CN114934969A - 一种拉压型粘滞阻尼器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的提供一种拉压型粘滞阻尼器及其使用方法，包括粘滞液容器、拉压机构和粘滞液体通道，其中，所述拉压机构设置有两个，两个拉压机构滑动安装在粘滞液容器的内腔中，且两个拉压机构对称布置；所述拉压机构包括小阻尼粘滞液容器，所述小阻尼粘滞液容器的内腔中设置有一级阻尼件；所述粘滞液容器的内腔中设置有二级阻尼件；所述粘滞液容器和两个拉压机构的内腔中均填充有粘滞液体。

Description

一种拉压型粘滞阻尼器及其使用方法

技术领域

本发明属于土木工程抗震与减震领域，具体涉及一种拉压型粘滞阻尼器及其使用方法。

背景技术

阻尼器能够有效的吸收并消耗地震所产生能量，可以减轻地震时所带来的影响，最大程度的保持结构的整体性。可更换构件是实现可恢复功能结构中最经济的方法，将可更换构件做成相对薄弱构件，这样能够在地震时使结构的损伤主要集中在可更换构件，能够有利于震后对受损的可更换构件快速更换，尽快恢复结构的正常使用功能。

粘滞阻尼器的原理是：将外部荷载输入到结构中的部分能量转化为粘滞液体通过节流孔时所产生的热能和动能等其他形式的能量，从而耗散外部荷载作用到结构中的能量，是一种速度相关型的阻尼器。

目前，工程中多采用活塞式粘滞阻尼器，其核心部件为活塞和油缸，耗能原理为通过活塞在阻尼器腔体中的往复运动来挤压腔体中的粘滞液体，使粘滞液体快速的通过节流孔，从而将外界能量转换为热能和动能。因此，活塞的运动范围与节流孔的尺寸直接影响着粘滞阻尼器的耗能效果；由于传统阻尼器腔体长度有限，导致活塞运动范围受到限制，当所受能量较大时无法充分发挥出阻尼器的功效，并且由于节流孔尺寸固定，导致其阻尼力较为单一，无法根据外部荷载大小而进行阻尼力自适应，当外部荷载较小时，阻尼力偏大，外部荷载较大时，阻尼力偏小，无法充分发挥出阻尼器的功效。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种拉压型粘滞阻尼器。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的提供一种拉压型粘滞阻尼器，包括粘滞液容器、拉压机构和粘滞液体通道，其中，所述拉压机构设置有两个，两个拉压机构滑动安装在粘滞液容器的内腔中，且两个拉压机构对称布置；

所述拉压机构包括小阻尼粘滞液容器，所述小阻尼粘滞液容器的内腔中设置有一级阻尼件；

所述粘滞液容器的内腔中设置有二级阻尼件；

所述粘滞液容器和两个拉压机构的内腔中均填充有粘滞液体。

优选地，所述一级阻尼件包括活塞杆和小阻尼活塞板，其中，所述活塞杆滑动安装在小阻尼粘滞液容器的一端，且所述活塞杆置于小阻尼粘滞液容器内腔中的一端与小阻尼活塞板固定连接；

所述小阻尼活塞板滑动安装在小阻尼粘滞液容器的内腔中。

优选地，所述二级阻尼件包括两个大阻尼活塞板，其中，两个所述大阻尼活塞板分别固定在两个小阻尼粘滞液容器的另一外壁上，且置于粘滞液容器的内腔中；

两个所述大阻尼活塞板之间通过四个粘滞液体通道连接；四个粘滞液体通道沿大阻尼活塞板的圆周方向均布；

所述粘滞液体通道的两端上端面以及中心位置处的侧壁均设置有一个进出液口，所述进出液口与粘滞液容器的内腔相通。

优选地，所述粘滞液体通道的两端上端面还开设有多个进出液口。

优选地，所述粘滞液体通道的上端面上设置有钢块限位器。

优选地，所述三级阻尼件包括两个大阻尼活塞板，每个大阻尼活塞板的自由端面上布置有三个U型软钢，三个U型软钢沿竖直方向布置。

优选地，所述拉压机构的自由端连接有与外部设备连接的连接机构。

优选地，所述连接机构包括底座和连接杆，其中，所述底座的横截面为三角形，且其顶端一侧开设有豁口，所述连接杆安装在所述豁口处，且其两端分别与豁口的上下端面铰接连接。

一种拉压型粘滞阻尼器的使用方法，该方法基于所述的拉压型粘滞阻尼器，包括以下步骤：

在小震情况下，一级阻尼件开始运动，小阻尼粘滞液容器内的粘滞液体提供第一级阻尼力；

在中震情况下，一级阻尼件达到位移限值，二级阻尼件开始运动，粘滞液容器(1)内的粘滞液体提供第二级阻尼力；

在大震情况下，一级阻尼件达到位移限值，二级阻尼件开始运动且二级阻尼件和粘滞液容器之间的配合提供第三级阻尼力。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明提供了一种拉压型粘滞阻尼器，阻尼器端部设有连接件，与结构通过螺栓相连，从而达到可更换目的，当阻尼器因遭受外部荷载而发生损坏时，只需将端部连接件中的螺栓卸下，便可实现阻尼器的更换，且本发明所述的一种拉压型粘滞阻尼器，其上端板通过螺栓与粘滞液容器相连，若需更换或维修阻尼器内部构件，仅需将上端板卸下，便可进行内部维修或更换配件。

本发明与传统粘滞阻尼器不同，本发明所述的一种拉压型粘滞阻尼器，其阻尼力的大小不仅取决于变形速度，还引入了位移变量，可提供三级阻尼力，从而达到小震小阻尼，中震中阻尼，大震大阻尼的效果，阻尼力与外部荷载强烈程度相适应，能够最大程度发挥出阻尼器的功效，减隔震效果相较于传统的粘滞阻尼器更优。

进一步的，设置的一级阻尼件包括活塞杆和小阻尼活塞板，其目的在于，当阻尼器处于小位移阶段时能够提供一级阻尼力，对阻尼器所提供的阻尼力进行分阶，更大程度的发挥出阻尼器的功效。

进一步的，设置的二级阻尼件包括两个大阻尼活塞板，其目的在于，当阻尼器处于中、大位移阶段时能够提供第二、三级阻尼力，对阻尼器所提供的阻尼力进行分阶，更大程度的发挥出阻尼器的功效。

进一步的，设置的粘滞液体通道，并且每条通道设有粘滞液进出口，其目的在于，当阻尼器处于中、大位移阶段时，两个大阻尼活塞板开始运动，粘滞液体被大阻尼活塞板挤入粘滞液体通道，进而提供阻尼力，并且每条通道设有多个粘滞液进出口，其目的是将阻尼力进行分阶，例如当阻尼器整体受拉时，大阻尼活塞板向外侧运动，当阻尼器处于中位移阶段时，单个大阻尼活塞板外侧共有8个粘滞液进出口，此时为中阻尼阶段，当阻尼器处于大位移阶段即大阻尼活塞板越过第一道粘滞液进出口时，单个大阻尼活塞板外侧共有4个粘滞液进出口，此时为大阻尼阶段。

进一步的，设置的钢块限位器，其目的在于，限值大阻尼活塞板的位移，保证两块大阻尼活塞板在各自一侧运动。

进一步的，设置的三个U型软钢，其目的在于，当阻尼器受压且位移较大时提供阻尼力。

进一步的，设置的连接机构，其目的在于，将阻尼器与外部结构通过螺栓相连接，达到可更换、可拆卸目的。

进一步的，设置的连接机构包含底座和螺杆，螺杆插入活塞杆中，形成一铰支座，可使阻尼器在平面内自由转动，增强阻尼器的灵活性。

综上所述，本发明提供了一种拉压型粘滞阻尼器，与传统粘滞阻尼器不同，本发明所述的一种拉压型粘滞阻尼器引入了位移变量，阻尼器所提供的阻尼力可根据外部荷载烈度进行自适应，从而对阻尼力进行分阶，共分为三阶阻尼力，达到了小震小阻尼，中震中阻尼，大震大阻尼的效果。

其次，本发明所述的一种拉压型粘滞阻尼器，具有可更换、可拆卸功能，若阻尼器整体需更换，只需将连接机构处的螺栓卸下，后进行更换，若阻尼器内部需要维修，则只需将上端板处的螺丝卸下，进行维修即可。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的除去粘滞液容器后的内部结构示意图；

图3为本发明的粘滞液容器示意图；

图4为本发明的拉压机构示意图；

图5为本发明的拉压机构透视图；

图6为本发明的拉压机构剖切示意图；

图7为本发明的粘滞液通道示意图；

图8为本发明的连接机构示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1至8，本发明提供的一种拉压型粘滞阻尼器，将其安置在轴向塑性变形较为明显的主体结构中，变形由多处耗能构件承担，可以实现分级耗能，减小结构的地震加速度相应，大大提高阻尼器的工作效率，减震耗能性能表现优异。

该拉压型粘滞阻尼器包括粘滞液容器1、前拉压机构2、后拉压机构3、前连接机构4、后连接机构5、U型软钢6和粘滞液体通道7，其中：

所述粘滞液容器1为一长方体容器，包括上端板11、前端板12、后端板13和其余板，其中，所述上端板11为可拆卸式结构，其通过螺栓与下部相连，其余端板均焊接，前、后两端板12、13均开孔。

如图4、图5所示，所述前拉压机构2与后拉压机构3中的结构相同，且对称布置，所述前拉压机构2包括活塞杆21、小阻尼粘滞液容器22、小阻尼活塞板25和大阻尼活塞板23，其中，所述活塞杆21为一长方体长杆，所述长方体长杆的一端铰接于连接机构4，另一端连接于小阻尼活塞板25，小阻尼活塞板25位于小阻尼粘滞液容器22中。

所述活塞杆21的推拉带动小阻尼活塞板25移动。

所述小阻尼粘滞液容器22为一立方体容器，包括小阻尼粘滞液容器前端板24和各个端板，形成一立方体容器，小阻尼粘滞液容器前端板24和其它端板通过螺栓连接，其余端板焊接，小阻尼粘滞液容器前端板24开洞，洞口尺寸与活塞杆21尺寸相同；小阻尼活塞板25位于小阻尼粘滞液容器22中，与活塞杆21相连，小阻尼活塞板25板上开有孔洞，活塞杆21移动时带动小阻尼活塞板25移动，容器内的粘滞液体从小阻尼活塞板25板上的孔洞流过，提供一定的阻尼力。

所述大阻尼活塞板23为四角开洞的钢板，焊接于小阻尼粘滞液容器22上，其四角的孔洞尺寸与粘滞液体通道7相同，四根粘滞液体通道7插在大阻尼活塞板23的四个孔洞内。

所述小阻尼粘滞液容器22、大阻尼活塞板23和四根粘滞液体通道7均设置在粘滞液容器1内。

所述前连接机构4与后连接机构5的结构相同，且对称布置，其中，所述前连接机构包括4包括底座41和连接杆42，二者铰接，可实现自由转动。

所述底座41的横截面为三角形，且其顶端一侧开设有豁口。

所述底座41的一端通过螺栓连接于外部，其豁口端处与连接杆42通过螺栓连接。

所述连接杆42为一圆柱体，插在活塞杆21的一端，连接杆42和底座41通过螺栓连接，通过铰接，实现阻尼器自由转动的目的。

所述U型软钢6包括软钢61和软钢底座62，所述软钢61和软钢底座62之间通过螺栓连接，一根软钢61配有一个U型软钢底座62，所述U型软钢底座62焊接于大阻尼活塞板23的后侧。

所述U型软钢6共计六个，布置于大阻尼活塞板23板后侧。

前拉压机构2与后拉压机构3的大阻尼活塞板上分别设置有三个，每个大阻尼活塞板上设置的三个U型软钢6呈竖直方向并排布置。

所述软钢61的开口端的一侧和软钢底座62之间通过螺栓连接。

所述粘滞液体通道7的两端分别与粘滞液容器1中的前端板12和后端板13焊接，每根粘滞液体通道7两端的上端面均开设有两个孔洞，每根粘滞液体通道7的侧壁中心位置处开设有一个孔洞，总计五个孔洞供粘滞液体流入和流出，提供阻尼力。

每根粘滞液体通道7上部安置一个钢块限位器72，在大阻尼活塞板23达到极限位移时限制其继续移动。

在小震情况下，活塞杆21仅带动小阻尼活塞板25运动，在大震情况下，活塞杆21位移达到一定程度后，小阻尼活塞板25达到位移限值后使大阻尼活塞板23从动。通过粘滞液体的流动来达到耗能目的，具体地：

外部结构通过连接机构4与拉压型粘滞阻尼器相连，通过活塞杆21传递外力，当活塞杆21向外移动时，带动小阻尼活塞板25在小阻尼粘滞液容器22内向外移动，小阻尼粘滞液容器22内的粘滞液体提供第一级阻尼力，当小阻尼活塞板25达到位移限值，即顶到小阻尼粘滞液容器前端板24时，带动小阻尼粘滞液容器22与大阻尼活塞板23一同移动，大阻尼活塞板23移动时，迫使粘滞液容器1中的粘滞液体，通过流入粘滞液体管道7一侧的两个孔洞，流入粘滞液体管道7，并从管道中部的孔洞内流出，以此提供第二级阻尼力。

当大阻尼活塞板23向外移动时，粘滞液体从粘滞液体管道7一端的两个孔洞处流入粘滞液体管道7，并从粘滞液体管道7中部的孔洞处流出，当大阻尼活塞板23越过第一个孔洞后，粘滞液体会从粘滞液体管道7一侧中剩余的一个孔洞处流入粘滞液体管道7，即通过孔洞数量的减少来增加阻尼力，提供第三级阻尼力，以此达到分阶效果。

当活塞杆21向内移动时，带动小阻尼活塞板25在小阻尼粘滞液容器22内向内移动，小阻尼粘滞液容器22内的粘滞液体提供第一级阻尼力，当小阻尼活塞板25达到位移限值，即顶到小阻尼粘滞液容器后端板时，带动小阻尼粘滞液容器22与大阻尼活塞板23一同移动，大阻尼活塞板23移动时，迫使粘滞液容器1中的粘滞液体，通过粘滞液体管道7中部的孔洞，流入粘滞液体管道7，并从管道两侧的孔洞流出，以此提供第二级阻尼力，当大阻尼活塞板23继续向内移动时，U型软钢6接触到另一块大阻尼活塞板33，产生第三级阻尼力。

综上所述，本发明一种拉压型粘滞阻尼器，可根据外部荷载烈度进行自适应，达到小震小阻尼，中震中阻尼，大震大阻尼的效果，最大程度的发挥出阻尼器的功效，增强了结构的减隔震能力，且本发明一种拉压型粘滞阻尼器，具备可更换、可拆卸功能，提升了整体的经济效益。

以上内容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，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种拉压型粘滞阻尼器，其特征在于，包括粘滞液容器(1)、拉压机构和粘滞液体通道(7)，其中，所述拉压机构设置有两个，两个拉压机构滑动安装在粘滞液容器(1)的内腔中，且两个拉压机构对称布置；

所述拉压机构包括小阻尼粘滞液容器(22)，所述小阻尼粘滞液容器(22)的内腔中设置有一级阻尼件；

所述粘滞液容器(1)的内腔中设置有二级阻尼件；

所述粘滞液容器(1)和两个拉压机构的内腔中均填充有粘滞液体。

2.根据权利要求1所述的拉压型粘滞阻尼器，其特征在于，所述一级阻尼件包括活塞杆(21)和小阻尼活塞板(25)，其中，所述活塞杆(21)滑动安装在小阻尼粘滞液容器(22)的一端，且所述活塞杆(21)置于小阻尼粘滞液容器(22)内腔中的一端与小阻尼活塞板(25)固定连接；

所述小阻尼活塞板(25)滑动安装在小阻尼粘滞液容器(22)的内腔中。

3.根据权利要求1所述的拉压型粘滞阻尼器，其特征在于，所述二级阻尼件包括两个大阻尼活塞板(23)，其中，两个所述大阻尼活塞板(23)分别固定在两个小阻尼粘滞液容器(22)的另一外壁上，且置于粘滞液容器(1)的内腔中；

两个所述大阻尼活塞板(23)之间通过四个粘滞液体通道(7)连接；四个粘滞液体通道(7)沿大阻尼活塞板(23)的圆周方向均布；

所述粘滞液体通道(7)的两端上端面以及中心位置处的侧壁均设置有一个进出液口，所述进出液口与粘滞液容器(1)的内腔相通。

4.根据权利要求3所述的拉压型粘滞阻尼器，其特征在于，所述粘滞液体通道(7)的两端上端面还开设有多个进出液口。

5.根据权利要求3所述的拉压型粘滞阻尼器，其特征在于，所述粘滞液体通道(7)的上端面上设置有钢块限位器(72)。

6.根据权利要求1所述的拉压型粘滞阻尼器，其特征在于，所述三级阻尼件包括两个大阻尼活塞板(23)，每个大阻尼活塞板(23)的自由端面上布置有三个U型软钢(6)，三个U型软钢(6)沿竖直方向布置。

7.根据权利要求1所述的拉压型粘滞阻尼器，其特征在于，所述拉压机构的自由端连接有与外部设备连接的连接机构(4)。

8.根据权利要求7所述的拉压型粘滞阻尼器，其特征在于，所述连接机构(4)包括底座(41)和连接杆(42)，其中，所述底座(41)的横截面为三角形，且其顶端一侧开设有豁口，所述连接杆(42)安装在所述豁口处，且其两端分别与豁口的上下端面铰接连接。

9.一种拉压型粘滞阻尼器的使用方法，其特征在于，该方法基于权利要求1-8任一项所述的拉压型粘滞阻尼器，包括以下步骤：

在小震情况下，一级阻尼件开始运动，小阻尼粘滞液容器(22)内的粘滞液体提供第一级阻尼力；

在中震情况下，一级阻尼件达到位移限值，二级阻尼件开始运动，粘滞液容器(1)内的粘滞液体提供第二级阻尼力；

在大震情况下，一级阻尼件达到位移限值，二级阻尼件开始运动且二级阻尼件和粘滞液容器之间的配合提供第三级阻尼力。

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