CN220521641U - 一种无预紧力变摩擦阻尼器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种无预紧力变摩擦阻尼器，包括套筒，套筒内部转动安装有滚珠螺母，滚珠螺母的两端均固定安装有旋转摩擦飞轮，滚珠螺母上安装有与其配合连接的滚珠丝杠，滚珠丝杠的两端分别固定连接有与套筒滑动连接的第一轴杆和第二轴杆，套筒内部在滚珠螺母的两侧分别设有套装在第一轴杆上的第一变压力摩擦组件和套装在第二轴杆上的第二变压力摩擦组件。该阻尼器通过压缩第一变压力摩擦组件或第二变压力摩擦组件对旋转摩擦飞轮提供正压力，使得摩擦力可随着地震动强度的增大而增大，进而实现摩擦力可变的目标，既保证了在发挥工作时能够提供较大的预紧力，又能避免旋转摩擦飞轮长期处于预紧状态。

Description

一种无预紧力变摩擦阻尼器

技术领域

本实用新型涉及土木工程抗震技术领域，尤其是涉及一种无预紧力变摩擦阻尼器。

背景技术

消能减震结构是指在建筑中安装消能减震装置(如金属阻尼器、摩擦阻尼器等)，通过消能减震装置的相对变形来耗散输入结构的地震能量，以减小主体结构的地震反应，从而避免结构产生破坏或倒塌，达到减震控制的目的，一般通过安装摩擦阻尼器用于装配式建筑中。传统摩擦阻尼器的恢复力与其所施加的预紧力成正比关系，传统的摩擦阻尼器都是长期对摩擦片提供预紧力，以保证耗能效果，如果对摩擦片施加的预紧力不够，则无法保证摩擦耗能效果。而实际工程中预紧力施加装置无法施加足够大的预紧力，因此传统摩擦阻尼器受限于预紧力的大小，在高烈度地震作用下无法充分发挥摩擦耗能能力。地震时一般会伴随着大脉冲效应，这往往会使得结构突然产生很大位移或者变形，这就需要减震装置既能够满足大行程要求，又能满足出力与装置位移成正比关系。当装置位移能够满足条件，而力不能满足时，结构还是不能够很好得到保护。传统的摩擦阻尼器，其出力是与对摩擦片的正压力相关的，同时由于对摩擦片所施加的正压力，在实际中是不变的。这种出力恒定的摩擦阻尼器，位移基本上没有问题，其出力无法随着位移增大而增大。同时，在长期预紧力作用下摩擦材料容易出现冷粘结、冷凝固现象和预紧力施加装置松弛等问题，从而影响传统摩擦阻尼器在实际工程上的应用与推广，“《摩擦阻尼器冷凝结综述》-涂田刚、赵露、丁孙玮”中具体描述了现有的摩擦阻尼器的结构及容易产生冷凝结的原因。因此，迫切需要研发具备无需预紧力、摩擦力可变、适于工程应用的新型摩擦阻尼器。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种无预紧力变摩擦阻尼器，使摩擦力能够随地震强度的增大而增大，实现摩擦力可变的目标。

本实用新型提供了一种无预紧力变摩擦阻尼器，包括套筒，所述套筒内部转动安装有与其同轴线设置的滚珠螺母，所述滚珠螺母的两端均固定安装有旋转摩擦飞轮，所述滚珠螺母上安装有与其配合连接的滚珠丝杠，所述滚珠丝杠的两端分别固定连接有与所述套筒滑动连接的第一轴杆和第二轴杆，所述套筒内部在所述滚珠螺母的两侧分别设有套装在所述第一轴杆上的第一变压力摩擦组件和套装在所述第二轴杆上的第二变压力摩擦组件，所述第一变压力摩擦组件和所述第二变压力摩擦组件分别与所述滚珠螺母两端的旋转摩擦飞轮抵接，所述第一轴杆远离所述滚珠丝杠的一端和所述套筒远离所述第一轴杆的一端均固定安装有连接耳。

进一步的，所述套筒包括第一连接筒和第二连接筒，所述第一连接筒与所述第二连接筒通过螺纹套接。

进一步的，所述第一连接筒内部靠近所述第二连接筒的一端固定有径向轴承，所述滚珠螺母通过所述径向轴承与所述第一连接筒转动连接。

进一步的，所述旋转摩擦飞轮包括飞轮本体和摩擦板，所述摩擦板固定安装在所述飞轮本体远离所述滚珠螺母的一侧。

进一步的，所述第一变压力摩擦组件包括第一轴套、第一弹簧和第一摩擦垫板，所述第一弹簧的两端分别与所述第一轴套和所述第一摩擦垫板固定连接，所述第一轴套套装在所述第一轴杆上，所述第一摩擦垫板套装在所述滚珠丝杠的外侧，所述第一摩擦垫板远离所述第一弹簧的一端与所述摩擦板抵接。

进一步的，所述第二变压力摩擦组件包括第二轴套、第二弹簧和第二摩擦垫板，所述第二弹簧的两端分别与所述第二轴套和所述第二摩擦垫板固定连接，所述第二轴套套装在所述第二轴杆上，所述第二摩擦垫板套装在所述滚珠丝杠的外侧，所述第二摩擦垫板远离所述第二弹簧的一端与所述摩擦板抵接。

进一步的，所述第一摩擦垫板远离所述第一弹簧的一侧和所述第二摩擦垫板远离所述第二弹簧的一侧均固定安装有与所述摩擦板抵接的摩擦垫片。

进一步的，所述第二连接筒内部设有导向槽，所述第二轴杆远离所述滚珠丝杠的一端与所述导向槽间隙配合。

进一步的，所述第一轴杆与所述滚珠丝杠之间和所述第二轴杆与所述滚珠丝杠之间均通过螺纹连接。

进一步的，所述摩擦板和所述摩擦垫片均由耐磨材料制成。

本实用新型的技术方案相对于现有技术的有益效果是：该阻尼器通过压缩第一变压力摩擦组件或第二变压力摩擦组件对旋转摩擦飞轮提供正压力，使得摩擦力可随着地震动强度的增大而增大，进而实现摩擦力可变的目标，既保证了在发挥工作时能够提供较大的预紧力，又能避免旋转摩擦飞轮长期处于预紧状态，从而避免了摩擦材料在长期预紧作用下出现的冷粘结、冷凝固以及预紧力松弛等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的整体结构剖视图；

图2为本实用新型实施例1中的结构放大图；

附图标记说明：1-套筒、101-第一连接筒、102-第二连接筒、103-导向槽、2-第一轴杆、3-滚珠螺母、4-滚珠丝杠、5-第二轴杆、6-第一摩擦垫板、7-第二摩擦垫板、8-第一弹簧、9-第二弹簧、10-第一轴套、11-第二轴套、12-径向轴承、13-飞轮本体、14-摩擦板、15-摩擦垫片、16-连接耳。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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所述特征。在本实用新型的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，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实用新型中的具体含义。

实施例1

如图1和图2所示，一种无预紧力变摩擦阻尼器，包括由第一连接筒101和第二连接筒102组合形成的套筒1，第一连接筒101与第二连接筒102通过螺纹套接固定，第一连接筒101内部靠近第二连接筒102的一端固定有径向轴承12，并通过径向轴承12转动安装有滚珠螺母3，滚珠螺母3与第一连接筒101同轴线设置；滚珠螺母3的两端均固定安装有旋转摩擦飞轮，其中旋转摩擦飞轮包括飞轮本体13和由钢、黄铜和石棉等耐磨材料制成的摩擦板14，飞轮本体13通过螺栓与滚珠螺母3固定连接，摩擦板14固定安装在飞轮本体13远离滚珠螺母3的一侧，具体的：飞轮本体13远离滚珠螺母3的一侧设有环形凹槽，摩擦板14通过螺纹连接的方式固定安装在凹槽内。

滚珠螺母3上安装有与其配合连接的滚珠丝杠4，滚珠丝杠4和滚珠螺母3均由不锈钢材料制成，滚珠丝杠4的两端分别固定连接有与第一连接筒101滑动连接的第一轴杆2和与第二连接筒102滑动连接的第二轴杆5，第一轴杆2与滚珠丝杠4之间和第二轴杆5与滚珠丝杠4之间均通过螺纹固定连接。第二连接筒102内部设有导向槽103，第二轴杆5远离滚珠丝杠4的一端与导向槽103间隙配合，工作时第二轴杆5可沿导向槽103滑动。第一轴杆2远离滚珠丝杠4的一端和第二连接筒102远离第一连接筒101的一端均固定安装有用于连接需要减震主体结构的连接耳16。

套筒1内部在滚珠螺母3的两侧分别设有套装在第一轴杆2上的第一变压力摩擦组件和套装在第二轴杆5上的第二变压力摩擦组件，第一变压力摩擦组件和第二变压力摩擦组件分别与滚珠螺母3两端的旋转摩擦飞轮抵接，具体的：第一变压力摩擦组件包括第一轴套10、第一弹簧8和第一摩擦垫板6，第一弹簧8的两端分别与第一轴套10和第一摩擦垫板6固定连接，第一轴套10套装在第一轴杆2上，第一摩擦垫板6套装在滚珠丝杠4的外侧且不与滚珠丝杠4接触，第一摩擦垫板6远离第一弹簧8的一端与摩擦板14抵接。第二变压力摩擦组件包括第二轴套11、第二弹簧9和第二摩擦垫板7，第二弹簧9的两端分别与第二轴套11和第二摩擦垫板7固定连接，第二轴套11套装在第二轴杆5上，第二摩擦垫板7套装在滚珠丝杠4的外侧，并且同样不与滚珠丝杠4接触，第二摩擦垫板7远离第二弹簧9的一端与摩擦板14抵接。其中：第一摩擦垫板6远离第一弹簧8的一侧和第二摩擦垫板7远离第二弹簧9的一侧均固定安装有与摩擦板14抵接的摩擦垫片155，并且摩擦垫片15同样由钢、黄铜和石棉等耐磨材料制成，摩擦垫片15与摩擦板14抵接，工作时形成转动摩擦。

安装时，位于滚珠螺母3两侧的第一摩擦垫板6与第一连接筒101的内壁之间和第二摩擦垫板7与第二连接筒102的内壁之间设置一层橡胶圈，以保证第一摩擦垫板6和第二摩擦垫板7不跟随旋转摩擦飞轮一起转动。

滚珠丝杠4往复一个导程，滚珠螺母3和旋转摩擦飞轮旋转一周，从而使阻尼器具备位移放大效应、摩擦力放大效应；旋转摩擦飞轮的转动惯量远大于其自身的物理质量，从而使阻尼器具备质量放大效应，进而使阻尼器在往复过程中具备惯质增效和阻尼增效优点。

本实施例中第一弹簧8和第二弹簧9均设置为环形弹簧，环形弹簧可设置成两层或三层的环形弹簧，可根据工程需求来任意设置，以取得满足设计需求的摩擦耗能效果，环形弹簧的尺寸、数量等几何参数和摩擦板14的摩擦系数分别是摩擦板14法向压力大小和摩擦力大小的关键参数，可根据工程需求来进行选择，以达到在多级地震水准作用下取得满足设计需求的减震控制效果。

具体的：相比三层的环形弹簧，两层的环形弹簧的刚度减少了约60％、最大阻尼力降低了约50％，因此可根据实际工程需求，选择不同层数的环形弹簧。另外，根据实际工程需求，可将环形弹簧替换成普通钢弹簧、碟形弹簧。

第一弹簧8和第二弹簧9的轴向压力与轴向压缩位移成正比例关系，设置第一弹簧8或第二弹簧9足够的压缩位移，则弹簧可随着地震动强度的增大而提供与之适配的正向压力，尤其是地震作用下，都能提供足够大的正向压力，从而使得摩擦力可随着地震动强度的增大而增大，进而实现摩擦力可变的目标。

工作原理

当阻尼器发生压缩运动时，连接耳16、第一轴杆2、滚珠丝杠4和第二轴杆5发生相同位移，向右侧运动的滚珠丝杠4带动被径向轴承12约束住其水平运动的滚珠螺母3发生旋转运动，从而通过滚珠螺母3带动其两端的旋转摩擦飞轮一起只发生旋转运动；滚珠螺母3两侧的第一摩擦垫板6和第二摩擦垫板7则由于两侧分别被第一弹簧8和第二弹簧9以及旋转摩擦飞轮顶紧而保持不动；向右侧运动的第一轴杆2带动第一轴套10发生相同位移，从而使左侧的第一弹簧8处于被压缩状态，进而通过左侧的第一摩擦垫板6向位于滚珠螺母3左侧的旋转摩擦飞轮提供预设的正压力，使位于滚珠螺母3左侧飞轮本体13上的摩擦板14发挥预设的摩擦耗能能力，与此同时位于滚珠螺母3右侧飞轮本体13上的摩擦板14则由于第二弹簧9未处于压缩状态而缺少正压力，则发挥不了摩擦耗能能力。

当阻尼器发生伸展运动时，套筒1右侧的连接耳16、第二轴杆5、滚珠丝杠4和第一轴杆2发生相同位移，向左侧运动的滚珠丝杠4带动被径向轴承12约束住其水平运动的滚珠螺母3发生旋转运动，从而通过滚珠螺母3带动其两端旋转摩擦飞轮一起只发生旋转运动；滚珠螺母3两侧的第一摩擦垫板6和第二摩擦垫板7则由于两侧分别被第一弹簧8和第二弹簧9以及旋转摩擦飞轮顶紧而保持不动；向左侧运动的第二轴杆5带动第二轴套11发生相同位移，从而使右侧的第二弹簧9处于被压缩状态，进而通过右侧的第二摩擦垫板7向位于滚珠螺母3右侧的旋转摩擦飞轮提供预设的正压力，使位于滚珠螺母3右侧飞轮本体13上的摩擦板14发挥预设的摩擦耗能能力，与此同时位于滚珠螺母3左侧飞轮本体13上的摩擦板14则由于第一弹簧8未处于压缩状态而缺少正压力，则发挥不了摩擦耗能能力。

该阻尼器通过压缩第一弹簧8或第二弹簧9来给飞轮本体13上的摩擦板14提供正压力，既保证了在发挥工作时能够提供较大的预紧力，又能避免摩擦板14长期处于预紧状态，从而避免了摩擦材料在长期预紧作用下出现的冷粘结、冷凝固以及预紧力松弛等问题，该阻尼器安装使用时，可以根据使用要求采用单斜撑型、“V”字形撑型，正人字形支撑或倒人字形支撑的方式，具体选用何种连接安装方式，属于本领域技术人员可根据实际情况所能作出的适应性选择，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种无预紧力变摩擦阻尼器，其特征在于，包括套筒，所述套筒内部转动安装有与其同轴线设置的滚珠螺母，所述滚珠螺母的两端均固定安装有旋转摩擦飞轮，所述滚珠螺母上安装有与其配合连接的滚珠丝杠，所述滚珠丝杠的两端分别固定连接有与所述套筒滑动连接的第一轴杆和第二轴杆，所述套筒内部在所述滚珠螺母的两侧分别设有套装在所述第一轴杆上的第一变压力摩擦组件和套装在所述第二轴杆上的第二变压力摩擦组件，所述第一变压力摩擦组件和所述第二变压力摩擦组件分别与所述滚珠螺母两端的旋转摩擦飞轮抵接，所述第一轴杆远离所述滚珠丝杠的一端和所述套筒远离所述第一轴杆的一端均固定安装有连接耳。

2.根据权利要求1所述的无预紧力变摩擦阻尼器，其特征在于，所述套筒包括第一连接筒和第二连接筒，所述第一连接筒与所述第二连接筒通过螺纹套接。

3.根据权利要求2所述的无预紧力变摩擦阻尼器，其特征在于，所述第一连接筒内部靠近所述第二连接筒的一端固定有径向轴承，所述滚珠螺母通过所述径向轴承与所述第一连接筒转动连接。

4.根据权利要求1所述的无预紧力变摩擦阻尼器，其特征在于，所述旋转摩擦飞轮包括飞轮本体和摩擦板，所述摩擦板固定安装在所述飞轮本体远离所述滚珠螺母的一侧。

5.根据权利要求4所述的无预紧力变摩擦阻尼器，其特征在于，所述第一变压力摩擦组件包括第一轴套、第一弹簧和第一摩擦垫板，所述第一弹簧的两端分别与所述第一轴套和所述第一摩擦垫板固定连接，所述第一轴套套装在所述第一轴杆上，所述第一摩擦垫板套装在所述滚珠丝杠的外侧，所述第一摩擦垫板远离所述第一弹簧的一端与所述摩擦板抵接。

6.根据权利要求5所述的无预紧力变摩擦阻尼器，其特征在于，所述第二变压力摩擦组件包括第二轴套、第二弹簧和第二摩擦垫板，所述第二弹簧的两端分别与所述第二轴套和所述第二摩擦垫板固定连接，所述第二轴套套装在所述第二轴杆上，所述第二摩擦垫板套装在所述滚珠丝杠的外侧，所述第二摩擦垫板远离所述第二弹簧的一端与所述摩擦板抵接。

7.根据权利要求6所述的无预紧力变摩擦阻尼器，其特征在于，所述第一摩擦垫板远离所述第一弹簧的一侧和所述第二摩擦垫板远离所述第二弹簧的一侧均固定安装有与所述摩擦板抵接的摩擦垫片。

8.根据权利要求2所述的无预紧力变摩擦阻尼器，其特征在于，所述第二连接筒内部设有导向槽，所述第二轴杆远离所述滚珠丝杠的一端与所述导向槽间隙配合。

9.根据权利要求1所述的无预紧力变摩擦阻尼器，其特征在于，所述第一轴杆与所述滚珠丝杠之间和所述第二轴杆与所述滚珠丝杠之间均通过螺纹连接。

10.根据权利要求7所述的无预紧力变摩擦阻尼器，其特征在于，所述摩擦板和所述摩擦垫片均由耐磨材料制成。