CN207740383U - 速度阻尼器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种速度阻尼器，其缸体的内腔在轴向被分隔体分割成第一腔体和第二腔体，分隔体上开有中心过孔；所述活塞则包括位于第一腔体内的第一活塞和位于第二腔体内的第二活塞；所述活塞杆则包括连接在第一活塞上的第一活塞杆和连接在第二活塞上的第二活塞杆，第一活塞与第一活塞杆间具有给定连接强度；其中，第二腔体直径大于第一腔体直径；第一活塞杆穿出缸体而与相应的桥梁支座连接；在第一活塞的工作行程内，第一活塞杆与第二活塞杆脱开，并在第一活塞到达第二腔体所在侧止点时在中心过孔内与第二活塞杆接合。依据本实用新型能够满足较小振动缓冲又能满足相对较大振动缓冲。

Description

速度阻尼器

技术领域

本实用新型涉及一种速度阻尼器，是一种用在桥梁支座上的速度阻尼器。

背景技术

速度阻尼器通常与桥梁支座配合使用，现有速度阻尼器的结构为在一个专用的油缸内，注入以有机硅为基础的黏性液体为传力介质（记为阻尼介质），油缸壁与活塞之间留有间隙，或者活塞上开有阻尼孔，用于黏性液体的流过，由于黏性液体的内摩擦系数比较大，基于其流动阻尼产生耗能。进而，当速度阻尼器受到外载荷冲击时，活塞杆在液体缸内带动活塞运动，阻尼介质在液压缸的基于活塞的两个分隔腔体间流动，黏性液体的内摩擦和边界摩擦产生阻尼。这个过程把活塞的机械能转变为热能，起到一定的耗能。

现有速度阻尼器普遍是单级耗能，对例如重型车辆通过时所产生的振动具有比较好的减震效果，但对于一些构造地震等所产生的破坏性振动，其保护作用相对有限。

中国专利文献CN106838099A提出了一种变参数的粘滞阻尼器，其可以根据阻尼阀速度的变化而自动的调整阻尼系数和速度指数。首先其基本结构仍然基于活塞结构来实现阻尼，在活塞上设有阻尼阀，阻尼阀的开度基于对速度的响应而产生变化，从而具有比较强的对各种级别振动的适应能力。不过其本质上仍然是单活塞结构，尽管具有对各种速度较好的适应性，但其工作行程的限制导致其应用仍然会受到一些限制。

中国专利文献CN1916288A公开了一种基于并列使用流体阻尼器和MR阻尼器的方式，来抑制列车制动和列车行走所引起的桥梁主梁的纵向振动反应。该种结构对于振动相对较小时效果较好，但对于例如地震等，短时间内可能具有较大纵向振幅的场景时，由于并列使用，整体行程相对于单种阻尼方式不变，所起到的作用并不大。

中国专利文献CN205155007U采用了在缸体内设置预应力弹簧的方式来实现粘滞阻尼器的自动复位，其中的预应力弹簧在活塞运动过程中也能起到一定的耗能作用，其本质上也属于复合耗能，只不过预应力弹簧产生变形所产生的蓄能作用比较有限，所起主要作用也变成了用于活塞复位。复合的耗能结构可以在较短的工作行程内实现较大的耗能效果，也因此会增加例如活塞杆的瞬间载荷。并且复合耗能中其辅助作用的耗能部分往往作用不是很大，目前还没有比粘滞阻尼更好的阻尼装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种能够满足较小振动缓冲又能满足相对较大振动缓冲的速度阻尼器。

依据本实用新型的实施例提供一种速度阻尼器，包括缸体和设置在缸体内并具有轴向阻尼孔的活塞，以及连接在活塞上的活塞杆，缸体的内腔在轴向被分隔体分割成第一腔体和第二腔体，分隔体上开有中心过孔；

所述活塞则包括位于第一腔体内的第一活塞和位于第二腔体内的第二活塞；

所述活塞杆则包括连接在第一活塞上的第一活塞杆和连接在第二活塞上的第二活塞杆，第一活塞与第一活塞杆间具有给定连接强度；

其中，第二腔体直径大于第一腔体直径；

第一活塞杆穿出缸体而与相应的桥梁支座连接；

在第一活塞的工作行程内，第一活塞杆与第二活塞杆脱开，并在第一活塞到达第二腔体所在侧止点时在中心过孔内与第二活塞杆接合。

上述速度阻尼器，可选地，至少在第一活塞的工作行程内，第一活塞杆与中心过孔处于接合状态。

可选地，第一活塞杆与第二活塞杆接合的一端设有锥形孔，相应地，第二活塞杆在相应端设有与锥形孔接合的锥形头。

可选地，第一活塞杆在径向设有与第一活塞连接的连接销。

可选地，第一活塞杆用于与第一活塞连接的杆段具有轴向分布的齿型连接结构。

可选地，缸体为两个半圆壳体的组配结构；

两个半圆壳体间基于两个半圆壳体接合面法向的螺栓组紧固连接。

可选地，第二活塞直径是第一活塞直径的1.2~1.8倍。

可选地，阻尼孔在活塞上环形阵列，环形阵列的直径为活塞直径的四分之三。

可选地，阻尼孔的个数为12个。

可选地，所述阻尼孔的主体为柱面孔，两端为锥孔；

其中，锥孔的锥度为1:1~1:3。

依据本实用新型的实施例，将一个缸体内腔体通过带有中心过孔的分隔体分隔成两个腔体，其中一个腔体内设置第一活塞，另一个腔体内设置第二活塞，所对应的第一活塞杆和第二活塞杆在第一活塞的工作行程内脱开，从而在振动较小的状态下，仅第一腔体和第一活塞形成的阻尼起作用。当强震来临时，第一活塞运动到止点位仍不能完全耗能完毕，此时，第一活塞与第一活塞杆的连接基于止点处的剪切而失效，第一活塞杆过行程而与第二活塞杆接合，第二活塞和第二腔体形成的阻尼开始起作用。以上涉及三个阻尼环节，并且第二活塞大于第一活塞，可以形成较大的阻尼，能够起到良好减震作用。以上可见，基于本实用新型的速度阻尼器可以满足较小振动时的阻尼，也能够满足相对较大的振动时的阻尼。

附图说明

图1为依据本实用新型的一种速度阻尼器的主剖结构示意图。

图2为图1的A部放大图。

图3为活塞的侧面结构示意图。

图4为阻尼孔结构示意图。

1.万向球铰，2.第一活塞杆，3.第一腔体，4.第一阻尼板，5.过孔，6.第一腔体，7.第二阻尼块，8.第二活塞杆，9.缸体，10.连接螺栓，11.连接销，12.齿型连接结构，13.阻尼孔，14.连接孔。

具体实施方式

参照说明书附图1的一种速度阻尼器，大致是其使用状态时的结构图，用于在水平方向上对桥梁支座或者桥梁支座所连接的两个存在水平方向相对运动的部件间的缓冲，或者说阻尼。

图1中的万向球铰1，以及图中速度阻尼器右端的连接部分用于速度阻尼器在桥梁支座上的装配。

与常规的速度阻尼器相同，基于本实用新型实施例的速度阻尼器大致也具有液压缸结构，只不过其所使用媒质普遍是黏度相对比较大的黏性液体，同时，区别于常规的液压缸，速度阻尼器的活塞上普遍开有阻尼孔13，在活塞受作动而运行时，阻尼物质通过阻尼孔13进入到活塞运行方向的相反侧而产生粘滞作用，即阻尼。

对于速度阻尼器，其缸体9大致是柱面缸，其可以是两端具有端盖中部设有分隔体的管状体，加工时，从两端进行加工，在给定的位置留出分隔体，关于分隔体可见于图1，即开有过孔5的部分。

为了减轻泄漏，缸体9可以采用两个半圆柱体密封结合的结构，可以省略端盖，可以减少端部的泄漏点，而在两个半圆柱体剖分的面上因没有直接的活动部件，而可以采用密封级别比较高的密封结构，不容易产生泄露。

两个半圆柱实质是半圆柱壳体结构，两个半圆柱壳体通过垂直于两者接合面的螺栓组配合密封件进行连接。

图1中，过孔5为适配活塞杆的中心过孔，所涉及“中心”过缸体9的轴线或者说在缸体9的轴线上。

将两个活塞配置成两套阻尼结构，记为第一阻尼结构和第二阻尼结构，其中第一阻尼结构先起作用，第二阻尼结构后起作用。需要说明的是，这不代表着只有两个阻尼结构基于阻尼而产生阻尼作用，图中，为满足第二阻尼结构起作用，需要作为第一活塞的第一阻尼板4向图中右端运行到止点后，第一活塞杆2还能继续右行。此时第一阻尼板4与第一活塞杆2之间初始的连接结构被破坏，破坏需要消耗一定的能量。在初始的连接结构被破坏后，第一活塞杆2与第一阻尼板4间还会存在摩擦，即第一阻尼板4的连接孔14与第一活塞杆2间还可以产生摩擦阻尼。

在图1中部分第一活塞杆2和部分第二活塞杆8导引于过孔5，由于阻尼介质黏度很大，在两活塞杆被可靠导引的条件下，活塞杆与过孔5的间隙很小，不会产生阻尼介质在第一腔体3和第二腔体6间的泄露。

进而，关于第一阻尼板4，其在第一活塞杆2上的装配必然具有相应的连接强度，该连接强度基于机械设计可以被有效控制，从而可以根据耗能条件，设计给定的连接强度，当第一阻尼板4运行到图中右止点时，受进一步的第一活塞杆2推动，可能导致第一阻尼板4与第一活塞杆2间的初始连接被破坏。

进而，第一活塞杆2进一步右行而与第二活塞杆8接合，实现力的传递，此时第二活塞，即图1中所示的第二阻尼板7开始右行，阻尼介质从第二阻尼板7的右侧通过阻尼孔13进入到第二阻尼板7的左侧产生阻尼，进入阻尼的第二阶段。记第一阻尼板4单独起作用的阶段为第一阶段。

在阻尼的第二阶段，即便是第一阻尼板4与第二阻尼板7大小相同，第二阶段所产生的阻尼也比第一阶段大。在优选的实施例中，第二腔体6直径大于第一腔体3直径，第二阻尼板7具有更大的承压面积。

为实现第一阶段到第二阶段的转换，如图1所示，需要在第一阶段第一活塞杆2与第二活塞杆8脱开，在第一阶段，速度阻尼器主要用于对小振动产生阻尼。

在第一阶段，第一活塞杆2和第二活塞杆8至少其一与过孔5存在着接合状态，从而可以避免阻尼介质从第一腔体3进入第二腔体6。

在第一阶段，优选的状态是，第一活塞杆2始终与过孔5存在着接合状态，形成动密封结构。

关于第一阶段到第二阶段的变换，需要在工作行程上自然承接，即第一活塞的第一行程与第二活塞的第二行程应是承接的，而第一活塞杆2的最大行程是第一行程和第二行程之和。

整体而言，第一阶段结束时，自然承接为第二行程，那么要求第一活塞杆2在第一行程在图1的右侧止点时恰好与第二活塞杆8接合。

关于第一活塞杆2与第二活塞杆8的接合，可以是端对端的端面接合，在优选的实施例中，为了提高接合的可靠性，如图1所示，第一活塞杆2与第二活塞杆8接合的一端设有锥形孔，相应地，第二活塞杆8在相应端设有与锥形孔接合的锥形头。

显而易见的是，锥形头与锥形孔的锥度相同，且锥形头的顶面与锥形孔的孔底接合时，锥形头的锥面与锥形孔的锥面和恰好接合，避免产生锥形孔的胀形。

在图2中，第一活塞杆2在径向设有与第一活塞（图中所示的第一阻尼板4）连接的连接销11。

为了方便连接销11的穿设，第一活塞上需要开径向孔。

此外，如图2所示，第一活塞杆2用于与第一活塞连接的杆段具有轴向分布的齿型连接结构12，在例如连接销11以及例如齿型连接结构12被破坏后，由于齿型的存在，其还会产生较大的摩擦阻尼。

此外，对于齿型可以单独设置在连接孔14上，而在相对应的活塞杆上不再设置。

关于两个活塞的大小，如图1所示，作为第二活塞的第二阻尼板7明显比第一活塞大，也就是说当需要第二阶段起作用时，表明可能桥梁受到了比较大的冲击，而不是单纯的车辆刹车等所产生的轻微的振动，需要更大的阻尼。

考虑到在第二阶段起作用时，第一活塞与第一活塞杆2间还存在着作用，为了使整体结构趋于紧凑，第二活塞也不易过大，优选地，第二活塞直径是第一活塞直径的1.2~1.8倍。

关于阻尼孔13，其产生阻尼的作用，经发明人研究发现，除了其开孔率和开孔大小外，还跟阻尼孔13的分布有关，阻尼孔偏置在活塞的离心侧，可以产生更好的阻尼效果。

在优选的实施例中，阻尼孔13在活塞上环形阵列，环形阵列的直径为活塞直径的四分之三最佳，可以获得较好的开孔率控制。

进一步优选地，阻尼孔的个数为12个。

此外，目前阻尼孔13普遍是圆孔，圆孔开孔工艺简单，一般使用排钻可以一次成型，但阻尼效果的发挥有限。

在图4所示的结构中，所述阻尼孔13的主体为柱面孔，两端为锥孔，可以产生比较好的边界摩擦效应，在不影响阻尼介质流速的条件下，阻尼效果有相对较高的提升。

图中，锥孔的最大径为H，小径也是柱面孔的直径为h。优选地，第一阻尼板4上H取值为8，h取值4 mm，第二阻尼板7上H取值为4，h取值2 mm。

Claims (10)

1.一种速度阻尼器，包括缸体和设置在缸体内并具有轴向阻尼孔的活塞，以及连接在活塞上的活塞杆，其特征在于，缸体的内腔在轴向被分隔体分割成第一腔体和第二腔体，分隔体上开有中心过孔；

所述活塞则包括位于第一腔体内的第一活塞和位于第二腔体内的第二活塞；

所述活塞杆则包括连接在第一活塞上的第一活塞杆和连接在第二活塞上的第二活塞杆，第一活塞与第一活塞杆间具有给定连接强度；

其中，第二腔体直径大于第一腔体直径；

第一活塞杆穿出缸体而与相应的桥梁支座连接；

在第一活塞的工作行程内，第一活塞杆与第二活塞杆脱开，并在第一活塞到达第二腔体所在侧止点时在中心过孔内与第二活塞杆接合。

2.根据权利要求1所述的速度阻尼器，其特征在于，至少在第一活塞的工作行程内，第一活塞杆与中心过孔处于接合状态。

3.根据权利要求1或2所述的速度阻尼器，其特征在于，第一活塞杆与第二活塞杆接合的一端设有锥形孔，相应地，第二活塞杆在相应端设有与锥形孔接合的锥形头。

4.根据权利要求1所述的速度阻尼器，其特征在于，第一活塞杆在径向设有与第一活塞连接的连接销。

5.根据权利要求4所述的速度阻尼器，其特征在于，第一活塞杆用于与第一活塞连接的杆段具有轴向分布的齿型连接结构。

6.根据权利要求1所述的速度阻尼器，其特征在于，缸体为两个半圆壳体的组配结构；

两个半圆壳体间基于两个半圆壳体接合面法向的螺栓组紧固连接。

7.根据权利要求1所述的速度阻尼器，其特征在于，第二活塞直径是第一活塞直径的1.2~1.8倍。

8.根据权利要求1所述的速度阻尼器，其特征在于，阻尼孔在活塞上环形阵列，环形阵列的直径为活塞直径的四分之三。

9.根据权利要求8所述的速度阻尼器，其特征在于，阻尼孔的个数为12个。

10.根据权利要求1、8或9所述的速度阻尼器，其特征在于，所述阻尼孔的主体为柱面孔，两端为锥孔；

其中，锥孔的锥度为1:1~1:3。