与光轴(416)上端连接；
下连接板(5)上设有支撑柱(501)，支撑柱(501)上设有一承重板(502)，承重板(502)两端设有两耳(503)，下外壳(3)置于承重板(502)上，侧面与两耳(503)固定连接。
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