CN115506500A - 一种新型变摩擦阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型变摩擦阻尼器，包括上壳体、下壳体和内支撑管，上壳体和下壳体通过螺栓连接围成一椭球形的外摩擦筒，内支撑管一端插入外摩擦筒的内腔，内支撑管可沿外摩擦筒内腔轴向滑动，内支撑管上依次套设第一钢圈、第一蝶形弹簧、第一内楔块、第二内楔块、第二蝶形弹簧、第二钢圈和预紧螺栓；第一内楔块和第二内楔块相对设置，第一内楔块和第二内楔块之间设置外楔块，外楔块可沿第一内楔块和第二内楔块外表面滑动，外楔块与外摩擦筒内壁之间设置摩擦片。本发明适用于不同强度的地震载荷，具有结构简单、成本低和维修方便的特点，可广泛应用于减震耗能等领域。

Description

一种新型变摩擦阻尼器

技术领域

本发明涉及一种新型变摩擦阻尼器，属于耗能减震装置技术领域。

背景技术

为防止建筑结构地震、强风等灾害作用下的破坏，可在结构上增设耗能减震装置来消耗输入到结构中能量，从而提高结构的抗震性能，保证结构的安全。

目前传统的摩擦阻尼器，若是滑动摩擦力过大，在小震作用下只提供刚度，不能起到耗能减震的作用。若是滑动摩擦力过小，大震作用下耗能减震的作用太小。由于地震载荷的不确定性，传统摩擦阻尼器由于结构中不能合理确定合适的摩擦力，这是影响摩擦阻尼器广泛应用的一种因素。针对上述存在的技术问题，因此非常有必要设计一种新型变摩擦阻尼器以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型变摩擦阻尼器，本发明耗能能力强，适用范围广，能满足大震和小震下的耗能减震需求。

本发明的技术方案为：一种新型变摩擦阻尼器，包括上壳体、下壳体和内支撑管，所述上壳体和下壳体通过螺栓连接围成一椭球形的外摩擦筒，所述内支撑管一端插入外摩擦筒的内腔，内支撑管可沿外摩擦筒内腔轴向滑动，内支撑管上依次套设第一钢圈、第一蝶形弹簧、第一内楔块、第二内楔块、第二蝶形弹簧、第二钢圈和预紧螺栓；

所述第一内楔块和第二内楔块相对设置，第一内楔块和第二内楔块之间设置外楔块，所述外楔块可沿第一内楔块和第二内楔块外表面滑动，外楔块与外摩擦筒内壁之间设置摩擦片。

由于上述结构的设置，椭球形的外摩擦筒随着位移增大，外摩擦筒截面变小，使得外楔块沿径向向内压缩，第一内楔块和第二内楔块沿内支撑管轴向向两边滑动，挤压第一蝶形弹簧和第二蝶形弹簧，第一蝶形弹簧和第二蝶形弹簧的弹力反过来通过第一内楔块和第二内楔块、外楔块，使得摩擦片与外摩擦筒产生挤压力，位移越大，第一蝶形弹簧和第二蝶形弹簧压缩量越大，摩擦片与外摩擦筒的挤压力越大，摩擦力越大，这样能实现小震下，提供小摩擦力，大震下提供大摩擦力，实现变摩擦的作用。阻尼器未工作状态时，第一蝶形弹簧和第二蝶形弹簧处于未压缩状态，在阻尼器开始工作时，随着位移幅值增大，第一蝶形弹簧和第二蝶形弹簧逐渐被压缩。因此，在地震作用下，阻尼器的滑动摩擦力可随结构的位移幅值而改变，位移幅值越大，摩擦力越大，可满足建筑结构在不同强度地震下的耗能需求。

进一步地，所述第一内楔块和第二内楔块均为锥形环状，第一内楔块和第二内楔块内腔均为圆柱空腔，第一内楔块和第二内楔块内径与内支撑管外径相等。

由于上述结构的设置，阻尼器工作时，内楔块沿内支撑杆轴向滑动。

进一步地，所述外楔块为四块，四块外楔块组成一个套筒将第一内楔块和第二内楔块包裹，每块所述外楔块外表面开设方形槽口，摩擦片安装在方形槽口中。

由于上述结构的设置，可有效增大摩擦片与外套筒内壁之间的摩擦面积，且摩擦片可拆卸，方便后期更换维修。

进一步地，外楔块与第一内楔块和第二内楔块的滑动面为锥形弧面，外楔块的锥形弧面与第一内楔块和第二内楔块外表面斜率相同。

由于上述结构的设置，阻尼器工作时，外楔块沿内楔块的锥形弧面滑动。

进一步地，所述摩擦片长度和宽度与外楔块方形槽口的长度和宽度相等，摩擦片厚度大于外楔块方形槽口深度，摩擦片的内曲面与外曲面平行，摩擦片外曲面的坡度与外摩擦筒内表面相同。

由于上述结构的设置，摩擦片与外摩擦套筒内壁完全贴合，阻尼器工作时摩擦面积不会发生变化。

进一步地，所述第一内楔块、第二内楔块、外楔块和外摩擦筒均为钢材，摩擦片为橡胶材料。

综上所述，本发明的有益效果在于：

1.本发明在地震作用下，阻尼器的滑动摩擦力随结构的位移幅值而改变，位移幅值越大，摩擦力越大，可满足建筑结构在不同强度地震下的耗能需求。

2.本发明的摩擦片可拆卸更换，维修便利。

3.本发明构造简单、便于组装，成本低廉、可靠性高，可广泛应用与建筑耗能减震领域。

附图说明

图1新型变摩擦阻尼器的整体构造图；

图2新型变摩擦阻尼器的内部构造图；

图3新型变摩擦阻尼器的的轴测图；

图4新型变摩擦阻尼器的内楔块的左视图；

图5新型变摩擦阻尼器的外楔块的轴测图；

图6新型变摩擦阻尼器的摩擦片的轴测图。

图中：1-上壳体、2-下壳体、3-外摩擦筒、4-内支撑管、5-第一钢圈、6-第一蝶形弹簧、7-第一内楔块、8-第二内楔块、9-第二蝶形弹簧、10-第二钢圈、11- 预紧螺栓、12-外楔块、13-摩擦片。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。提供一种新型变摩擦阻尼器，本发明耗能能力强，适用范围广，能满足大震和小震下的耗能减震需求，下面结合具体例子对本发明作进一步说明。

如图1-图3所示，一种新型变摩擦阻尼器，包括上壳体1、下壳体2和内支撑管4，所述上壳体1和下壳体2通过螺栓连接围成一椭球形的外摩擦筒3，所述内支撑管4一端插入外摩擦筒3的内腔，内支撑管4可沿外摩擦筒3内腔轴向滑动，内支撑管4上依次套设第一钢圈5、第一蝶形弹簧6、第一内楔块7、第二内楔块8、第二蝶形弹簧9、第二钢圈10和预紧螺栓11，内支撑管4的最顶端用预紧螺栓11固定；所述第一内楔块7和第二内楔块8相对设置，第一内楔块7和第二内楔块8之间设置外楔块12，所述外楔块12可沿第一内楔块7和第二内楔块8外表面滑动，外楔块12与外摩擦筒3内壁之间设置摩擦片13。阻尼器的外摩擦筒3与内支撑杆4产生位移时，第一蝶形弹簧6和第二蝶形弹簧9 被压缩，使第一内楔块7和第二内楔块8与外楔块12发生相对滑动，摩擦片13 与外摩擦筒3内壁产生挤压，随着位移的增大，摩擦片13与外摩擦筒3内壁挤压力变大，摩擦力变大，从而实现变摩擦。阻尼器未工作状态时，第一蝶形弹簧 6和第二蝶形弹簧9处于未压缩状态，在阻尼器开始工作时，随着位移幅值增大，第一蝶形弹簧6和第二蝶形弹簧9逐渐被压缩。

如图4所示，所述第一内楔块7和第二内楔块8均为锥形环状，第一内楔块 7和第二内楔块8内腔均为圆柱空腔，第一内楔块7和第二内楔块8内径与内支撑管3外径相等，第一内楔块7和第二内楔块8沿内支撑杆轴向滑动。

如图5所示，外楔块12为四块，四块外楔块12组成一个套筒将第一内楔块 7和第二内楔块8包裹，每块所述外楔块12外表面开设方形槽口，摩擦片13安装在方形槽口中，可有效增大摩擦片与外套筒内壁之间的摩擦面积，且摩擦片 13可拆卸，方便后期更换维修。

如图6所示，外楔块12与第一内楔块7和第二内楔块8的滑动面为锥形弧面，外楔块12的锥形弧面与第一内楔块7和第二内楔块8外表面斜率相同，外楔块12沿内第一内楔块7和第二内楔块8的锥形弧面滑动。

所述摩擦片13长度和宽度与外楔块12方形槽口的长度和宽度相等，摩擦片13厚度大于外楔块12方形槽口深度，摩擦片13的内曲面与外曲面平行，摩擦片13外曲面的坡度与外摩擦筒3内表面相同，摩擦片13与外摩擦套筒3内壁完全贴合，阻尼器工作时摩擦面积不会发生变化。

所述第一内楔块7、第二内楔块8、外楔块12和外摩擦筒3均为钢材，摩擦片13为橡胶材料。

工作原理，将新型变摩擦阻尼器安装在建筑结构中，在地震作用下，建筑结构的变形位移导致阻尼器外摩擦筒3和内支撑管4轴向产生相对位移，阻尼器内部第一蝶形弹簧6和第二蝶形弹簧9被压缩，第一内楔块7和第二内楔块8与四块外楔块12外组成的套筒产生相对滑动，摩擦片13与四块外楔块12外组成的套筒内表面之间相互挤压，摩擦片13与外摩擦筒3内表面相对滑动产生耗能。小震作用下，阻尼器位移幅值较小，第一蝶形弹簧6和第二蝶形弹簧9压缩变形小，摩擦片13的摩擦面与外摩擦筒3内表面的压力较小，阻尼器的滑动摩擦力小，可以满足小震耗能需求；大震作用下，阻尼器的位移幅值增大，第一蝶形弹簧6和第二蝶形弹簧9压缩变形增大，摩擦片13的摩擦面与外摩擦筒3内表面的压力增大，滑动摩擦力增大，耗能增大，可以满足大震耗能需求，且由于上壳体1和下壳体2通过螺栓连接围成一椭球形的外摩擦筒3，便于摩擦片13可拆卸更换，维修便利。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种新型变摩擦阻尼器，其特征在于，所述阻尼器包括上壳体(1)、下壳体(2)和内支撑管(4)，所述上壳体(1)和下壳体(2)通过螺栓连接围成一椭球形的外摩擦筒(3)，所述内支撑管(4)一端插入外摩擦筒(3)的内腔，内支撑管(4)可沿外摩擦筒(3)内腔轴向滑动，内支撑管(4)上依次套设第一钢圈(5)、第一蝶形弹簧(6)、第一内楔块(7)、第二内楔块(8)、第二蝶形弹簧(9)、第二钢圈(10)和预紧螺栓(11)；

所述第一内楔块(7)和第二内楔块(8)相对设置，第一内楔块(7)和第二内楔块(8)之间设置外楔块(12)，所述外楔块(12)可沿第一内楔块(7)和第二内楔块(8)外表面滑动，外楔块(12)与外摩擦筒(3)内壁之间设置摩擦片(13)。

2.根据权利要求1所述的新型变摩擦阻尼器，其特征在于，所述第一内楔块(7)和第二内楔块(8)均为锥形环状，第一内楔块(7)和第二内楔块(8)内腔均为圆柱空腔，第一内楔块(7)和第二内楔块(8)内径与内支撑管(3)外径相等。

3.根据权利要求1所述的新型变摩擦阻尼器，其特征在于，所述外楔块(12)为四块，四块外楔块(12)组成一个套筒将第一内楔块(7)和第二内楔块(8)包裹，每块所述外楔块(12)外表面开设方形槽口，摩擦片(13)安装在方形槽口中。

4.根据权利要求1所述的新型变摩擦阻尼器，其特征在于，外楔块(12)与第一内楔块(7)和第二内楔块(8)的滑动面为锥形弧面，外楔块(12)的锥形弧面与第一内楔块(7)和第二内楔块(8)外表面斜率相同。

5.根据权利要求1所述的新型变摩擦阻尼器，其特征在于，所述摩擦片(13)长度和宽度与外楔块(12)方形槽口的长度和宽度相等，摩擦片(13)厚度大于外楔块(12)方形槽口深度，摩擦片(13)的内曲面与外曲面平行，摩擦片(13)外曲面的坡度与外摩擦筒(3)内表面相同。

6.根据权利要求1所述的新型变摩擦阻尼器，其特征在于，所述第一内楔块(7)、第二内楔块(8)、外楔块(12)和外摩擦筒(3)均为钢材，摩擦片(13)为橡胶材料。

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