CN112982703A - 一种恒力弹簧自复位阻尼器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种恒力弹簧自复位阻尼器,阻尼器包括活塞件、U型板和移动杆,活塞件与U型板的侧板接触连接,活塞件可沿其延伸方向相对于U型板移动;U型板包括上侧板与下侧板,在上侧板与下侧板的一端连接有底板,在U型板底部设置有第二连接件,活塞件的一端设置有第一连接件;移动杆包括受拉移动杆与受压移动杆,上侧板、下侧板与活塞件上均设有位置相对应的两个滑孔,受拉移动杆与受压移动杆分别贯穿上侧板、下侧板与活塞件上的两个滑孔;恒力弹簧设置在受拉移动杆与受压移动杆之间,恒力弹簧将受拉移动杆与受压移动杆拉紧至相互靠近,以使受拉移动杆与受压移动杆分别抵靠在相应滑孔中相互靠近的一端。有利于自复位阻尼器的大规模使用。
Description
技术领域
本发明属于阻尼器技术领域,具体涉及一种恒力弹簧自复位阻尼器。
背景技术
建筑结构中普遍使用阻尼器来进行耗能减震。然而,传统阻尼器结构复杂,耐久性和耐腐蚀性较差,工作稳定性不高,阻尼器在使用一段时间后,易发生老化且变形无法恢复,不能继续使用。现有的阻尼器大都使用形状记忆合金(简称SMA),形状记忆合金是通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有形状记忆效应的由两种以上金属元素所构成的材料;阻尼器利用形状记忆合金能够在变形后自动恢复到原有形状的特性,用于建筑结构变形后的恢复。但是现有阻尼器仅利用形状记忆合金(SMA)丝材本身的性能,且造价昂贵,不利于阻尼器的大规模使用。
因此,需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种恒力弹簧自复位阻尼器,以至少解决目前阻尼器均使用形状记忆合金(SMA)丝材,成本昂贵且不利于大规模使用等问题。
为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种恒力弹簧自复位阻尼器,所述阻尼器包括活塞件、U型板和移动杆,所述活塞件与所述U型板的侧板接触连接,所述活塞件可沿其延伸方向相对于U型板移动;
U型板包括上侧板与下侧板,在上侧板与下侧板的一端连接有底板,在底部上远离上侧板与下侧板的一侧设置有第二连接件,所述活塞件远离所述底板的一端设置有第一连接件,所述第一连接件与所述第二连接件均用于和外部结构固定连接;
所述移动杆包括受拉移动杆与受压移动杆,所述上侧板、下侧板与所述活塞件上均设有位置相对应的两个滑孔,所述受拉移动杆与受压移动杆分别贯穿所述上侧板、下侧板与所述活塞件上的两个滑孔并通过恒力弹簧连接,所述受拉移动杆与所述受压移动杆均能够在相应的滑孔中沿活塞件延伸方向滑动;
所述恒力弹簧设置在所述受拉移动杆与所述受压移动杆之间,所述恒力弹簧将所述受拉移动杆与所述受压移动杆拉紧至相互靠近,以使受拉移动杆与所述受压移动杆分别抵靠在相应滑孔中相互靠近的一端。
如上所述的恒力弹簧自复位阻尼器,优选地,所述恒力弹簧设有两个;所述受拉移动杆的上端与所述受压移动杆的上端连接有第一恒力弹簧,所述受拉移动杆的下端与所述受压移动杆的下端连接有第二恒力弹簧。
如上所述的恒力弹簧自复位阻尼器,优选地,所述恒力弹簧为N型恒力弹簧,所述N型恒力弹簧包括两个蜗卷簧片与一个过渡簧片,两个所述蜗卷簧片分别固定在所述受拉移动杆与受压移动杆上,所述过渡簧片的两端分别与两个蜗卷簧片过渡相切连接形成N型结构。
如上所述的恒力弹簧自复位阻尼器,优选地,所述受拉移动杆与所述受压移动杆均包括滑动部与连接部,所述滑动部用于在所述滑孔中滑动,所述连接部用于与恒力弹簧连接;
所述连接部为圆柱形,所述连接部上设置有卡槽,所述蜗卷簧片中心设置有内钩,所述内钩固定在所述卡槽中,以使所述蜗卷簧片连接在所述连接部上。
如上所述的恒力弹簧自复位阻尼器,优选地,所述滑动部的结构呈长方体,所述滑孔的横截面为矩形,所述滑动部的侧面与所述滑孔的长边相互贴合。
如上所述的恒力弹簧自复位阻尼器,优选地,所述阻尼器还包括摩擦片,所述摩擦片设置在所述活塞件与所述U型板相互接触的面上,所述摩擦片设置在所述活塞件或所述U型板上。
如上所述的恒力弹簧自复位阻尼器,优选地,所述摩擦片上设置有嵌入块,所述摩擦片通过嵌入块分别嵌入到所述上侧板与下侧板中。
如上所述的恒力弹簧自复位阻尼器,优选地,所述上侧板与下侧板中均设置有螺栓通孔,所述嵌入块嵌入至螺栓通孔端部,所述螺栓通孔端部位于所述活塞件与上侧板、下侧板接触的板面上,所述螺栓通孔中设置有弹簧,所述螺栓通孔远离摩擦片的一端螺纹连接有螺栓;
所述弹簧设置在所述摩擦片与所述螺栓之间,通过旋拧所述螺栓以调节弹簧的压缩量。
如上所述的恒力弹簧自复位阻尼器,优选地,所述上侧板与所述下侧板之间设置有支撑杆,所述支撑杆连接在所述上侧板与所述下侧板的侧部。
如上所述的恒力弹簧自复位阻尼器,优选地,所述第一连接件与所述第二连接件均为单耳环连接件。
与最接近的现有技术相比,本发明提供的技术方案具有如下优异效果:
本发明的自复位阻尼器使用恒力弹簧作为恢复元件,恒力弹簧是一种高延性的功能材料,具有荷载恒定、储能密度高、摩擦损耗小等优点,利用恒力弹簧制作的被动耗能减震装置与其他阻尼器相比,具有耐久性和耐腐蚀性好、价格低廉、变形可恢复的优点。相比于现有阻尼器使用SMA丝材,本发明的自复位阻尼器大大降低了成本,有利于自复位阻尼器的大规模使用。
本发明的自复位阻尼器中设置有摩擦片,摩擦片位于活塞件与U型板相互接触的地方,从而在活塞件相对于U型板运动的时候,能够通过摩擦片的静摩擦力进行耗能。而通过旋拧螺栓调节弹簧的压缩量,将弹簧压紧在摩擦片上,从而调节摩擦片受到的正压力,实现对静摩擦力大小的控制,进而实现摩擦耗能可控。
附图说明
图1为本发明实施例中恒力弹簧自复位阻尼器拆分后的立体图;
图2为本发明实施例中恒力弹簧自复位阻尼器的俯视图;
图3为本发明实施例中恒力弹簧自复位阻尼器的正视图;
图4为本发明实施例中调节摩擦耗能装置的结构图;
图5为本发明实施例中受拉移动杆的立体图;
图6为本发明实施例中摩擦片的立体图。
图中:1、第一连接件;2、活塞件;3-1、第一滑孔;3-2、第二滑孔;3-3、第三滑孔;3-4、第四滑孔;4-1、上侧板;4-2、底板;4-3、下侧板;4-5、支撑杆;5、第二连接件;6、第一摩擦片;6-1、嵌入块;7、第二摩擦片;8-1、螺栓;9-1、高强度弹簧;10、受拉移动杆;11、受压移动杆;12、第一恒力弹簧;13、第二恒力弹簧。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接;可以是直接相连,也可以通过中间部件间接相连,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
根据本发明的具体实施例,如图1-6所示,本发明提供一种恒力弹簧自复位阻尼器,阻尼器包括活塞件、U型板与移动杆,活塞件2与U型板的侧板接触连接,活塞件2沿其延伸方向相对于U型板移动;U型板包括上侧板4-1与下侧板4-3,在上侧板4-1与下侧板4-3的一端连接有底板4-2,在底部上远离上侧板4-1与下侧板4-3的一侧设置有第二连接件5,活塞件2远离底板4-2的一端设置有第一连接件1,第一连接件1与第二连接件5均用于和外部结构固定连接。第一连接件1与第二连接件5均为单耳环连接件。
移动杆包括受拉移动杆与受压移动杆,上侧板4-1与下侧板4-3上均设有第一滑孔3-1与第二滑孔3-2,活塞件2上设有第三滑孔3-3与第四滑孔3-4,活塞件2插入到上侧板4-1与下侧板4-3之间,第一滑孔3-1与第三滑孔3-3相互对齐,第二滑孔3-2与第四滑孔3-4相互对齐,此时活塞件2的长度小于上侧板4-1与下侧板4-3的长度,也即活塞件2距离底板4-2有一段距离,使得U型板中具有活塞件2向底板4-2移动的运动空间。在第一滑孔3-1与第三滑孔3-3中穿设有受拉移动杆10,在第二滑孔3-2与第四滑孔3-4中穿设有受压移动杆11,受拉移动杆10与受压移动杆11均能够在相应的滑孔中沿活塞件2延伸方向左右滑动;恒力弹簧设置在受拉移动杆10与受压移动杆11之间,恒力弹簧将受拉移动杆10与受压移动杆11拉紧至相互靠近,以使受拉移动杆10抵靠在第一滑孔3-1的右侧,以使受压移动杆11抵靠第二滑孔3-2的左侧。
在自复位阻尼器中使用恒力弹簧作为作为恢复元件,相比于现有阻尼器使用SMA丝材,本发明的自复位阻尼器大大降低了成本,有利于大规模使用。
在本实施例中,活塞件2为活塞杆,此时活塞杆插入在上侧板4-1与下侧板4-3之间,恒力弹簧设有两个。受拉移动杆10与受压移动杆11的两端均穿出U型板,所述受拉移动杆10的上端与所述受压移动杆11的上端连接有第一恒力弹簧12,所述受拉移动杆10的下端与所述受压移动杆11的下端连接有第二恒力弹簧13。
其他实施例中,活塞件2也可以为U型活塞板,此时U型板插入到U型活塞板的U型槽中,U型板的开口端距离U型活塞板的底部具有一定的距离;也可以是U型活塞板插入到U型板的U型槽中。受拉移动杆10与受压移动杆11均贯穿U型活塞板与U型板,恒力弹簧连接在受拉移动杆10与受压移动杆11之间,恒力弹簧可以连接在受拉移动杆10与受压移动杆11端部或者中部。恒力弹簧连接在受拉移动杆10的中部与受压移动杆11的中部时,也即恒力弹簧处于U型板的上侧板4-1与下侧板4-3之间的空间中,此时恒力弹簧的上下两面均能够被上侧板4-1与下侧板4-3很好的保护起来。可以理解的是,以上描述仅为示例性的,本发明实施例对此并不进行限定。
进一步的,恒力弹簧为N型恒力弹簧,N型恒力弹簧包括两个蜗卷簧片与一个过渡簧片,两个蜗卷簧片分别固定在受拉移动杆与受压移动杆上,过渡簧片的两端分别与两个蜗卷簧片过渡相切连接形成N型结构。整个N型恒力弹簧呈中心对称结构。N型恒力弹簧无论被受拉移动杆10与受压移动杆11拉开多大的距离,受拉移动杆10与受压移动杆11受到的拉力大小都是恒定的;而且N型恒力弹簧结构简单,成本较低,从而有利于自复位阻尼器的大规模使用。
进一步的,受拉移动杆10与受压移动杆11均包括滑动部与连接部,滑动部在滑孔中滑动,连接部用于与恒力弹簧连接;连接部为圆柱形,从而更加适应蜗卷的外形;连接部上设置有卡槽,蜗卷簧片中心设置有内钩,内钩固定在卡槽中,以使蜗卷簧片连接在连接部上。卡槽与内钩连接更加牢固可靠,便于蜗卷簧片的固定。在其他实施例中,连接部也可以为长方体,蜗卷簧片的内钩可以通过螺栓紧固在连接部上。
进一步的,滑动部的结构呈长方体,滑孔的横截面为矩形,滑动部的侧面与滑孔的长边相互贴合。由于N型恒力弹簧在拉开时,蜗卷簧片张开过程中,会给受拉移动杆10与受压移动杆11一个扭转的力矩,滑动部的两边与滑孔的长边相互挡止配合,使得受拉移动杆10与受压移动杆11只能在滑孔中左右滑动,受拉移动杆10与受压移动杆11不能进行转动,使得受拉移动杆10与受压移动杆11能够更加稳定在滑孔中滑动。
进一步的,阻尼器还包括摩擦片,摩擦片设置在活塞件2与U型板相互接触的面上,摩擦片设置在活塞件2或U型板上。有利于在活塞件2相对于U型板运动的时候,能够通过摩擦片的静摩擦力进行耗能。
进一步的,摩擦片上设置有嵌入块6-1,摩擦片通过嵌入块6-1分别嵌入到上侧板4-1与下侧板4-3中;即上侧板4-1与下侧板4-3中均设置有螺栓通孔,嵌入块6-1嵌入至螺栓通孔的端部,螺栓通孔端部位于活塞件与上侧板、下侧板接触的板面上。摩擦片为嵌入式摩擦片,嵌入式摩擦片能够更加灵活方便的进行固定。在本实施例中,第一摩擦片6嵌入到上侧板4-1的下表面上,第二摩擦片7嵌入到下侧板4-3的上表面上。
进一步的,螺栓通孔中放有弹簧,螺栓通孔远离摩擦片的一段螺纹连接有螺栓8-1;弹簧设置在摩擦片与螺栓8-1之间。在本实施例中,摩擦片、螺栓8-1与弹簧组成摩擦耗能装置。摩擦片受到的正压力为F,最大静摩擦力为Fmax,Fmax=μF,μ为静摩擦系数,也即摩擦片受到的正压力越大,活塞件2与U型板之间的最大静摩擦力也就越大。弹簧使用高强度弹簧9-1,螺栓8-1使用高强度螺纹。通过旋拧螺栓8-1以调节弹簧的压缩量,进而能够调节摩擦片受到的正压力,使得活塞件2与U型板之间的最大静摩擦力得到调节,从而达到控制恒力弹簧自复位阻尼器摩擦耗能的目的。
进一步的,上侧板4-1与下侧板4-3之间设置有支撑杆4-5,支撑杆4-5连接在上侧板4-1与下侧板4-3的侧部。支撑杆4-5的设置不影响U型板和活塞件的相对移动,支撑杆4-5成对设置在上侧板4-1与下侧板4-3之间,用于加强U型板的结构强度,另外支撑杆4-5也能对活塞杆起到限位与导向的作用。
在恒力弹簧自复位阻尼器未受外界力作用时,通过恒力弹簧的预紧力,使受拉移动杆10贴合在第一滑孔3-1的右侧壁上,受压移动杆11贴合在第二滑孔3-2的左侧壁上。在恒力弹簧自复位受到外界作用力时,活塞件2与U型板之间的第一摩擦片6、第二摩擦片7在摩擦力作用下先进行耗能,当外力大于第一摩擦片6与第二摩擦片7的最大静摩擦力之和时,活塞件2和U型板之间产生相对运动。当外界作用力是拉力时,活塞件2带动受拉移动杆10向左运动;当外界作用力是压力时,活塞件2带动受压移动杆11向右运动;两种情况下,第一恒力弹簧12与第二恒力弹簧13均被拉伸进行耗能;当外界作用力消失时,活塞件2在第一恒力弹簧12与第二恒力弹簧13的恢复力作用下恢复至初始位置。
综上所述,本发明提供的一种恒力弹簧自复位阻尼器的技术方案中,自复位阻尼器使用恒力弹簧作为恢复元件,恒力弹簧具有耐久性和耐腐蚀性好、价格低廉、变形可恢复的优点;相比于现有阻尼器使用SMA丝材,本发明的自复位阻尼器大大降低了成本,有利于自复位阻尼器的大规模使用。而且摩擦片、螺栓与弹簧组成摩擦耗能装置,通过旋拧螺栓调节弹簧压缩量,将弹簧压紧在摩擦片上,从而调整摩擦片受到的正压力,实现对静摩擦力大小的控制,进而实现摩擦耗能可控。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均在本发明待批权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种恒力弹簧自复位阻尼器,其特征在于,所述阻尼器包括活塞件、U型板和移动杆,所述活塞件与所述U型板的侧板接触连接,所述活塞件可沿其延伸方向相对于U型板移动;
U型板包括上侧板与下侧板,在上侧板与下侧板的一端连接有底板,在底部上远离上侧板与下侧板的一侧设置有第二连接件,所述活塞件远离所述底板的一端设置有第一连接件,所述第一连接件与所述第二连接件均用于和外部结构固定连接;
所述移动杆包括受拉移动杆与受压移动杆,所述上侧板、下侧板与所述活塞件上均设有位置相对应的两个滑孔,所述受拉移动杆与受压移动杆分别贯穿所述上侧板、下侧板与所述活塞件上的两个滑孔并通过恒力弹簧连接,所述受拉移动杆与所述受压移动杆均能够在相应的滑孔中沿活塞件延伸方向滑动;
所述恒力弹簧设置在所述受拉移动杆与所述受压移动杆之间,所述恒力弹簧将所述受拉移动杆与所述受压移动杆拉紧至相互靠近,以使受拉移动杆与所述受压移动杆分别抵靠在相应滑孔中相互靠近的一端。
2.根据权利要求1所述的恒力弹簧自复位阻尼器,其特征在于,所述恒力弹簧设有两个;所述受拉移动杆的上端与所述受压移动杆的上端连接有第一恒力弹簧,所述受拉移动杆的下端与所述受压移动杆的下端连接有第二恒力弹簧。
3.根据权利要求1所述的恒力弹簧自复位阻尼器,其特征在于,所述恒力弹簧为N型恒力弹簧,所述N型恒力弹簧包括两个蜗卷簧片与一个过渡簧片,两个所述蜗卷簧片分别固定在所述受拉移动杆与受压移动杆上,所述过渡簧片的两端分别与两个蜗卷簧片过渡相切连接形成N型结构。
4.根据权利要求3所述的恒力弹簧自复位阻尼器,其特征在于,所述受拉移动杆与所述受压移动杆均包括滑动部与连接部,所述滑动部用于在所述滑孔中滑动,所述连接部用于与恒力弹簧连接;
所述连接部为圆柱形,所述连接部上设置有卡槽,所述蜗卷簧片中心设置有内钩,所述内钩固定在所述卡槽中,以使所述蜗卷簧片连接在所述连接部上。
5.根据权利要求4所述的恒力弹簧自复位阻尼器,其特征在于,所述滑动部的结构呈长方体,所述滑孔的横截面为矩形,所述滑动部的侧面与所述滑孔的长边相互贴合。
6.根据权利要求5所述的恒力弹簧自复位阻尼器,其特征在于,所述阻尼器还包括摩擦片,所述摩擦片设置在所述活塞件与所述U型板相互接触的面上,所述摩擦片设置在所述活塞件或所述U型板上。
7.根据权利要求6所述的恒力弹簧自复位阻尼器,其特征在于,所述摩擦片上设置有嵌入块,所述摩擦片通过嵌入块分别嵌入到所述上侧板与下侧板中。
8.根据权利要求7所述的恒力弹簧自复位阻尼器,其特征在于,所述上侧板与下侧板中均设置有螺栓通孔,所述嵌入块嵌入至螺栓通孔端部,所述螺栓通孔端部位于所述活塞件与上侧板、下侧板接触的板面上,所述螺栓通孔中设置有弹簧,所述螺栓通孔远离摩擦片的一端螺纹连接有螺栓;
所述弹簧设置在所述摩擦片与所述螺栓之间,通过旋拧所述螺栓以调节弹簧的压缩量。
9.根据权利要求1-8任一所述的恒力弹簧自复位阻尼器,其特征在于,所述上侧板与所述下侧板之间设置有支撑杆,所述支撑杆连接在所述上侧板与所述下侧板的侧部。
10.根据权利要求1-8任一所述的恒力弹簧自复位阻尼器,其特征在于,所述第一连接件与所述第二连接件均为单耳环连接件。
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