CN112576670B - 一种可转动还原摩擦复合型金属阻尼器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可转动还原摩擦复合型金属阻尼器,包括壳体、齿轮块、上滑动导杆和下滑动导杆;上滑动导杆的一侧与齿轮块啮合,另一侧通过摩擦板三、摩擦板四与壳体相连,摩擦板三、摩擦板四的接触面为锯齿形;下滑动导杆的一侧与齿轮块啮合,另一侧通过摩擦板一、摩擦板二与壳体相连,摩擦板一、摩擦板二的接触面为锯齿形。本发明具有良好的耗能效果,利用摩擦板、钢环片、齿轮块多种形式分阶段耗能,且由于摩擦轮产生的反力可以实现自复位;其中任一耗能部件损坏即可取下更换,可通过调节摩擦板之间摩擦力和更换不同屈服点的钢环片来调节阻尼大小,更换方便;阻尼器结构简单,零件易于加工,只采用螺栓连接与卡槽对位,便于现场安装,使用便捷。
Description
技术领域
本发明涉及阻尼器,具体为一种可转动还原摩擦复合型金属阻尼器。
背景技术
振动广泛存在于各个领域中,工作中的机床、行进的机车、受地震和风振影响的建筑等都受到了振动带来的不良影响,且大多数振动不可避免,只能通过多种方式来减小振动对结构的损害,而增设阻尼器成为有效的方法之一。
摩擦型金属阻尼器作为一种耗能装置,能够通过本身的塑性变形来消耗振动产生的不利影响,因其耗能能力强,荷载大小、频率对其性能影响不大,且构造简单、安装方便、造价低廉,因而在消能减振领域受到广泛的运用。由摩擦学理论可知,摩擦力与材料、压强以及接触面积有着密切联系,且摩擦型金属阻尼器大致可分为板式、筒式以及弹簧式等,其中运用较多的为板式摩擦型阻尼器。
但是,传统的板式摩擦型阻尼器在耗能过程中摩擦面积会产生一定的变化,摩擦的有效面积不恒定,摩擦板中间的破坏程度最为严重,而两端破坏程度较轻,摩擦板得不到充分地利用而造成浪费。且传统的金属阻尼器耗能方式单一,不能分阶段耗能,且在大震以后传统的金属阻尼器由于发挥作用,导致产生不同程度的破坏,在接下来的余震之中丧失部分耗能能力。因此有必要设计一种可还原且耗能方式多样的复合型金属阻尼器。
发明内容
发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明的目的是提供一种能够自复位、耗能效果好、便于更换及调节阻尼大小的可转动还原摩擦复合型金属阻尼器。
技术方案:本发明所述的一种可转动还原摩擦复合型金属阻尼器,包括壳体、齿轮块、上滑动导杆和下滑动导杆;上滑动导杆的一侧与齿轮块啮合,另一侧通过摩擦板三、摩擦板四与壳体相连,摩擦板三、摩擦板四的接触面为锯齿形;下滑动导杆的一侧与齿轮块啮合,另一侧通过摩擦板一、摩擦板二与壳体相连,摩擦板一、摩擦板二的接触面为锯齿形。下滑动导杆的卡槽略大于齿轮块的凹槽,确保下滑动导杆有充分的位移距离。上滑动导杆的卡槽同样略大于齿轮块的凹槽,确保上滑动导杆有充分的位移距离。
下滑动导杆上设置连接板一,连接板一通过钢环片一与挡板一相连,通过钢环片二与挡板二相连。连接板一与下滑动导杆互相垂直,与挡板一、挡板二互相平行。钢环片一、钢环片二、挡板一、挡板二通过螺栓固连。上滑动导杆上设置连接板二,连接板二通过钢环片三与挡板三相连,通过钢环片四与挡板四相连。连接板二与上滑动导杆互相垂直,与挡板三、挡板四互相平行。钢环片三、钢环片四、挡板三、挡板四通过螺栓固连。
壳体包括顶板、底板、左侧板和右侧板,上滑动导杆、下滑动导杆均沿顶板、底板、左侧板、右侧板围合而成的槽伸出壳体外。右侧板与左侧板的底部与底板固连,顶部与顶板固连。齿轮块通过连接拴柱与壳体相连。
工作原理:在受到较小的地震或风荷载横向水平力作用时,该阻尼器能够通过摩擦板一和摩擦板二、摩擦板三和摩擦板四之间的静摩擦力,以及齿轮块提供结构的水平抗侧刚度。当横向水平力较大时,以下滑动导杆处为例,一组摩擦板(摩擦板一与摩擦板二)受到的荷载超过了最大静摩擦力,摩擦板一与摩擦板二间会产生相对滑动和摩擦,进而进行耗能,此时下滑动导杆会产生滑动,挤压钢环片一、钢环片二、钢环片三、钢环片四,钢环片会产生塑性变形进行第二阶段的耗能,且由于中间齿轮块的存在,下滑动导杆滑动时会和齿轮块摩擦,进行第三阶段耗能,此时齿轮块带动上滑动导杆进行反方向的滑动,由于上滑动导杆与结构相连接,此时会产生同样大小的反力阻止上滑动导杆产生反方向移动,从而进一步减小或抵消外部输入荷载,实现分阶段多方式耗能,达到消能减震的效果。且对于上滑动导杆、下滑动导杆,无论是受外拉力还是外压力,相连结构所产生的反力始终指向此阻尼器的平衡位置,且由于齿轮块与上滑动导杆、下滑动导杆均啮合,更有利于回复到平衡位置。所以当大震过后,此阻尼器会产生一种自复位效果,能够继续消耗之后的余震所带来的能量。
有益效果:本发明和现有技术相比,具有如下显著性特点:
1、具有良好的耗能效果,利用摩擦板、钢环片、齿轮块多种形式分阶段耗能,且由于摩擦轮产生的反力可以实现自复位;
2、其中任一耗能部件损坏即可取下更换,可通过调节摩擦板之间摩擦力和更换不同屈服点的钢环片来调节阻尼大小,更换方便;
3、阻尼器结构简单,零件易于加工,只采用螺栓连接与卡槽对位,便于现场安装,使用便捷。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2是本发明的剖视图;
图3是本发明钢环片一10的结构示意图;
图4是本发明的爆炸图。
具体实施方式
以说明书附图所示的方向为上、下、左、右。
如图1,可转动还原摩擦复合型金属阻尼器的壳体1包括顶板101、底板102、左侧板103和右侧板104,通过螺栓拼接固定在一起。上滑动导杆3的一端和下滑动导杆4的一端伸出壳体1外。使用时,上滑动导杆3、下滑动导杆4伸出壳体的一端通过螺栓与需要消能减震的结构固连。
如图2~4,摩擦板一7用螺栓固连到底板102上,下滑动导杆4底部与摩擦板二8用螺栓固连。与摩擦板二8固连的下滑动导杆4放置在与摩擦板一7固连的底板102上,且摩擦板一7、摩擦板二8相接触,接触面为锯齿形。相应地,摩擦板四6用螺栓固连到顶板101上,上滑动导杆3顶部与摩擦板三5固连。摩擦板三5、摩擦板四6相接触,接触面为锯齿形,使之成为第一阶段的耗能装置。摩擦板一7、摩擦板二8、摩擦板三5、摩擦板四6的结构均相同。
挡板一11、挡板二13、挡板三16、挡板四18通过左侧板103、左侧板104上的孔连入阻尼器内部。下滑动导杆4的上表面固连有连接板一9,连接板一9的两侧分别有钢环片一10、钢环片二12,钢环片一10左侧为挡板一11,钢环片二12右侧为挡板二13,通过两个螺栓将挡板一11、钢环片一10、连接板一9、钢环片二12、挡板二13固连在一起。挡板一11、挡板二13与下滑动导杆4、上滑动导杆3均不接触。相应地,上滑动导杆3的下表面固连有连接板二14,连接板二14的两侧分别有钢环片三15、钢环片四17,钢环片三15的左侧为挡板三16,钢环片四17的右侧为挡板四18,通过两个螺栓将挡板三16、钢环片三15、连接板二14、钢环片四17、挡板四18固连在一起。挡板三16、挡板四18与下滑动导杆4、上滑动导杆3均不接触。钢环片一10、钢环片二12、钢环片三15、钢环片四17的结构完全相同。齿轮块2放在下滑动导杆4中心的卡槽上,下滑动导杆4的卡槽略大于齿轮块2的凹槽,确保下滑动导杆4有充分的位移距离。连接栓杆19通过104上的螺栓孔贯入内部,穿过齿轮块2的中心孔。上侧滑动导杆3的中心卡槽放置在齿轮块2上,上滑动导杆3的卡槽略大于齿轮块2的凹槽,确保上滑动导杆3有充分的位移距离,使之成为第二阶段耗能装置。
连接板一9与下滑动导杆4互相垂直,与挡板一11、挡板二13互相平行。连接板二14与上滑动导杆3互相垂直,与挡板三16、挡板四17互相平行。
根据阻尼器实际摆放位置以及不同抗震设防烈度可以通过调节摩擦板之间摩擦力和更换不同屈服点钢环片来调节阻尼大小,具体调节方法为:在抗震设防烈度小的地区和建筑物所需阻尼小的结构之间可以采用摩擦系数小、矩形齿浅的摩擦板一7、摩擦板二8、摩擦板三5、摩擦板四6,以及LY225的低屈服点的钢环片一10、钢环片二12、钢环片三15、钢环片四17。在抗震设防烈度大的地区和建筑物所需阻尼大的结构之间可以采用摩擦系数较大、矩形齿较深的摩擦板一7、摩擦板二8、摩擦板三5、摩擦板四6,以及LY100的低屈服点的钢环片一10、钢环片二12、钢环片三15、钢环片四17。使用时可以具体实际工况为准,最大程度减少经济投入,保证结构安全。
Claims (9)
1.一种可转动还原摩擦复合型金属阻尼器,其特征在于:包括壳体(1)、齿轮块(2)、上滑动导杆(3)和下滑动导杆(4);所述上滑动导杆(3)的一侧与齿轮块(2)啮合,另一侧通过摩擦板三(5)、摩擦板四(6)与壳体(1)相连,所述摩擦板三(5)、摩擦板四(6)的接触面为锯齿形;所述下滑动导杆(4)的一侧与齿轮块(2)啮合,另一侧通过摩擦板一(7)、摩擦板二(8)与壳体(1)相连,所述摩擦板一(7)、摩擦板二(8)的接触面为锯齿形;
所述下滑动导杆(4)上设置连接板一(9),所述连接板一(9)通过钢环片一(10)与挡板一(11)相连,通过钢环片二(12)与挡板二(13)相连。
2.根据权利要求1所述的一种可转动还原摩擦复合型金属阻尼器,其特征在于:所述连接板一(9)与下滑动导杆(4)互相垂直,与挡板一(11)、挡板二(13)互相平行。
3.根据权利要求1所述的一种可转动还原摩擦复合型金属阻尼器,其特征在于:所述钢环片一(10)、钢环片二(12)、挡板一(11)、挡板二(13)通过螺栓固连。
4.根据权利要求1所述的一种可转动还原摩擦复合型金属阻尼器,其特征在于:所述上滑动导杆(3)上设置连接板二(14),所述连接板二(14)通过钢环片三(15)与挡板三(16)相连,通过钢环片四(17)与挡板四(18)相连。
5.根据权利要求4所述的一种可转动还原摩擦复合型金属阻尼器,其特征在于:所述连接板二(14)与上滑动导杆(3)互相垂直,与挡板三(16)、挡板四(18)互相平行。
6.根据权利要求4所述的一种可转动还原摩擦复合型金属阻尼器,其特征在于:所述钢环片三(15)、钢环片四(17)、挡板三(16)、挡板四(18)通过螺栓固连。
7.根据权利要求1所述的一种可转动还原摩擦复合型金属阻尼器,其特征在于:所述壳体(1)包括顶板(101)、底板(102)、左侧板(103)和右侧板(104),所述上滑动导杆(3)、下滑动导杆(4)均沿顶板(101)、底板(102)、左侧板(103)、右侧板(104)围合而成的槽伸出壳体(1)外。
8.根据权利要求7所述的一种可转动还原摩擦复合型金属阻尼器,其特征在于:所述右侧板(104)与左侧板(103)的底部与底板(102)固连,顶部与顶板(101)固连。
9.根据权利要求1所述的一种可转动还原摩擦复合型金属阻尼器,其特征在于:所述齿轮块(2)通过连接拴柱(19)与壳体(1)相连。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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