CN206815576U - 自复位线性摩擦阻尼装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自复位线性摩擦阻尼装置，由滑动系统与导引系统组成。其中滑动系统主要包括滑块、挡板、摩擦板及钢滚珠；导引系统主要包含端板、弹簧、导引杆及挡板。其中滑动系统与上部结构锚固，导引系统与下部结构锚固。通过钢滚轴将轴向的弹簧力传递为侧向摩擦板的正压力，从而实现弹簧压缩过程中线性摩擦耗能；同时弹簧强大的回复力将迫使系统强震后实现自我复位。通过设计自由长度，弹簧刚度等来设计不同本构模型，从而满足具体工程在强震下所需的减隔震本构模型。同时该自复位线性摩擦阻尼装置对速度与频率不敏感，在近断层脉冲地震与远场地震作用下都能很好的发挥作用。

Description

自复位线性摩擦阻尼装置

技术领域

本实用新型属于土木工程、振动控制技术领域，具体涉及一种自复位线性摩擦阻尼装置。

背景技术

目前国内外关于结构减隔震系统的研究表明，减隔震装置能够有效地降低传输到结构中的地震惯性力，从而避免强震作用下结构的破坏。目前的减隔震装置主要有液压粘滞阻尼器，钢阻尼器，摩擦阻尼器等。液压粘滞阻尼器一般是速度相关型的，在近断层脉冲性地震作用下其适用性还有待于进一步的研究；钢阻尼器利用钢材的反复屈服来耗散能量，但其位移适应性较差，且地震后不能实现自我复位；摩擦阻尼器耗能明显，可提供较大的附加阻尼，且荷载大小和频率对其性能影响不大，但以往的摩擦阻尼器只能提供恒定的正压力，且保持长时间的静接触，会产生冷凝结，从而造成期望的摩擦系数不能保证，同时震后无法实现自我复位。

本实用新型为了克服目前摩擦阻尼器的不足，提出了一种兼具耗能和自复位能力的线性摩擦阻尼装置。该装置可以预设自由程，当相对位移超过自由程，摩擦板才被逐渐压紧，从而实现耗能；而当其恢复到自由程段摩擦力恢复为零，且该装置由于弹簧的强大刚度可实现强震后结构的自我复位。

发明内容

为了实现耗能与自复位的目的，本实用新型提供了一种自复位线性摩擦阻尼装置，该装置在结构正常运营情况下不发挥作用，当强震发生时提供线性摩擦阻尼以实现耗能，地震后凭借弹簧的强大回复力实现结构的自我复位。

一种适用于结构减隔震的自复位线性摩擦阻尼装置，包括端板1、侧板2、滑块系统和导引系统，两个端板１和两个侧板２两两连接，构成框架系统，导引系统由导引杆5、导引系统挡板6和弹簧４组成，其中：导引杆５的两端分别连接两个端板1，两个弹簧４分别位于导引杆５的两端，且两个弹簧４的一端分别与相应的端板1相连，另一端连接导引系统挡板６；滑块系统位于两个导引系统挡板６之间；所述滑块系统由滑块7、滑块系统挡板8、钢滚珠9、滑动系统摩擦板10和侧向挡板11组成，所述滑块７为立方体结构，其前后两侧分别设有侧向挡板，左右两侧分别设有滑动系统挡板，滑块７上对称布置有４对弯管，所述每对弯管内均设有钢滚珠９，每对弯管的两端均伸出于滑块７的侧面，同一侧面上伸出的四个弯管一端分别连接滑块系统挡板８，相邻的一侧面上伸出的四个弯管一端分别连接侧向挡板11，所述侧向挡板11上设有滑动系统摩擦板10，所述侧板２内壁上设有侧壁摩擦板３，当滑动系统相对导引系统发生轴向位移，且当轴向位移超过相应的自由长度时，滑块系统挡板8与导引系统挡板6开始贴紧，并开始压缩弹簧4；此时弹簧4的作用力将等大反向地通过钢滚珠９传给滑动系统摩擦板10，从而使得侧向挡板11发生侧向位移；侧向位移将促使滑动系统摩擦板10与侧壁摩擦板3贴紧，从而给侧壁摩擦板3施加一个线性增长的正压力，从而实现摩擦耗能。

本实用新型中，所述滑动系统与上部结构锚固，导引系统与下部结构锚固。

可以通过调整自由区间长度，弹簧的刚度及摩擦系数来调节该系统的本构曲线，从而满足具体工程结构的减隔震设计。

本实用新型的优势在于正常情况下该系统不发挥作用，即不干扰结构的正常运营；在强震发生时，该系统可提供线性摩擦阻尼，从而耗散地震力，起到保护结构免遭破坏的目的；在地震结束后，依靠弹簧的强大回复力迫使结构实现自我复位。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进行进一步的说明。

图1是自复位线性摩擦阻尼装置的一般示意图。

图2是自复位线性摩擦阻尼装置的俯视图。

图3是该装置滑动系统剖面示意图。

图4是该装置的弹簧力与位移关系示意图。

图5是该装置的摩擦力与位移关系示意图。

图中1为端板，2为侧板，3为侧壁摩擦板，4为弹簧，5为导引杆，6为导引系统挡板，7为滑块，8为滑动系统挡板，9为钢滚珠，10为滑动系统摩擦板，11为侧向挡板，12为轴向位移，13为侧向位移。

具体实施方式

实施例１：在图1、2、3中的自复位线性摩擦阻尼装置，由导引系统与滑动系统组成。其中导引系统包括端板1、侧板2、侧壁摩擦板3、弹簧4、导引杆5及挡板6；而滑动系统由滑动块7、挡板8、钢滚珠9、侧向挡板11及摩擦板10组成。其中滑动系统与上部结构锚固，导引系统与下部结构锚固。

导引系统中两个端板1和两个侧板2两两连接，构成框架系统，导引杆5的两端分别连接两个端板1。两个弹簧4分别位于导引杆5的两端，且两个弹簧4的一端分别与相应的端板1相连，另一端连接导引系统挡板6；滑块系统位于两个导引系统挡板6之间，滑块前后两侧分别设有侧向挡板8，左右两侧分别设有滑动系统挡板11，滑块7上对称布置有4对弯管，每对弯管内设有钢滚珠9，每对弯管的两端均伸出于滑块7的侧面，同一侧面上伸出的四个弯管一端分别连接滑块系统挡板8，相邻的一侧面上伸出的四个弯管一端分别连接侧向挡板11。

结合图1、 2、3对自复位线性摩擦阻尼装置在结构上的应用进行说明。当滑动系统相对导引系统发生如图2所示的轴向位移12，且当轴向位移12超过相应的自由长度时，滑动系统挡板8与导引系统挡板6开始贴紧，开始压缩弹簧4；此时弹簧4的作用力将等大反向地传给侧向挡块10，这是通过钢滚珠9进行传递，从而使得侧向挡板11发生位移13；位移13将促使滑动系统摩擦板10与侧壁摩擦板3贴紧，从而给侧壁摩擦板3施加一个线性增长的正压力，从而实现摩擦耗能；当滑动系统相对导引系统发生与轴向位移12反向的相对位移时，弹簧4开始逐渐恢复形变，在此过程中弹簧4受的力线性减小，从而作用在侧壁摩擦板3的正压力也线性减小，但仍在摩擦耗能，直到弹簧4恢复到原长，侧向挡板11与侧板2也脱离开来，从而作用在侧板2上的正压力也恢复到零；以后的运动将重复上述过程，在弹簧4压缩过程中弹簧4提供的回复力远远大于两侧的摩阻力，因此该系统具有很好的自复位能力。

图4、5为上述运动过程中弹簧4的力与位移关系及摩擦力与其位移关系示意图。从图4、5可以看出，当相对位移12大于自由长度，弹簧发生形变，且提供了一个回复力，此时摩擦部位进行滞回耗能阶段，摩擦力的路径为o-a-b-c-o-d-e-f-o,且其理论滞回环为对称于y轴的两个三角形。可见该装置具有很好的耗能与自复位能力。

应当理解，在不脱离本实用新型的范围内，可以对上述装置和应用例进行多种改变，即可以对其滑动系统外形进行修改，更换缓冲构件及摩擦构件等。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (2)

1.一种适用于结构减隔震的自复位线性摩擦阻尼装置，包括端板(1)、侧板(2)、滑块系统和导引系统，两个端板(1)和两个侧板(2)两两连接，构成框架系统，导引系统由导引杆(5)、导引系统挡板(6)和弹簧(4)组成，其中：导引杆(5)的两端分别连接两个端板(1)，两个弹簧(4)分别位于导引杆(5)的两端，且两个弹簧(4)的一端分别与相应的端板(1)相连，另一端连接导引系统挡板(6)，滑块系统位于两个导引系统挡板(6)之间；所述滑块系统由滑块(7)、滑块系统挡板(8)、钢滚珠(9)、滑动系统摩擦板(10)和侧向挡板(11)组成，所述滑块(7)为立方体结构，其前后两侧分别设有侧向挡板，左右两侧分别设有滑动系统挡板，滑块(7)上对称布置有４对弯管，所述每对弯管内均设有钢滚珠(9)，每对弯管的两端均伸出于滑块(7)的侧面，同一侧面上伸出的四个弯管一端分别连接滑块系统挡板(8)，相邻的一侧面上伸出的四个弯管一端分别连接侧向挡板(11)，所述侧向挡板(11)上设有滑动系统摩擦板(10)，所述侧板(2)内壁上设有侧壁摩擦板(3)，当滑动系统相对导引系统发生轴向位移，且当轴向位移超过相应的自由长度时，滑块系统挡板(8)与导引系统挡板(6)开始贴紧，并开始压缩弹簧(4)；此时弹簧(4)的作用力将等大反向地通过钢滚珠９传给滑动系统摩擦板(10)，从而使得侧向挡板(11)发生侧向位移；侧向位移将促使滑动系统摩擦板(10)与侧壁摩擦板(3)贴紧，给侧壁摩擦板(3)施加一个线性增长的正压力，从而实现摩擦耗能。

2.根据权利要求1所述的自复位线性摩擦阻尼装置，其特征在于所述滑动系统与上部结构锚固，导引系统与下部结构锚固。