CN111441493A - 一种粘滞-粘弹复合型阻尼器 - Google Patents

一种粘滞-粘弹复合型阻尼器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种粘滞‑粘弹复合型阻尼器,该阻尼器包括油缸(3),油缸(3)的两端均设有密封端盖(6)以共同组成填充粘滞阻尼液体(7)的密闭腔室,所述油缸(3)的内腔中设有带阻尼孔(90)的活塞(9)且活塞(9)的外周侧与油缸(3)的内壁之间设置粘弹性元件(8),活塞(9)、粘弹性元件(8)和油缸(3)形成协同作用部件且该协同作用部件将油缸(3)的密闭腔室分隔为两个腔室;贯穿两密封端盖(6)和活塞(9)的活塞杆(2)与活塞(9)固定连接。本发明的复合型阻尼器能够在小震下提供适当的刚度和足够的耗能能力、大震下发挥粘弹性阻尼器的耗能能力,保证主体结构在不同地震水准下都具备良好的减震效果。

Description

一种粘滞-粘弹复合型阻尼器
技术领域
本发明涉及一种振动控制的建筑用阻尼器技术领域,具体地说是一种粘滞-粘弹复合型阻尼器。
背景技术
高层建筑及复杂的异形空间结构日益增多,提高结构抗震性能成为结构设计重点。传统抗震技术通过增大构件截面和提高材料强度满足抗震要求,而消能减震技术作为一种被动控制技术,在结构中设置阻尼器,通过结构变形驱动进而吸收地震或风振能量,实现减小结构振动响应的目的。采用消能减震技术一方面可以提高结构抗震及风振安全性,同时可以减小主体结构构件的截面尺寸,增大建筑使用面积,具有一定的经济效益。
建筑结构中常用的阻尼器有金属屈服型阻尼器、粘滞阻尼器和粘弹阻尼器等。其中金属阻尼器属于位移型阻尼器,钢材屈服后滞回耗能,此外该类阻尼器还会增加结构刚度。但是金属屈服型阻尼器在大位移疲劳性能较差,且第一刚度、屈服位移等关键参数难以设计准确,影响结构分析的可靠性。粘滞阻尼器为速度型阻尼器,在小位移阶段就可高效耗能,但在大震作用下耗能能力显得不足。粘弹性阻尼器具有一定的刚度,同时又具备粘滞耗能特性属于复合型耗能阻尼器。但是这类阻尼器在小位移阶段耗能效率低于粘滞阻尼器。为了保证建筑结构在不同等级地震作用下都具有较高的抗震性能,只利用一种阻尼器难以满足。
因此,研发出装配效率高、加工可行且兼具不同类型阻尼器特性的复合型阻尼器具有工程应用价值。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题,提供一种粘滞-粘弹复合型阻尼器,该粘滞-粘弹复合型阻尼器能够弥补粘弹性阻尼器小震阶段耗能不足及粘滞阻尼器在大震下阻尼力不足的缺陷,保证阻尼器在小震下能有效耗能同时为主体结构提供适当刚度且大震下提供足够的阻尼力。
本发明的目的是通过以下技术方案解决的:
一种粘滞-粘弹复合型阻尼器,其特征在于:该阻尼器包括油缸,油缸的两端均设有密封端盖以共同组成填充粘滞阻尼液体的密闭腔室,所述油缸的内腔中设有带阻尼孔的活塞且活塞的外周侧与油缸的内壁之间设置粘弹性元件,活塞、粘弹性元件和油缸的内壁之间通过硫化反应形成协同作用部件且该协同作用部件将油缸的密闭腔室分隔为两个腔室;贯穿油缸两端的密封端盖和活塞的活塞杆与活塞固定连接。
所述的油缸由分布于两侧的缸筒与中部的油缸连接件固定连接而成,环状的粘弹性元件与内侧的活塞和外侧的油缸连接件通过硫化反应实现界面的有效连接。
所述的活塞、粘弹性元件、油缸连接件将油缸的密闭腔室分隔为两个皆充满所述粘滞阻尼液体的腔室。
所述的粘弹性元件采用具有粘弹属性的高分子材料制成。
两侧的缸筒与中部的油缸连接件通过螺纹连接构成油缸。
所述密封端盖的外圆周面上的外螺纹与油缸的内壁上的内螺纹通过螺纹连接固定。
所述的活塞与所述活塞杆螺纹连接;或者所述的活塞与所述活塞杆螺纹连接且在活塞两侧的活塞杆上设置限位环。
所述的阻尼孔环向均匀分布在活塞上;所述阻尼孔的内径沿阻尼孔的长度方向呈线性或非线性变化,阻尼孔垂直于活塞的侧面开设或以其它角度开设。
所述的活塞杆设有分别贯穿所述油缸两端的密封端盖的第一端和第二端,位于所述油缸一端的所述活塞杆的第一端上设有第一连接拉头,所述油缸的另一端处的密封端盖通过连接缸筒与第二连接拉头固定连接,活塞杆的第二端位于第二连接拉头、连接缸筒、与连接缸筒相连的密封端盖构成的内腔中。
所述第一连接拉头与活塞杆的第一端通过螺纹行程固定连接;或者第一连接拉头与活塞杆的第一端通过螺纹行程固定连接且在螺纹连接处涂抹螺纹胶。
本发明相比现有技术有如下优点:
本发明的粘滞-粘弹复合型阻尼器是基于粘滞阻尼器研制的,粘滞阻尼器通过在活塞与油缸之间设置粘弹性元件构建粘弹性阻尼器,取消了活塞与油缸间的动密封使用、降低阻尼力对装配精度的敏感性,通过粘弹性元件与粘滞阻尼器的组合实现小震下提供适当的刚度和足够的耗能能力、大震下发挥粘弹性阻尼器的耗能能力,弥补粘滞阻尼器后期出力不足的缺陷,保证主体结构在不同地震水准下都具备良好的减震效果,提高了阻尼器的耗能效率和适用范围;且该粘滞-粘弹复合型阻尼器具有装配效率高、加工可行性强并兼具不同类型阻尼器特性的优点。
附图说明
附图1是本发明的粘滞-粘弹复合型阻尼器的剖视图;
附图2是附图1中的本发明的粘滞-粘弹复合型阻尼器的A-A剖视图;
附图3是本发明的粘滞-粘弹复合型阻尼器活塞杆带动活塞沿运动方向变形状态图。
其中:1—第一连接拉头;2—活塞杆;3—油缸;30—缸筒;31—油缸连接件;4—连接缸筒;5—第二连接拉头;6—密封端盖;7—粘滞阻尼液体;8—粘弹性元件;9—活塞;90—阻尼孔;Q—左侧腔室;Q—右侧腔室。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
如图1-2所示:一种粘滞-粘弹复合型阻尼器,该复合型阻尼器包括:第一连接拉头1和活塞杆2固定连接;油缸3由左右两侧的缸筒30和中部油缸连接件31固定连接组成;连接缸筒4将第二连接拉头5与油缸3固定连接起来;该油缸3两端分别与密封端盖6固定连接并形成密闭腔室,在密闭腔室填充粘滞阻尼液体7;环状的粘弹性元件8设于油缸连接件31和活塞9之间;活塞9设阻尼孔90且活塞9与活塞杆2中部固定连接。
以下对上述组件进行详细说明。
如图1所示,活塞杆2的第一端与第一连接拉头1固定连接且连接形式采用螺纹连接,位于油缸3中部的活塞杆2部分与活塞9固定连接,粘弹性元件8的内外侧分别与活塞9和油缸连接件31固定连接,因此活塞9将随活塞杆2做轴向运动时,活塞9驱使粘弹性元件8沿轴向剪切变形。
如图1和图2所示,油缸3两端与密封端盖6固定连接,活塞杆2贯穿左右两侧密封端盖6,油缸3内部形成密闭腔室,活塞9置于油缸3中部与活塞杆2固定连接,将密闭腔室分为左右两个腔室。如图2所示,图2为图1中的A-A剖面图,油缸3中部的油缸连接件31与活塞9之间设有粘弹性元件8。活塞9上阻尼孔90的大小及数量直接影响阻尼力大小,可根据实际需求进行设计。
本发明的粘滞-粘弹复合型阻尼器改进在于:油缸3由所述油缸连接件31和左右两侧缸筒30固定连接而成,缸筒30与油缸连接件31可通过螺纹连接。
本发明的粘滞-粘弹复合型阻尼器改进在于:粘弹性阻尼器包括活塞9、油缸连接件31和设于活塞9及油缸连接件31之间的粘弹性元件8组成,粘弹性元件8外侧的油缸连接件31为粘滞阻尼器油缸3的部件、内侧为构成粘滞阻尼器的活塞9;由于活塞9与油缸3之间设有粘弹性元件8,取代了粘滞阻尼器的活塞9与油缸3之间的动密封。
本发明的粘滞-粘弹复合型阻尼器改进在于:粘弹性元件8与内外侧的活塞9和油缸连接件31通过硫化反应实现界面的有效连接,该粘弹性元件8可选用橡胶类或其它具有粘弹属性高分子材料。
本发明的粘滞-粘弹复合型阻尼器改进在于:活塞9与活塞杆2可通过螺纹行程固定连接,也可在螺纹连接的基础上在活塞9两侧的活塞杆2上设置限位环。
本发明的粘滞-粘弹复合型阻尼器改进在于:第一连接拉头1与活塞杆2的第一端通过螺纹行程固定连接,并在螺纹涂抹螺纹胶,防止第一连接拉头1与活塞杆2发生相对转动。
本发明的粘滞-粘弹复合型阻尼器改进在于:活塞9上的阻尼孔90数量可以为多个,阻尼孔90的内径沿阻尼孔9的长度方向呈线性或非线性变化,阻尼孔90可垂直于活塞9的侧面开设、也可以其它角度开设。
该粘滞-粘弹复合型阻尼器装配时,左右两个缸筒30与油缸连接件31经螺纹固定连接,两个密封端盖6分别与油缸3两端固定连接;活塞杆2贯穿油缸3内部,活塞9、环状的粘弹性元件8与活塞杆2同心且依次相连;活塞杆2伸出油缸3的右端与第一连接拉头1固定连接,连接缸筒4的右端与左侧密封端盖6固定连接且与左侧缸筒30接触连接;连接缸筒4的左端与第二连接拉头5固定连接。
如图3所示,第一连接拉头1带动活塞杆2左右往复运动。以向右运动为例,活塞9跟随活塞杆2向右水平运动,挤压右侧腔室Q内的粘滞阻尼液,粘滞阻尼液通过活塞9上的阻尼孔90向左侧腔室Q流动,产生粘滞阻尼力。活塞9向右活动过程中带动环状的粘弹性元件8向右侧运动,粘弹性元件8剪切变形产生粘滞阻尼力和弹性力。该粘滞-粘弹复合型阻尼器解决了现有的粘滞阻尼器速度较大时阻尼力不足,弥补现有的粘弹性阻尼器小位移阶段耗能不足等问题,提高了阻尼器耗能效率和适用范围。
上述的第一连接拉头1、活塞杆2、油缸3、连接缸筒4、第二连接拉头5、密封端盖6及活塞9均为钢制部件,粘滞阻尼液体7可为硅油或者其它高分子粘滞流体,粘弹性元件8可为橡胶及其它具备良好的粘弹性能的高分子聚合物。
本发明的粘滞-粘弹复合型阻尼器是基于粘滞阻尼器研制的,粘滞阻尼器通过在活塞9与油缸之3间设置粘弹性元件8构建粘弹性阻尼器,取消了活塞8与油缸9间的动密封使用、降低阻尼力对装配精度的敏感性,通过粘弹性元件8与粘滞阻尼器的组合实现小震下提供适当的刚度和足够的耗能能力、大震下发挥粘弹性阻尼器的耗能能力,弥补粘滞阻尼器后期出力不足的缺陷,保证主体结构在不同地震水准下都具备良好的减震效果,提高了阻尼器的耗能效率和适用范围;且该粘滞-粘弹复合型阻尼器具有装配效率高、加工可行性强并兼具不同类型阻尼器特性的优点。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明保护范围之内;本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种粘滞-粘弹复合型阻尼器,其特征在于:该阻尼器包括油缸(3),油缸(3)的两端均设有密封端盖(6)以共同组成填充粘滞阻尼液体(7)的密闭腔室,所述油缸(3)的内腔中设有带阻尼孔(90)的活塞(9)且活塞(9)的外周侧与油缸(3)的内壁之间设置粘弹性元件(8),活塞(9)、粘弹性元件(8)和油缸(3)的内壁之间通过硫化反应形成协同作用部件且该协同作用部件将油缸(3)的密闭腔室分隔为两个腔室;贯穿油缸(3)两端的密封端盖(6)和活塞(9)的活塞杆(2)与活塞(9)固定连接。
2.根据权利要求1所述的粘滞-粘弹复合型阻尼器,其特征在于:所述的油缸(3)由分布于两侧的缸筒(30)与中部的油缸连接件(31)固定连接而成,环状的粘弹性元件(8)与内侧的活塞(9)和外侧的油缸连接件(31)通过硫化反应实现界面的有效连接。
3.根据权利要求2所述的粘滞-粘弹复合型阻尼器,其特征在于:所述的活塞(9)、粘弹性元件(8)、油缸连接件(31)将油缸(3)的密闭腔室分隔为两个皆充满所述粘滞阻尼液体(7)的腔室。
4.根据权利要求1或2所述的粘滞-粘弹复合型阻尼器,其特征在于:所述的粘弹性元件(8)采用具有粘弹属性的高分子材料制成。
5.根据权利要求2所述的粘滞-粘弹复合型阻尼器,其特征在于:两侧的缸筒(30)与中部的油缸连接件(31)通过螺纹连接构成油缸(3)。
6.根据权利要求1所述的粘滞-粘弹复合型阻尼器,其特征在于:所述密封端盖(6)的外圆周面上的外螺纹与油缸(3)的内壁上的内螺纹通过螺纹连接固定。
7.根据权利要求1所述的粘滞-粘弹复合型阻尼器,其特征在于:所述的活塞(9)与所述活塞杆(2)螺纹连接;或者所述的活塞(9)与所述活塞杆(2)螺纹连接且在活塞(9)两侧的活塞杆(2)上设置限位环。
8.根据权利要求1所述的粘滞-粘弹复合型阻尼器,其特征在于:所述的阻尼孔(90)环向均匀分布在活塞(9)上;所述阻尼孔(90)的内径沿阻尼孔(90)的长度方向呈线性或非线性变化,阻尼孔(90)垂直于活塞(9)的侧面开设或以其它角度开设。
9.根据权利要求1所述的粘滞-粘弹复合型阻尼器,其特征在于:所述的活塞杆(2)设有分别贯穿所述油缸(3)两端的密封端盖(6)的第一端和第二端,位于所述油缸(3)一端的所述活塞杆(2)的第一端上设有第一连接拉头(1),所述油缸(3)的另一端处的密封端盖(6)通过连接缸筒(4)与第二连接拉头(5)固定连接,活塞杆(2)的第二端位于第二连接拉头(5)、连接缸筒(4)、与连接缸筒(4)相连的密封端盖(6)构成的内腔中。
10.根据权利要求1所述的粘滞-粘弹复合型阻尼器,其特征在于:所述第一连接拉头(1)与活塞杆(2)的第一端通过螺纹行程固定连接;或者第一连接拉头(1)与活塞杆(2)的第一端通过螺纹行程固定连接且在螺纹连接处涂抹螺纹胶。
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