CN2716585Y

CN2716585Y - 变间隙式粘滞阻尼器

Info

Publication number: CN2716585Y
Application number: CN 200420073009
Authority: CN
Inventors: 纪金豹; 闫维明; 周宏宇; 杨润林
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2004-07-02
Filing date: 2004-07-02
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2014-07-02

Abstract

变间隙式粘滞阻尼器可用于结构耗能减振的场合，它包括缸体、活塞、活塞杆、阻尼介质和密封装置，特征在于，所述缸体内壁采用变缸径曲面设计，活塞的纵截面与缸体内壁纵截面为曲率一致的曲面，并在缸体内腔形成间隙式阻尼通道。所述的缸体的内壁的纵截面为关于缸体中部对称的旋转抛物面或圆锥面；活塞的纵面为关于活塞中部对称的旋转抛物面或圆锥面；所述的缸体内径中部最大，靠近端部内径逐渐减小；活塞亦为中部直径最大，靠近活塞端部直径逐渐减小。缸体内径和活塞的纵向直径的曲率一致使得粘滞阻尼器的活塞和缸体保持均匀的间隙值。本实用新型具有高的耗能效率，可用于抵御地震的减振应用。

Description

变间隙式粘滞阻尼器

技术领域

本实用新型涉及的变间隙粘滞阻尼器，即通常所说的粘滞阻尼器，用于减小各种建筑物和设备中所产生的移动或位移的影响。

背景技术

粘滞阻尼器是一种应用非常广泛的消能减振控制装置，可用于机械、建筑等领域。其控制机理是将结构的部分振动能量通过阻尼材料耗散掉，达到缓解外载的冲击、减小结构振动、保护结构安全的目的。常用的被动控制粘滞阻尼器通过阻尼材料在确定的间隙或孔隙中流动耗散能量。与半主动变阻尼控制器相比，其阻尼力与速度为固定的幂指数关系。由于提供的阻尼力缺乏对运动状态的反馈能力，因此，其对不同频率组成的外部激励适应能力较差，不能实时保持最优的耗能能力，控制效率较低。Inaudi，J.A.及S.J.Dyke等提出的一种半主动变阻尼控制算法中指出：当阻尼器活塞与缸体的相对位移处于极值时(也就是阻尼器活塞与缸体的相对速度为零时)，将阻尼器的阻尼系数进行一次调整，使阻尼系数的大小与阻尼器的最近发生的相对位移峰值成正比，可以实现优于被动控制的控制效果。Inaudi，J.A.及S.J.Dyke提出的算法是利用半主动控制来实现的，其装置需要控制器和传感器的支持，因此整体的减振系统相当复杂。国内周锡元等也提出一种将控制器与控制装置集成到一起的半主动控制装置，也需要安装特定的传感器和控制运算器。由于特定量测和运算元件的半主动阻尼器不仅结构复杂，而且稳定性和可靠性也会受到影响，因此变阻尼控制在在实际工程中的应用受到一定的限制。

发明内容

本实用新型的目的就是为了克服现有单纯被动技术存在的缺陷以及半主动控制系统过于复杂的弊病而提供一种简单的、耗能能力强、控制效果好的被动式变间隙式粘滞阻尼器。

本实用新型的变间隙式粘滞阻尼器采用图1所示的技术方案实施。它包括有缸体、设置于缸体内可以沿轴向移动的活塞、与活塞连接的活塞杆、密封装置及缸体内腔填充的阻尼介质；其特征在于：所述缸体内壁采用变缸径曲面设计，活塞的纵截面与缸体内壁纵截面为曲率一致的曲面，并在缸体内腔形成间隙式阻尼通道。

本实用新型所述的缸体内腔的横截面为圆形，纵面是以缸体中心为对称的旋转抛物面；活塞横截面也为圆形，纵截面是以活塞中心为对称的旋转抛物面；缸体内径中部最大，靠近端部内径逐渐减小；活塞2亦为中部直径最大，靠近活塞端部直径逐渐减小。

本实用新型所述的缸体内腔的横截面为圆形、纵截面是以缸体中部为对称的圆锥面；活塞的纵截面是以活塞中部为对称的圆锥面；所述的缸体内径中部最大，靠近端部内径逐渐减小；活塞亦为中部直径最大，靠近活塞端部直径逐渐减小。

由上可见本实用新型通过以下途径实现：在包括缸体、活塞、活塞杆、阻尼介质和密封装置的现有粘滞阻尼器的技术上，缸体内壁采用中部内径最大，靠近端部内径逐渐减小的变内径旋转曲面，活塞的纵面也采用同样曲率的中部内径最大，靠近端部内径逐渐减小的变直径旋转曲面。亦即缸体内壁的纵截面为关于缸体中部对称的变缸径曲面，活塞的纵截面为关于活塞中部对称且曲率与缸体纵截面一致的曲线形式。

缸体内径和活塞的纵向直径的曲率一致使得粘滞阻尼器的活塞和缸体保持均匀的间隙值，同时，当阻尼器活塞由缸体的中部向端部运动时，活塞和缸体间的间隙减小导致阻尼器的阻尼系数随之增加。也就是说，阻尼器的阻尼系数随着阻尼器缸体与活塞的相对位移的增大而增大，从而提高阻尼器的耗能能力。

本实用新型提出的变间隙粘滞阻尼器具有高的耗能效率和半主动控制式的粘滞阻尼器的控制能力的优点。可用于结构耗能减振的场合，以削减大型建筑物、桥梁以及机械设备因各种原因引起的移动和振动。

附图说明

图1 本实用新型的结构示意图；

图中1、缸体 2、活塞 3、活塞杆 4、阻尼间隙

5、缸盖 6、密封和导向装置 7、阻尼介质。

具体实施方式

下面通过实施例并参照附图对本实用新型的变间隙粘滞阻尼器进行描述。如图1所示，本实用新型包括缸体1，活塞2，活塞杆3，缸盖5，密封和导向装置6，阻尼材料7。活塞2设在缸体1内，活塞杆3一端与活塞2连接，另一端伸出缸体1之外。活塞2的直径略小于缸体内径而与缸体1存在间隙4。阻尼材料7采用高粘度阻尼介质。

在本实用新型的变间隙粘滞阻尼器实现形式中，所述的缸体1的内横截面为圆形，内纵面为关于缸体中心对称的旋转抛物面；活塞2横截面为圆形，纵面为关于活塞中心对称的旋转抛物面；缸体1内径中部最大，靠近端部内径逐渐减小；活塞2亦为中部直径最大，靠近活塞端部直径逐渐减小。活塞2纵截面与缸体1内腔纵截面的曲率一致，活塞2的最大直径小于缸体1的最小内径，以与缸体1形成间隙式阻尼间隙4。

在本实用新型的另一种变间隙粘滞阻尼器实现形式中，所述的缸体1的内横截面为圆形，内纵面为关于缸体中心对称的圆锥面；活塞2横截面为圆形，纵面为关于活塞中心对称的圆锥面；缸体1内径中部最大，靠近端部内径逐渐减小；活塞2亦为中部直径最大，靠近活塞端部直径逐渐减小。活塞2纵截面与缸体1内腔纵截面的斜率一致，活塞2的最大直径小于缸体1的最小内径，以与缸体1形成间隙式阻尼间隙4。

由于所述的变间隙粘滞阻尼器的阻尼间隙4随活塞2在缸体1内的移动而改变，从而提高了阻尼器大位移时的耗能能力，因此与普通粘滞阻尼器相比具有更高的耗能效率。

本实用新型提出的变间隙粘滞阻尼器可用于结构耗能减振的场合，以削减大型建筑物、桥梁以及机械设备因各种原因引起的移动和振动。可以设想本实用新型可以与常规粘滞阻尼器有同样的应用范围，而不局限于抵御地震的减振应用。

Claims

1.变间隙式粘滞阻尼器，包括缸体、活塞、活塞杆、阻尼介质和密封装置，其特征在于，所述缸体内壁采用变缸径曲面设计，活塞的纵截面与缸体内壁纵截面为曲率一致的曲面，并在缸体内腔形成间隙式阻尼通道。

2.根据权利要求1所述的变间隙式粘滞阻尼器，其特征在于，所述的缸体内腔的横截面为圆形，纵面是以缸体中部为对称的旋转抛物面；活塞横截面也为圆形，纵截面是以活塞中部为对称的旋转抛物面；所述的缸体内径中部最大，靠近端部内径逐渐减小；活塞亦为中部直径最大，靠近活塞端部直径逐渐减小。

3、根据权利要求1所述的变间隙式粘滞阻尼器，其特征在于，所述的缸体内腔的横截面为圆形、纵截面是以缸体中部为对称的圆锥面；活塞的纵截面是以活塞中部为对称的圆锥面；所述的缸体内径中部最大，靠近端部内径逐渐减小；活塞亦为中部直径最大，靠近活塞端部直径逐渐减小。