CN207660126U - 一种扭转式复合金属耗能减震器 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于减震技术领域，提供了一种扭转式复合金属耗能减震器，由外套筒和端盖通过螺栓连接构成了减震器的机架、传动螺杆上安装左旋转螺母和右旋螺母，左、右旋转螺母分别通过推力轴承进行轴向定位，使得左旋转螺母、右旋转螺母只能转动不能轴向移动，受扭构件两端的径向凸起物卡入左、右旋转螺母的相应的凹槽中，并通过定位套筒进行轴向固定，使得受扭构件在变形过程中两端的径向凸起物不会发生脱落，保证受扭构件在变形过程中形状不变，同时也对推力轴承以及左、右旋螺母进行轴向定位，连接杆与传动螺杆连接作为输出端；受扭构件在塑形变形过程中会始终保持其圆柱形几何形状，保证了采用圆柱形金属耗能构件迟滞回线具有良好的重复性。

Description

一种扭转式复合金属耗能减震器

技术领域

本实用新型属于减震抗震技术领域，提供了一种扭转式复合金属耗能减震器。

背景技术

在建筑结构中安装耗能减震器是结构减震抗震的一个十分有效手段。其工作原理是在结构上选择一些特定的位置安装耗能减震器，利用结构在地震或强风荷载作用下结构上两点之间产生的相对位移，驱动耗能减震器消耗结构震动所产生的能量，达到减震和吸振的目的，可有效地保护建筑结构，减小建筑由地震或强风作用引起的破坏，提高建筑结构的使用安全性。

目前减震器的主要类型有两种，一种类型是摩擦耗能减震器，另一种类型是金属耗能减震器，而金属耗能减震器利用容易产生塑形变形的软钢为耗能材料，利用其塑形变形而消耗的能量，一般而言构件产生塑形变形其几何形状要发生变化，就会导致金属耗能减震器的迟滞回线在循环过程中也发生变化，减震器的迟滞回线重复性差、性能稳定不够。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种扭转式复合金属耗能减震器，旨在解决金属耗能减震器变形耗能构件产生塑形变形其几何形状要发生变化，就会导致金属耗能减震器的迟滞回线在循环过程中也发生变化，减震器的迟滞回线重复性差的问题。

本实用新型是这样实现的，一种扭转式复合金属耗能减震器，所述减震器包括：

机架，包括：外套筒，远离开口端的一端向外凸起形成容纳腔；端盖，与外套筒开口端固定连接，端盖上设有通孔；

传动螺杆，贯穿端盖的通孔插入容纳腔内，容纳腔及端盖的通孔均与传动螺杆滑动连接；

扭动机构，设于机架内部，包括：

内套筒，内侧壁紧贴传动螺杆的外侧壁设置；

设有凹槽的左旋转螺母和右旋转螺母，贯穿传动螺杆分别固定于内套筒的两端，内侧壁与传动螺杆外侧壁螺纹连接，外侧壁与外套筒外侧壁转动连接；

设有通孔的圆柱形受扭构件，内侧壁紧贴内套筒的外侧壁，两端分别设有径向凸起物，两端的径向凸起物分别与左旋螺母的凹槽及右旋螺母的凹槽相适配；

定位套筒，卡设于受扭构件两端的径向凸起物之间，内侧壁紧贴圆柱形受扭构件的外侧壁，外侧壁与外套筒内侧壁转动连接。

进一步的，圆柱形受扭构件采用软钢材料制成。

进一步的，机架内部包括：

推力轴承，设于左旋螺母及右旋螺母与定位套筒交接处，以及左旋螺母和右旋螺母与机架两端面的接处。

进一步的，在左旋螺母及右旋螺母与定位套筒交接处、在左旋螺母及右旋螺母与机架两端面的交接处均设有至少两个推力轴承。

进一步的，受扭构件的两端分别设有4个径向凸起物。

进一步的，所述减震器还包括：

两连接杆，一连接杆设于传动螺杆靠近端盖的一端，并与传动螺杆固定连接；另一连接杆设于容纳腔延伸方位的底部。

本实用新型实施例提供的减震取暖器具有如下有益效果：

1.将建筑物两点之间的线移动转变为角位移，实现金属塑形变形耗能，此外，螺旋副(左旋转螺母、右旋转螺母的传动螺杆螺纹配合)的摩擦也消耗一部分能量；

2.通过传动螺杆驱动左、右旋螺母的减震器结构设计，使得减震器在工作过程中作用在螺杆上的双力偶矩互相抵消，减震器的输入输出构件总体不受扭矩作用；

3.采用软金属圆环形受扭构件塑形变形实现金属耗能，由于受扭构件横截面上任一点匀为纯剪切应力状态，发生塑性变形时体积不发生改变而仅仅发生形状的改变，这样圆柱形受扭构件在塑形变形过程中会始终保持其圆柱形几何形状，这样就保证了采用圆柱形金属耗能构件的减震器，其迟滞回线具有良好的重复性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的扭转式复合金属耗能减震器的剖视图；

图2为本实用新型实施例提供的受扭构件沿轴向的剖视图；

图3为本实用新型实施例提供的受扭构建的左视图；

1.连接杆、2.销钉、3.传动螺杆、4.端盖、5.螺母、6.螺栓、7.右旋螺母、8.受扭构件、9.径向凸起物、10.定位套筒、11.推力轴承、12.左旋螺母、13.外套筒、14.内套筒。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1为本实用新型实施例提供的扭转式复合金属耗能减震器的剖视图，为了便于说明，仅示出与本实用新型实施例相关的部分。

该减震器包括：

机架，包括：外套筒13，远离开口端的一端向外凸起形成容纳腔；端盖4，与外套筒13开口端固定连接，端盖4上设有通孔，例如通过螺栓6与螺母5的配合实现端盖4与外套筒13的固定；

传动螺杆3，贯穿端盖4的通孔插入容纳腔内，容纳腔及端盖4的通孔均与传动螺杆3滑动连接；

扭动机构，设于机架内部，包括：

内套筒14，内侧壁紧贴传动螺杆3的外侧壁设置；

设有凹槽的左旋螺母12和右旋螺母7，贯穿传动螺杆3分别固定于内套筒14的两端，左旋螺母12和右旋螺母7的内侧壁与传动螺杆3外侧壁螺纹连接，外侧壁与外套筒13内侧壁转动连接，；

设有通孔的圆柱形受扭构件8，受扭构件8的内侧壁紧贴内套筒14的外侧壁，且在受扭构件8的两端分别设有径向凸起物9，两端的径向凸起物9分别与左旋螺母12的凹槽及右旋螺母7的凹槽相适配；

定位套筒10，为双瓣瓦片式结构，卡设于受扭构件8两端的径向凸起物9之间，定位套筒10的内侧壁紧贴圆柱形受扭构件8的外侧壁，定位套筒10的外侧壁与外套筒13内侧壁转动连接，

该减震器还包括：

两连接杆1，一连接杆设于传动螺杆3靠近端盖的一端，并与传动螺杆3固定连接，例如通过销钉2实现连接杆1和传动螺杆3的固定，另一连接杆设于容纳腔延伸方位的底部。

在本实用新型实施例中，圆柱形受扭构件采用软钢材料制成，软钢材料的塑性性能良好；

在本实用新型实施例中，受扭构件的两端分别设有4个径向凸起物，其如图2和图3所示，图2为本实用新型实施例提供的受扭构件沿轴向的剖视图，图3为本实用新型实施例提供的受扭构件的左视图。

在本实用新型实施例中，机架内部还包括：

推力轴承11，设于左旋螺母12及右旋螺母7与定位套筒10交接处，以及左旋螺母12和右旋螺母7与机架两端面的接处，机架两端面是指端盖4所在面、及机架内部与端盖4面相对的面；且在左旋螺母12及右旋螺母7与定位套筒10交接处、在左旋螺母12及右旋螺母7与机架两端面的交接处均设有至少两个推力轴承11。

上述推力轴承11用于对左旋螺母12及右旋螺母7进行轴向定位，推力轴承11由一般滚动体、保持架及推力环组成。

外套筒14和端盖4通过螺栓5连接成一个整体，构成了减震器的机架，传动螺杆3安装两个旋向不同左旋螺母12和右旋螺母7，左旋螺母12和右旋螺母7分别通过四个推力轴承11进行轴向定位，使得左旋螺母12、右旋螺母7只能转动不能轴向移动。受扭构件8两端的径向凸起物9卡入左右旋转螺母(12、7)的相应的凹槽中，并通过定位套筒10进行轴向固定，使得受扭构件8在变形过程中两端的径向凸起物9不会发生脱落，保证受扭构件8在变形过程中形状不变，同时也对推力轴承11以及左旋螺母12、右旋螺母6进行轴向定位，连接杆1通过销钉2与传动螺杆3连接，作为减震器的一个输出端；一个传动螺杆3驱动左旋螺母12、右旋螺母7的结构设计，使得减震器在工作过程中作用在传动螺杆3上的双力偶矩互相抵消，传动螺杆3输出端不受扭矩作用。

减震器工作过程的定量关系如下：

当减震器连接到建筑结构两点之间，由于结构振动使得两点之间产生相对位移，减震器受到轴向拉力或压力作用，左旋螺母左旋，右旋螺母右旋，安装在螺母端部的软金属受扭构件产生相对角位移而塑形变形消耗能量。减震器的轴向位移Δ与两螺母相对转角之间关系为

式中t为螺杆螺纹的导程。

根据能量守恒，减震器的所消耗的功W等于螺旋副消耗的摩擦功W₁和受扭构件由于塑形变形消耗的塑形变形功W₂之和。螺旋副消耗的摩擦功W₁可表达为

式中α为螺旋的导程角，ρ_v为螺旋副的当量摩擦角，F_a为减震器的轴向力，η为螺旋副的传动效率另一方面，塑形变形功W₂可表示为

式中τ_s为受扭构件材料的剪切屈服极限，D,d为受扭构件的外径和内经，两螺母相对转角。

本实用新型实施例提供的耗能减震器具有如下有益效果：

1.将建筑物两点之间的线移动转变为角位移，实现金属塑形变形耗能，此外，螺旋副(左旋转螺母、右旋转螺母的传动螺杆螺纹配合)的摩擦也消耗一部分能量；

2.通过传动螺杆驱动左、右旋螺母的减震器结构设计，使得减震器在工作过程中作用在螺杆上的双力偶矩互相抵消，减震器的输入输出构件不受扭矩作用；

3.采用软金属圆环形受扭构件塑形变形实现金属耗能，由于受扭构件横截面上任一点匀为纯剪切应力状态，发生塑性变形时体积不发生改变而仅仅发生形状的改变，这样圆柱形受扭构件在塑形变形过程中会始终保持其圆柱形几何形状，这样就保证了采用圆柱形金属耗能构件的减震器，其迟滞回线具有良好的重复性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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之内。

Claims (6)

1.一种扭转式复合金属耗能减震器，其特征在于，所述减震器包括：

机架，包括：外套筒，远离开口端的一端向外凸起形成容纳腔；端盖，与外套筒开口端固定连接，端盖上设有通孔；

传动螺杆，贯穿端盖的通孔插入容纳腔内，容纳腔及端盖的通孔均与传动螺杆滑动连接；

扭动机构，设于机架内部，包括：

内套筒，内侧壁紧贴传动螺杆的外侧壁设置；

设有凹槽的左旋转螺母和右旋转螺母，贯穿传动螺杆分别固定于内套筒的两端，内侧壁与传动螺杆外侧壁螺纹连接，外侧壁与外套筒外侧壁转动连接；

设有通孔的圆柱形受扭构件，内侧壁紧贴内套筒的外侧壁，两端分别设有径向凸起物，两端的径向凸起物分别与左旋螺母的凹槽及右旋螺母的凹槽相适配；

定位套筒，卡设于受扭构件两端的径向凸起物之间，内侧壁紧贴圆柱形受扭构件的外侧壁，外侧壁与外套筒内侧壁转动连接。

2.如权利要求1所述的扭转式复合金属耗能减震器，其特征在于，圆柱形受扭构件采用软钢材料制成。

3.如权利要求1或2所述的扭转式复合金属耗能减震器，其特征在于，机架内部包括：

推力轴承，设于左旋螺母及右旋螺母与定位套筒交接处，以及左旋螺母和右旋螺母与机架两端面的接处。

4.如权利要求1或2所述的扭转式复合金属耗能减震器，其特征在于，在左旋螺母及右旋螺母与定位套筒交接处、在左旋螺母及右旋螺母与机架两端面的交接处均设有至少两个推力轴承。

5.如权利要求1或2所述的扭转式复合金属耗能减震器，其特征在于，受扭构件的两端分别设有4个径向凸起物。

6.如权利要求1所述的扭转式复合金属耗能减震器，其特征在于，所述减震器包括：

两连接杆，一连接杆设于传动螺杆靠近端盖的一端，并与传动螺杆固定连接；另一连接杆设于容纳腔延伸方位的底部。