CN113389290A - 一种自复位摩擦耗能放大阻尼器 - Google Patents

一种自复位摩擦耗能放大阻尼器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种自复位摩擦耗能放大阻尼器，包括呈矩形的约束框架，所述约束框架的中部安装有复位系统，所述约束框架在所述复位系统的上方和下方中心对称设有耗能系统，所述约束框架的左右两侧中心对称设有放大杠杆系统；所述耗能系统采用摩擦耗能系统，且摩擦内板与杠杆系统铰接；所述复位系统的两端分别与两个所述放大杠杆系统铰接后穿出所述约束框架，所述复位系统用于将发生形变的放大杠杆系统和耗能系统复位。本发明相较于传统发明对耗能系统的位移进行放大，能够增大支撑对外部输入能量的吸收，而支撑的复位系统并无变化其变形与外部激励保持一致，能够为支撑提供充足的复位力。

Description

一种自复位摩擦耗能放大阻尼器
技术领域
本发明涉及土木结构用阻尼器技术领域，具体而言是一种自动复位的阻尼器，尤其涉及一种自复位摩擦耗能放大阻尼器。
背景技术
近年来数次强震造成的人员伤亡虽有下降，经抗震设计的结构已实现大震不倒的目标，但结构震后过大的残余变形使建筑本身使用功能中断，并产生高额的维修费用。研究表明，结构震后残余层间位移角超过0.5％时，修复成本将高于重建成本。自复位支撑能够实现结构震后残余变形接近为零，并可实现震后不经修复即可恢复使用功能。
目前已有自复位装置，耗能系统与复位系统往往连接过于复杂，无法充分发挥耗能系统的耗能能力，耗能系统的性能特点较为单一，无法适应各种条件下的外部荷载变化。
现有自复位支撑装置往往因为具有复位性能而导致其耗能能力降低，相比于原有支撑装置耗能能力均有不同程度降低；
现有放大型阻尼器装置，则往往单纯的对耗能装置的变形能力进行放大，并不具备自复位能力。
发明内容
根据上述技术问题，而提供一种自复位摩擦耗能放大阻尼器。
本发明采用的技术手段如下：
一种自复位摩擦耗能放大阻尼器，包括呈矩形的约束框架，所述约束框架的中部安装有复位系统，所述约束框架在所述复位系统的上方和下方中心对称设有耗能系统，所述约束框架的左右两侧中心对称设有放大杠杆系统；
所述约束框架包括上下对称设置的约束外摩擦板和左右对称设置的约束底板，所述约束底板与所述约束外摩擦板固定连接；
所述耗能系统包括外摩擦板和内摩擦板，所述外摩擦板和所述约束外摩擦板将所述内摩擦板的左部或右部夹在中间，所述内摩擦板被夹部分上具有多个滑道通孔，且所述滑道通孔的延伸方向与所述内摩擦板的延伸方向平行，预紧螺栓穿过所述外摩擦板、所述滑道通孔后与所述约束外摩擦板固定连接，所述内摩擦板沿所述滑道通孔的延伸方向与所述外摩擦板和所述约束外摩擦板摩擦滑动连接，同时内外摩擦板之间可设相同或不同的摩擦材料或黏弹性材料；
所述放大杠杆系统包括前后对称设置的两个夹板，两个所述夹板靠近所述内摩擦板的一端通过转轴和加工在所述夹板上的第一长孔与所述内摩擦板铰接，两个所述夹板的另一端通过转轴和加工在所述夹板上的圆孔与固定在所述约束外摩擦板上的固定块铰接；
所述复位系统的两端分别与两个所述夹板通过转轴和加工在所述夹板上的第二长孔铰接，且铰接后穿出所述约束框架，所述复位系统用于将发生形变的放大杠杆系统和耗能系统复位。
优选地，所述复位系统包括前后对称设置的约束盖板，两个所述约束盖板的两端分别与所述约束底板固定连接，所述约束底板和所述约束盖板所形成的空腔的左右两端分别设有复位子单元；
所述复位子单元包括加载轴，所述加载轴的一端穿过所述约束底板，进入所述空腔内，穿过此加载轴所靠近的两个所述夹板之间的缝隙，且所述加载轴与两个所述夹板通过转轴铰接；所述加载轴远离所述约束底板的一端和位于所述空腔内且靠近所述约束底板的位置处均固定有轴肩螺母，所述加载轴在两个所述轴肩螺母之间的部分套设有两个滑块，且每个滑块均与其所靠近的所述轴肩螺母相抵，两个所述滑块之间设有预紧弹性件，所述滑块与所述约束盖板接触连接，且两个所述滑块分别被所述预紧弹性件顶紧在加工于所述约束盖板上的止挡的端面上。
优选地，所述预紧弹性件为组合碟簧、环簧、压缩弹簧、智能材料SMA、预应力筋中的一种或多种之间的组合。
优选地，所述内摩擦板和所述外摩擦板之间、所述内摩擦板与所述约束外摩擦板之间设有相同或不同的摩擦材料，和或相同或不同的黏弹性材料。即可以是一侧为摩擦材料垫层，另一侧为黏弹性材料垫层，也可以是两侧都为摩擦材料垫层，但两个摩擦材料垫层相同或不同，还可以是两侧都是黏弹性材料垫层，两个黏弹性材料垫层相同或不同。
优选地，所述夹板采用高强钢材料制成，加载过程中其不发生变形。
工作原理：加载初期，根据耗能系统的屈服荷载为复位系统设置初始预压力，使初始预压力值高于耗能系统的屈服荷载，进而确保阻尼支撑完全复位或部分复位。加载过程中，由于组合碟簧由加载轴上的轴肩螺母推动滑块压缩碟簧发生受压变形，且滑块受到约束盖板的约束作用，能够确保组合碟簧不论在支撑受压还是受拉时均发生压缩变形，进而提供复位力。耗能系统则通过铰接于加载轴上的放大杠杆系统将耗能系统的内摩擦板位移进行变形放大，进而使耗能系统的变形成倍提高，使耗能系统增大吸收的能量，并可根据需要调整杠杆的铰接位置提升其变形放大倍数。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明相较于传统发明对耗能系统的位移进行放大，能够提升支撑对外部能量的吸收，进而增强其减震性能，而支撑的复位系统并无变化其变形与外部激励保持一致，能够为支撑提供充足的复位力。
基于上述理由本发明可在放大阻尼器等领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具体实施方式中一种自复位摩擦耗能放大阻尼器结构示意图。
图2为本发明具体实施方式中复位系统结构示意图。
图3为本发明具体实施方式中一种自复位摩擦耗能放大阻尼器去除组合碟簧和约束端板示意图。
图4为本发明具体实施方式中内摩擦板结构示意图。
图5为本发明具体实施方式中夹板结构示意图。
图中：1、内摩擦板；2、约束外摩擦板；3、摩擦材料或黏弹性材料垫层；4、外摩擦板；5、转轴；6、夹板；7、滑块；8、组合碟簧；9、加载轴；10、约束端板；11、约束底板；12、滑道通孔；13、固定块；14、轴肩螺母；15、止挡；16、第一长孔；17第二长孔。
具体实施方式
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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，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一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图1～5所示，一种自复位摩擦耗能放大阻尼器，包括呈矩形的约束框架，所述约束框架包括上下对称设置的约束外摩擦板2和左右对称设置的约束底板11，所述约束底板11与所述约束外摩擦板2固定连接；
所述约束框架的中部安装有复位系统，所述约束框架在所述复位系统的上方和下方中心对称设有耗能系统，所述约束框架的左右两侧中心对称设有放大杠杆系统；
所述耗能系统包括外摩擦板4和内摩擦板1，所述外摩擦板4和所述约束外摩擦板2将所述内摩擦板4的左部或右部夹在中间，所述内摩擦板1被夹部分上具有多个滑道通孔12，且所述滑道通孔12的延伸方向与所述内摩擦板4的延伸方向平行，预紧螺栓穿过所述外摩擦板4、所述滑道通孔12后与所述约束外摩擦板2固定连接，所述内摩擦板1沿所述滑道通孔12的延伸方向与所述外摩擦板4和所述约束外摩擦板2摩擦滑动连接；
所述放大杠杆系统包括前后对称设置的两个夹板6，两个所述夹板6靠近所述内摩擦板1的一端通过转轴5和加工在所述夹板6上的第一长孔16与所述内摩擦板1铰接，两个所述夹板6的另一端通过转轴5和加工在所述夹板6上的圆孔与固定在所述约束外摩擦板2上的固定块13铰接；即如图1所示，位于上方的所述约束外摩擦板2在位于右侧的两个所述夹板6所在处、位于下方的所述约束外摩擦板2在位于左侧的所述夹板6所在处均设有所述固定块13，位于左侧的两个夹板6的上部通过转轴5与位于上方的所述内摩擦板1的左端铰接，下部通过转轴5与所述固定块13铰接；位于右侧的两个夹板6的下部通过转轴5与位于下方的所述内摩擦板1的右端铰接，上部通过转轴5与所述固定块13铰接；
所述复位系统的两端分别与两个所述夹板6通过转轴5和加工在所述夹板6上的第二长孔17铰接，铰接后穿出所述约束框架，所述复位系统用于将发生形变的放大杠杆系统和耗能系统复位，所述第一长孔16和所述第二长孔17竖直设置。
所述复位系统包括前后对称设置的约束盖板10，两个所述约束盖板10的两端分别与所述约束底板11固定连接，所述约束底板11和所述约束盖板10所形成的空腔的左右两端分别设有复位子单元；
所述复位子单元包括加载轴9，所述加载轴9的一端穿过所述约束底板11，进入所述空腔内，穿过此加载轴9所靠近的两个所述夹板6之间的缝隙，且所述加载轴9与两个所述夹板6通过转轴5铰接；所述加载轴9远离所述约束底板11的一端和位于所述空腔内且靠近所述约束底板11的位置处均固定有轴肩螺母14，所述加载轴9在两个所述轴肩螺母14之间的部分套设有两个滑块7，且每个滑块7均与其所靠近的所述轴肩螺母14相抵，两个所述滑块7之间设有预紧弹性件，所述滑块7与所述约束盖板10接触连接，且两个所述滑块7分别被所述预紧弹性件顶紧在加工于所述约束盖板10上的止挡15的端面上；
所述预紧弹性件为组合碟簧8、环簧、压缩弹簧、智能材料SMA、预应力筋中的一种或多种之间的组合，本实施例中采用的是组合碟簧8。
优选地，所述内摩擦板1与所述外摩擦4之间、所述内摩擦板1与所述约束外摩擦板2之间均设有摩擦材料或黏弹性材料垫层3。
优选地，所述夹板6采用高强钢材料制成，加载过程中部变形。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种自复位摩擦耗能放大阻尼器，其特征在于，包括呈矩形的约束框架，所述约束框架的中部安装有复位系统，所述约束框架在所述复位系统的上方和下方中心对称设有耗能系统，所述约束框架的左右两侧中心对称设有放大杠杆系统；
所述约束框架包括上下对称设置的约束外摩擦板和左右对称设置的约束底板，所述约束底板与所述约束外摩擦板固定连接；
所述耗能系统包括外摩擦板和内摩擦板，所述外摩擦板和所述约束外摩擦板将所述内摩擦板的左部或右部夹在中间，所述内摩擦板被夹部分上具有多个滑道通孔，且所述滑道通孔的延伸方向与所述内摩擦板的延伸方向平行，预紧螺栓穿过所述外摩擦板、所述滑道通孔后与所述约束外摩擦板固定连接，所述内摩擦板沿所述滑道通孔的延伸方向与所述外摩擦板和所述约束外摩擦板摩擦滑动连接；
所述放大杠杆系统包括前后对称设置的两个夹板，两个所述夹板靠近所述内摩擦板的一端通过转轴和加工在所述夹板上的第一长孔与所述内摩擦板铰接，两个所述夹板的另一端通过转轴和加工在所述夹板上的圆孔与固定在所述约束外摩擦板上的固定块铰接；
所述复位系统的两端分别与两个所述夹板通过转轴和加工在所述夹板上的第二长孔铰接，且铰接后穿出所述约束框架，所述复位系统用于将发生形变的放大杠杆系统和耗能系统复位。
2.根据权利要求1所述的一种自复位摩擦耗能放大阻尼器，其特征在于，所述复位系统包括前后对称设置的约束盖板，两个所述约束盖板的两端分别与所述约束底板固定连接，所述约束底板和所述约束盖板所形成的空腔的左右两端分别设有复位子单元；
所述复位子单元包括加载轴，所述加载轴的一端穿过所述约束底板，进入所述空腔内，穿过此加载轴所靠近的两个所述夹板之间的缝隙，且所述加载轴与两个所述夹板通过转轴铰接；所述加载轴远离所述约束底板的一端和位于所述空腔内且靠近所述约束底板的位置处均固定有轴肩螺母，所述加载轴在两个所述轴肩螺母之间的部分套设有两个滑块，且每个滑块均与其所靠近的所述轴肩螺母相抵，两个所述滑块之间设有预紧弹性件，所述滑块与所述约束盖板接触连接，且两个所述滑块分别被所述预紧弹性件顶紧在加工于所述约束盖板上的止挡的端面上。
3.根据权利要求2所述的一种自复位摩擦耗能放大阻尼器，其特征在于，所述预紧弹性件为组合碟簧、环簧、压缩弹簧、智能材料SMA、预应力筋中的一种或多种之间的组合。
4.根据权利要求1所述的一种自复位摩擦耗能放大阻尼器，其特征在于，所述内摩擦板和所述外摩擦板之间、所述内摩擦板与所述约束外摩擦板之间设有相同或不同的摩擦材料垫层，和或相同或不同的黏弹性材料垫层。
5.根据权利要求1所述的一种自复位摩擦耗能放大阻尼器，其特征在于，所述夹板采用高强钢材料制成。
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