WO2013166891A1 - 一种摩擦式阻尼器 - Google Patents

Abstract

一种摩擦式阻尼器。其包括柱塞（1）和约束筒，约束筒的外表面上对应约束筒内壁的工作表面设有环向闭合的束紧装置，柱塞（1）至少局部与约束筒内壁的工作表面紧密接触，或者柱塞（1）与约束筒之间设置摩擦元件或耐磨防锈层。可用于工业、建筑、铁路、桥梁等多个领域。

Description

一种摩擦式阻尼器 技术领域

本发明涉及一种沖击、 振动、 地震控制装置， 一种阻尼器， 尤其是工业 緩沖和建筑结构的减震消能用阻尼器。 背景技术

阻尼器是一种应用广泛的振动控制基本元件， 用于机械、 交通工具、 桥 梁、 建筑结构的减振、 緩沖、 减震、 耗能。

最常见的阻尼器为小孔节流式， 也称液压油缸式， 其由活塞、 缸体和密 封组成， 活塞设有若干小孔或与缸体之间留有适当径向间隙， 活塞将油缸分 为两活塞腔， 活塞腔内充有液压油或粘度稍高的粘滞液体， 如硅油， 当活塞 相对于油缸运动时， 液压油从活塞间隙或小孔流到另一活塞腔， 两活塞腔压 力差形成对活塞的运动阻力， 做功， 将机械能转化为热能， 从而达到吸收外 界能量的目的。 这种阻尼器经过几十年的不断改进， 已很完善。 但由于构造 方面的原因， 具有天生的缺陷， 例如必须采用严格的密封， 结构复杂， 对加 工精度和零件可靠性敏感， 造价高， 寿命短， 无法维修， 工作油泄漏易污染 环境等。

另一种常用的阻尼器是摩擦阻尼器，其用于桥梁、建筑结构的消能緩沖、 消能减震。 目前， 常用的摩擦阻尼器主要分为两类： 一类利用电磁装置控制 滑动摩擦力， 例如申请号 018007365.4专利公开的一种磁控摩擦阻尼器， 此 类阻尼器结构复杂， 使用过程中需要一定的能源， 因此造价和使用成本均较 高； 另一类利用机械原理控制滑动摩擦力， 市场上常用的此类摩擦阻尼器主 要有平板式和圓管式两种，例如申请号 200810056406.6专利公开的一种板式 变摩擦阻尼器和申请号 200910210939.X专利公开的一种位移线性摩擦阻尼 器。 现有技术中， 平板式的摩擦阻尼器主要由滑动板和夹板组成， 再通过预 紧螺栓和弹簧组装压紧， 由于结构中使用了弹簧， 预紧力较小， 很难实现大 阻尼力输出， 若想大幅提高预紧力， 弹簧所需空间太大， 实用性差， 单独使 用预紧螺栓又无法保持阻尼力长时间、 多周次稳定； 圓管式的摩擦阻尼器主 要由外筒和活塞组成， 通过外筒和活塞的过盈配合形成摩擦面所需的正压 力， 此类摩擦阻尼器在工作过程中， 无法维持摩擦面始终处于高预压应力状 态， 一旦活塞或外筒内壁出现磨损， 出力将大幅下降， 阻尼性能不稳定， 难 以满足多周次使用要求。 另外， 由于此类阻尼器对外筒和活塞的配合状态要 求很高， 因此装配难度大，性能参数不易控制， 而且无法维修进行重复利用。

另外， 常见的阻尼器还包括屈曲约束支撑和金属屈服阻尼器， 这些阻尼 器主要应用在建筑抗地震领域， 此类阻尼器通常仅针对强震设计， 而且位移 有限， 屈服力与位移和循环周次有相关性， 无法维修进行重复利用。

由于现有阻尼器均存在上述缺点和矛盾， 因此市场急需一种阻尼性能更 稳定、 性价比更好、 适用性也更强的环保型阻尼器产品。 发明内容

本发明的目的就是为了克服上述缺陷， 提供一种阻尼力可设计， 性能稳 定， 适用性强， 并且结构中不包含任何粘滞液体的摩擦式阻尼器。

本发明是这样实现的： 该摩擦式阻尼器包括柱塞和约束筒， 其特征在于 约束筒的外表面上对应约束筒内壁的工作表面设有环向闭合的束紧装置，柱 塞至少局部与约束筒内壁的工作表面紧密接触， 或者柱塞与约束筒之间设置 摩擦元件或耐磨防锈层。

为了充分发挥束紧装置的预紧作用， 与柱塞配合的约束筒的筒体上设有 至少一条沿筒体轴向延伸的压力释放缝， 或者约束筒由至少二个子约束筒组 成， 作为一种特例， 子约束筒可以为约束杆或约束板， 多个约束杆或约束板 围成约束筒并与柱塞进行配合。

为了防止束紧装置从约束筒外表面滑脱， 束紧装置两侧还可以设有限位 装置， 限位装置为约束筒或构成约束筒的子约束筒外表面上设置的限位销、 限位挡块或者是限位凹槽。 为了延长束紧装置的使用寿命， 防止其棵露在外 部易发生锈独等问题， 还可以在束紧装置表面设置防锈层， 所述防锈层可以 由聚氨酯材料、 辞等耐腐蚀材料通过电镀、 涂刷或喷涂等工艺设置在束紧装 置表面。

本发明摩擦式阻尼器中， 所述束紧装置的结构也可以多种多样， 束紧装 置可以由至少一个闭合的预紧圓环组成，预紧圓环与约束筒外表面之间为过 盈配合； 此外， 束紧装置还可以由约束筒表面缠绕的预紧线绳组成， 预紧线 绳在缠绕过程中施加了预紧力， 缠绕完成后， 束紧线绳将储存下很大的环向 束紧力和环向变形。 所述的预紧线绳为丝、 线、 绳、 或索， 其由金属材料、 合成纤维、 人造纤维或天然纤维材料制成。 具体的， 预紧线绳可以由预应力 钢丝、 钛合金丝、碳纤维、 芳纶纤维、 蜘蛛丝、 记忆合金或凯芙拉纤维构成， 这些材料具有很高的屈服强度和抗拉强度， 弹性应变高， 因而储备的弹性变 形高， 环向束紧力压力容易保持稳定。

例如，预应力钢绞线的抗拉强度一般可达 1720 ~ 2100MPa;碳纤维抗拉 强度高达 3000 ~ 3400Mpa, 弹性模量为 210000 ~ 240000Mpa,伸长率 1.7 %； 芳纶纤维抗拉强度可达 2000MPa, 弹性模量为 110 Gpa, 伸长率为 2%。 以 柱塞直径 200mm、 摩擦接触面长度为 200mm的摩擦式阻尼器为例， 采用传 统的筒式摩擦阻尼器， 如果外筒采用 Q345 (考虑较好的可焊性）， 外壁厚度 为 40mm, 正压力由外筒与内筒的过盈配合产生， 为了其能长期工作， 考虑 三向受力的状态因素， 外筒的环向应力取 160MPa, 可以产生 261吨的正压 力， 以钢-钢之间的摩擦系数取 0.3计， 可产生的摩擦力为 78吨， 外筒储备 的周长方向变形量为 0.57mm, 也就是说如果直径磨损为 0.1mm时， 预紧力 和摩擦出力将下降 17%; 在柱塞直径 200mm、 摩擦接触面长度为 200mm不 变的情况下， 如果采用预应力钢绞线， 工作应力取 1600Mpa, 约束筒壁也取 40mm, 钢绞线缠绕尺寸为长 200mm, 径向缠绕厚度 40mm, 可产生 2050吨 的环向应力， 即 615吨的摩擦力， 外筒储备的周长方向变形量为 6.7mm, 当 直径磨损为 0.1mm时， 预紧力仅将下降 1.5%。 与传统的筒式摩擦阻尼器相 比， 仅增加了 12kg的钢绞线， 就增加约 7倍的摩擦力， 平均每公斤钢绞线 贡献的摩擦力为 51吨， 产品的性能及性价比都显著提升。 如果采用碳纤维、 芳纶纤维等强重比（抗拉强度与材料重量之比）更高的材料， 在同样的重量 或空间限制下， 可以实现更卓越的产品性能。

除了可以在单个方向提供摩擦阻尼力以夕卜， 本发明摩擦式阻尼器还可以 提供多个方向的摩擦阻尼力， 例如， 根据需要至少二个约束筒， 约束筒之间 垂直交叉设置或平行设置， 约束筒内至少设置一根柱塞， 不同约束筒中的柱 塞之间也对应地垂直交叉设置或平行设置。 利用约束筒垂直交叉设置构成组 合的摩擦式阻尼器。

当本发明摩擦式阻尼器中约束筒由至少二个子约束筒构成时，如果同时 还要求约束筒与柱塞配合的位置关系相对固定， 可以在柱塞上设置导向限位 装置，导向限位装置为柱塞插入约束筒内部的局部段上固定设置的导向限位 块， 导向限位块至少局部嵌置在子约束筒之间的拼合间隙中。

本发明摩擦式阻尼器中柱塞的取材多种多样，柱塞沿径向的横截面轮廓 形状为正方形、 矩形、 圓形、 正五边形、 正六边形、 三角形或菱形， 约束筒 的内壁所围成的轮廓形状与柱塞轮廓相对应。 此外， 为了便于与周边结构进 行连接， 柱塞或 /和约束筒上设置连接接口， 或者柱塞或 /和至少部分子约束 筒上设置连接接口， 所述连接接口包括连接板、 连接环、 螺纹连接件或连接 法兰， 螺纹连接件包括螺杆或螺孔。 另外， 为了防止异物进入本发明摩擦式 阻尼器中， 柱塞和约束筒之间还可以密封保护套。 当仅有部分子约束筒上设 置连接接口时， 为保证所有子约束筒在工作时的整体性和有效性， 并充分实 现力传递，相邻的子约束筒之间利用子约束筒上设置的凸 结构相互嵌合拼 接构成约束筒。

为了方便约束筒与柱塞之间进行装配以及调整输出阻尼力等需要， 约束 筒至少一侧端部的内壁设有过渡倒角， 或者柱塞至少局部为锥体。 此外， 为 了达到提高阻尼性能及延长使用寿命的目的， 防止柱塞和约束筒发生冷粘连 或锈独， 可以在本发明中约束筒或柱塞的工作表面设置摩擦系数大于 0.3并 且摩擦系数长期稳定的摩擦专用材料制成的摩擦元件， 或者约束筒或柱塞的 工作表面设有利用电镀、烧结、 高温喷涂、激光焊接方式涂覆的耐磨防锈层， 所述摩擦专用材料包括陶瓷合金材料、 粉末冶金材料、 铜合金材料、 碳纤维 材料和刹车片。 此外要说明的是， 对应约束筒或柱塞工作表面设置的摩擦元 件， 约束筒或柱塞工作表面上还设有沿环向或轴向的凸凹结构与摩擦元件配 合， 摩擦元件在束紧装置的束缚下， 与凸凹结构产生相互嵌入效果， 可以防 止摩擦元件相对于凹凸结构沿柱塞轴向或环向移动。 另外， 同样出于放大摩 擦力的目的， 还可以在约束筒中设有梯形槽， 柱塞嵌设在梯形槽内并与梯形 槽的侧壁紧密接触， 这样柱塞与约束筒之间对应一个梯形槽存在二个摩擦工 作表面， 增加了一个摩擦工作表面， 并通过楔形原理放大了正压力， 因此可 以显著提高工作时输出的摩擦力。

为了方便实现本发明摩擦式阻尼器的复位， 约束筒的筒壁或柱塞中设有 压力通道， 相应的， 约束筒内壁或柱塞表面还设置有卸载槽， 压力通道与卸 载槽连通， 压力通道设有对外接口。 摩擦式阻尼器使用过程中， 柱塞与约束 筒之间产生了相对位移后， 通过连接接口将压力泵机与摩擦式阻尼器对接， 利用液态或固态压力传递介质经过压力通道和卸载槽直接作用在柱塞表面， 对约束筒产生反作用力， 抵销或部分抵销预紧线绳对约束筒的束缚力， 只要 有较小的外力帮助下， 就可以实现本发明摩擦式阻尼器的顺利复位。 另外， 也可以将本发明摩擦式阻尼器中的柱塞设置成管状， 管状的柱塞由至少二个 子柱塞体构成，柱塞中心的空腔内设置卸载芯轴，摩擦式阻尼器使用过程中， 柱塞与约束筒之间产生了相对位移后， 拔出卸载芯轴， 实现卸载， 只要有较 小的外力帮助下， 就可以实现本发明摩擦式阻尼器的顺利复位。

本发明摩擦式阻尼器同样也适用于转动的工况， 例如， 采用表面为圓柱 形的柱塞， 在约束筒或柱塞上设置抗扭转法兰， 对应的柱塞或约束筒上设有 转动转换机构。 所述转动转换机构包括绞线盘、 齿轮与齿条配合机构、 链轮 与链条配合机构、 齿形带与皮带轮配合机构、 滑块与导向槽配合机构或离合 器机构等。 利用转动转换机构将相连外部结构的运动位移转移或转化为柱塞 与约束筒之间的相对转动， 由于约束筒表面设置了束紧装置， 在柱塞与约束 筒相对转动时二者之间会产生持续的摩擦阻力， 从而实现耗能， 使相连外部 结构的运动很快趋于静止。

本发明摩擦式阻尼器工作时，柱塞或 /和约束筒在外力作用下沿轴向产生 相对运动或绕轴向产生偏转， 由于约束筒外表面设置了专门的束紧装置， 束 紧装置可以储备较高的束紧应力对约束筒产生较大的、 且十分稳定的束缚 力， 因此当柱塞与约束筒发生相对运动时， 约束筒内壁与柱塞之间会产生一 阻碍柱塞运动的摩擦阻力， 该摩擦阻力总是与柱塞的运动方向相反， 从而消 耗外力做功， 将机械能转化为热能。

与传统摩擦阻尼器相比， 本发明摩擦式阻尼器具有如下优点：

1) 由于设置了专门的环向闭合的束紧装置， 其产生的环向束紧力和弹性 变形较大， 束紧力对柱塞和约束筒表面的磨损并不敏感， 十分稳定， 可以在约束筒与柱塞之间的摩擦表面提供长期稳定的正压力，从而保 证长期、 多周次的阻尼力 （或阻尼力矩， 以下不再——重复）稳定输 出；

2)束紧装置可采用预应力钢丝等高强抗拉材料， 材料主要受拉， 受力均 匀， 应力和应变水平高， 因此材料利用率高， 可以产生强大环向束紧 力， 因此本发明摩擦式阻尼器可以产生很大的摩擦力， 能够制造出任 何工程需要的吨位， 达到千吨级水平， 远高于现有摩擦阻尼器的出力 水平， 而且弹性储备高 （预紧位移大）， 可以补偿磨损和应力松弛带 来摩擦力损失。

3)本发明由于结构紧凑， 对于小阻尼力的场合， 也同样适用， 如洗衣机 减振。

4) 由于本发明摩擦式阻尼器中束紧装置选材多样， 设置方式多样， 可以 在同一个产品的不同部位实现不同的预压力， 因此产品可实现的摩擦 阻力可以是一个连续的变化值， 可以同时兼顾强振和弱振等不同工 况， 适用性更强；

5)结构筒单， 成本低， 易于大量推广应用；

6)本发明中不依赖约束筒与柱塞之间的形位公差配合提供摩擦表面的 正压力， 束紧装置可以在约束筒与柱塞装配后再加装， 因此约束筒与 柱塞之间无精密装配要求， 易于生产加工；

7) 另外产品的吨位可以根据项目需要， 出厂前再缠绕， 同样尺寸的柱塞 和外筒，束紧力和摩擦力可以不同，有利于标准化生产。 即使在现场， 采用专用工具可以根据使用条件变化随时对束紧装置进行调整，修正 本发明摩擦式阻尼器的输出等性能参数；

8) 由于束紧装置在约束筒与柱塞装配后再加装，一旦约束筒或柱塞发生 过度磨损时， 可以重新调整束紧力， 这样可以实现至少部分元件的延 寿或循环利用， 更加环保经济。

9) 由于采用了专门的束紧装置， 柱塞和约束筒主要承受正压力和摩擦 力， 而不是原来的拉应力、 压应力及剪应力， 受力状况大为改善， 选 材更广， 可以优先考虑更好的摩擦性能。

此外， 与传统小孔节流式阻尼器相比， 本发明摩擦式阻尼器不包含任何 阻尼液体， 因此其无需密封，没有使用方向的限制，也没有污染环境的隐患； 其阻尼力主要由约束筒表面设置的束紧装置来决定，通过控制束紧装置的预 紧力就可以实现不同的阻尼力， 使用时阻尼力可以根据需要进行设计， 能够 实现很大的阻尼力； 本发明的另一突出特点在于， 其阻尼特性受温度、 湿度 等外部条件影响很小， 阻尼性能十分稳定， 适用性强。

本发明与屈曲约束支撑相比，其力学模型十分筒单，就是一个摩擦单元， 其阻尼力不会随位移和循环周次而强化， 抗震仿真计算相对筒单， 可以实现 艮大位移。 对于同样的位移， 体积和钢材用量少^艮多。

此外， 本发明摩擦式阻尼器还具有诸多优点， 例如， 结构筒单、 无精密 部件、 P屯位大、 行程大， 因此造价低； 性能稳定、 工作可靠、 设有卸载装置 时可以复位； 基本无需维修、 寿命长， 检修后可以继续使用， 具有可再生特 性， 十分环保。 附图说明

图 1为本发明摩擦式阻尼器的结构示意图之一。

图 2为图 1的俯视图。

图 3为图 1的 A-A剖视图。

图 4为图 1所示本发明摩擦式阻尼器的应用示意图。

图 5为本发明摩擦式阻尼器的结构示意图之二。

图 6为图 5的俯视图。

图 7为图 5的 B-B剖视图之一。

图 8为图 5所示本发明摩擦式阻尼器的应用示意图之一。

图 9为图 8中的 H部放大图。

图 10为图 5所示本发明摩擦式阻尼器的应用示意图之二。

图 11为图 5的 B-B剖视图之二。

图 12为本发明摩擦式阻尼器的结构示意图之三及其应用示意图。

图 13为本发明摩擦式阻尼器的结构示意图之四及其应用示意图。

图 14为本发明摩擦式阻尼器的结构示意图之五及其应用示意图。

图 15为本发明摩擦式阻尼器的结构示意图之六。

图 16为图 15的 D-D剖视图。

图 17为图 15所示本发明摩擦式阻尼器的应用示意图。

图 18为本发明摩擦式阻尼器的结构示意图之七。

图 19为图 18的 E-E剖视图。

图 20为图 18所示本发明摩擦式阻尼器的应用示意图。

图 21为本发明摩擦式阻尼器的结构示意图之八。

图 22为本发明摩擦式阻尼器的结构示意图之九。

图 23为图 22的 F-F剖视图。

图 24为图 22所示本发明摩擦式阻尼器的应用示意图。

图 25为本发明摩擦式阻尼器的结构示意图之十。

图 26为图 25所示本发明摩擦式阻尼器的应用示意图。 图 27为图 26的 G向视图。

图 28为本发明摩擦式阻尼器的结构示意图之十一。

图 29为本发明摩擦式阻尼器的结构示意图之十二。

图 30为图 29的 H-H剖视图。

图 31为本发明摩擦式阻尼器的结构示意图之十三。

图 32为本发明摩擦式阻尼器的结构示意图之十四。

图 33为图 32所示本发明摩擦式阻尼器的应用示意图。

图 34为本发明摩擦式阻尼器的结构示意图之十五。

图 35为本发明摩擦式阻尼器的结构示意图之十六。

图 36为本发明摩擦式阻尼器的结构示意图之十七。

图 37为本发明摩擦式阻尼器的结构示意图之十八。

图 38为图 37的 J-J剖视图。

图 39为图 37所示本发明摩擦式阻尼器的应用示意图。

图 40为本发明摩擦式阻尼器的结构示意图之十九。

图 41为本发明摩擦式阻尼器的结构示意图之二十。

图 42为本发明摩擦式阻尼器的结构示意图之二十一。

图 43为图 42的左视图。

图 44为本发明摩擦式阻尼器的结构示意图之二十二。

图 45为本发明摩擦式阻尼器的结构示意图之二十三。

图 46为图 45的 K-K剖视图。

图 47为图 45所示本发明摩擦式阻尼器的应用示意图。

图 48为本发明摩擦式阻尼器的结构示意图之二十四。

图 49为本发明摩擦式阻尼器的结构示意图之二十五。

图 50为本发明摩擦式阻尼器的结构示意图之二十六。

图 51为图 50所示本发明摩擦式阻尼器的应用示意图。

图 52为本发明摩擦式阻尼器的结构示意图之二十七。

图 53为本发明摩擦式阻尼器的结构示意图之二十八及其应用示意图。 图 54为本发明摩擦式阻尼器的结构示意图之二十九及其应用示意图。 图 55为图 54的 M-M剖视图。

图 56为本发明摩擦式阻尼器的结构示意图之三十及其应用示意图。 图 57为图 56的 N向局部放大图。 图 58为本发明摩擦式阻尼器的结构示意图之三十一及其应用示意图。 具体实施方式

实施例一

如图 1、 图 2和图 3所示本发明摩擦式阻尼器， 包括柱塞 1和约束筒， 约束筒由子约束筒 2和子约束筒 3沿柱塞轴向拼合而成，柱塞 1与子约束筒 2和 3的内壁紧密接触， 约束筒外表面设有束紧装置， 束紧装置具体为子约 束筒 2和 3的外表面局部缠绕的预紧线绳 4, 预紧线绳 4具体为钢丝， 需要 指出的是， 钢丝 4在约束筒表面缠绕的过程中施加了预紧力， 并通过钢丝的 端部固定装置 （一般用螺丝夹紧， 图中未示出）将预紧力保持， 因此钢丝 4 中始终保持着一定的预应力。 束紧装置两侧还设有限位装置， 限位装置具体 为子约束筒 2和 3外表面上设置的限位凹槽， 用于确定钢丝束在约束筒上的 轴向位置， 钢丝 4置于子约束筒 2和 3外表面上设置的限位凹槽内。

下面以在混凝土建筑结构中的应用为例对本发明摩擦式阻尼器的工作 原理进行说明， 其中本发明摩擦式阻尼器的柱塞 1、 子约束筒 2和 3均由钢 材制成。 如图 4所示， 将本发明摩擦式阻尼器装配在上、 下行并列设置的两 段铁路桥的桥梁 5和 6之间，摩擦式阻尼器的柱塞 1与桥梁 5中设置的锚固 法兰 7焊接固定在一起， 子约束筒 2和 3分别与桥梁 6中设置的锚固法兰 8 焊接固定在一起。 当桥梁 5上有列车通过时， 桥梁 5在车轮作用力激励下会 产生横向水平位移， 与相邻的另一块桥梁 6发生相对运动， 这时本发明摩擦 式阻尼器自动开始工作，柱塞 1在桥梁 5的驱动下与子约束筒 2和 3之间沿 柱塞轴向产生相对运动，由于子约束筒 2和 3外表面缠绕的钢丝的强度很高， 而且储备了很大变形， 对构成约束筒的两个子约束筒 2和 3产生较大的、 且 十分稳定的束缚力， 在柱塞和约束筒之间形成正压力， 因此当柱塞与约束筒 发生相对运动时， 子约束筒内壁与柱塞之间会产生一阻碍柱塞运动的摩擦阻 力， 该摩擦阻力总是与柱塞的运动方向相反， 从而消耗外力做功， 将机械能 转化为热能，这样桥梁 5的振动能量很快会被本发明摩擦式阻尼器消耗吸收， 实现对桥梁 5的耗能减振。 对于地震产生的桥体相对运动， 也具有 ^艮好的而 耗能作用。 基于上述工作原理， 本发明摩擦式阻尼器可以广泛应用于机械、 交通工具、 桥梁、 建筑结构的减振、 緩沖、 耗能。

由于本发明摩擦式阻尼器中不采用任何液体阻尼材料， 因此使用时没有 方向限制， 也不存在泄漏污染环境的隐患， 受环境条件影响 4艮小， 与现有阻 尼器相比， 其阻尼性能更稳定， 适用性和环保性也更好。

除本例中提到的钢丝外， 预紧线绳还可以是其他金属材料、 合成纤维、 人造纤维或天然纤维材料制成的丝、 线、 绳、 或索。 具体的， 预紧线绳可以 由钢丝、 钢铰线、 钛合金丝、 碳纤维、 芳纶纤维、 记忆合金、 蜘蛛丝或凯芙 拉纤维等构成。本发明摩擦式阻尼器的阻尼力主要由约束筒表面缠绕的预紧 线绳来决定， 当摩擦系数通过柱塞和约束筒的材料选定之后， 通过控制预紧 线绳的种类、 缠绕的圏数、 缠绕的范围和预紧的应力等就可以实现不同的阻 尼力， 使用时阻尼力可以根据需要进行设计， 而且能够实现很大、 而且稳定 的阻尼力。 例如， 本例中子约束筒 2和 3的外表面仅局部设置有限位凹槽， 并在限位凹槽内缠绕钢丝 4, 如果延长限位凹槽的长度， 并相应增加钢丝 4 的缠绕长度或增加钢丝 4的缠绕层数， 就可以实现提高阻尼力的效果， 阻尼 力可以达到千吨级，远高于现有摩擦式阻尼器最高 200吨左右的阻尼力水平。 此外， 本发明的另一个优势在于， 由于钢丝 4可以后期进行缠绕， 因此， 本 发明摩擦式阻尼器的性能参数可以根据实际情况随时进行修正， 并且可以回 收重复使用。 另外， 由于阻尼力主要依靠束紧装置提供， 而且钢丝 4可以后 期进行缠绕， 柱塞与约束筒之间可以采用间隙配合， 装配更筒单， 生产成本 更低。

本例中以本发明摩擦式阻尼器中柱塞 1、 子约束筒 2和 3均由钢材制成 为例进行说明， 实际应用中， 根据使用条件的不同和所需阻尼力的不同， 也 可以利用尼龙、工程塑料等材料制成柱塞或 /和子约束筒，都可以实现一定的 减振、 緩沖、 耗能的效果。

另外， 需要说明的是， 为了保证预紧线绳的束缚力充分传递至柱塞， 优 选的， 子约束筒在相互拼合时， 保留有一定的拼接缝隙， 一般来说， 拼接缝 隙控制在 1 ~ 5mm为宜。

实施例二

如图 5、 图 6和图 7所示本发明摩擦式阻尼器， 与实施例一的区别在于， 限位装置包括钢制的子约束筒 2和 3的外表面上分别对应地焊接固定设置的 两块限位挡块 9, 预紧线绳具体为限位挡块 9之间区域缠绕着的钢绞线 4, 为提高阻尼力， 钢绞线 4缠绕两层。 此外， 为了便于与周边结构进行连接， 柱塞和子约束筒上分别设置有连接接口， 所述连接接口具体为柱塞 1上焊接 设置的连接板 10, 以及子约束筒 2和 3上分别焊接固定的连接板 11。 另夕卜， 为了防止使用过程中钢绞线 4棵露在外发生锈独，在束紧装置最外层钢绞线 4的表面刷涂有一层聚氨酯材料构成的防锈层 200。

下面以本发明摩擦式阻尼器应用在桥梁 12及桥墩 13之间， 与桥梁支座 14配合使用为例进行说明。如图 8和图 9所示，将图 5所示的本发明摩擦式 阻尼器 15沿桥梁的长度方向布置在桥梁 12及桥墩 13之间，桥梁 12及桥墩 13之间还设置有桥梁支座 14, 桥梁支座允许桥梁相对于桥墩沿顺桥向和横 桥向相对运动。 为了便于与摩擦式阻尼器进行装配， 桥梁 12上一体化设置 有限位块 42, 限位块 42上设置有连接耳板 40, 桥墩 13上对应设置有连接 耳板 41 , 装配时， 柱塞 1上的连接板 10与连接耳板 40通过销轴 17铰接在 一起， 子约束筒 2和 3通过连接板 11与连接耳板 41通过销轴 16铰接在一 起， 完成本发明摩擦式阻尼器在桥梁 12及桥墩 13之间的装配。 当桥梁 12 及桥墩 13受到外力激扰（如列车制动、 地震）发生沿桥梁长度方向的振动 时， 由于桥梁支座 14的隔离緩沖作用， 桥梁 12相对于桥墩 13会产生相对 的往复运动， 进而带动柱塞 1相对子约束筒 2和 3发生往复运动， 由于子约 束筒 2和 3外表面缠绕的钢铰线对子约束筒 2和 3持续产生很大的、稳定的 束缚力， 因此当柱塞 1与子约束筒 2和 3构成的约束筒发生相对运动时， 子 约束筒内壁与柱塞之间会产生一阻碍柱塞运动的摩擦阻力，从而消耗外力做 功， 将机械能转化为热能， 这样桥梁 12的振动能量很快会被本发明摩擦式 阻尼器消耗吸收， 实现对桥梁 12的消能减震。

由于本例所述的技术方案中， 柱塞和子约束筒上分别设置有连接板， 因 此当本发明摩擦式阻尼器发生意外损坏时， 可以随时拆卸进行维修或更换， 十分方便。 另外， 由于在子约束筒表面设置了凸起的限位挡块 9作为限位装 置对钢绞线 4进行限位， 子约束筒的壁厚可以适当减薄， 有利于节约材料， 而且限位挡块 9的高度变化更容易实现， 成本也更低， 可以方便地增加钢绞 线 4缠绕匝数，提高本发明摩擦式阻尼器的阻尼力。例如图 5所示本发明中， 钢绞线 4缠绕二层， 如果增高限位挡块 9的高度， 也可以实现缠绕三层、 四 层甚至更多层， 从而提高对子约束筒的束缚力， 实现增大本发明摩擦式阻尼 器的阻尼力效果。

基于本例所述的应用原理， 除了将本发明摩擦式阻尼器 15 沿桥梁的长 度方向布置在桥梁 12及桥墩 13之间外， 还可以将本发明摩擦式阻尼器 15 沿桥梁的宽度方向布置在桥梁 12及桥墩 13之间。 例如， 如图 10所示， 沿 桥梁的长度方向在桥梁 12及桥墩 13之间布置一组本发明摩擦式阻尼器 15, 同时沿桥梁的宽度方向在桥梁 12及桥墩 13之间还布置有另外一组本发明摩 擦式阻尼器 15,这样， 当桥梁 12相对于桥墩 13产生沿桥梁长度方向的相对 运动时， 沿桥梁的长度方向在桥梁 12及桥墩 13之间布置的本发明摩擦式阻 尼器 15会消耗外力作功； 当桥梁 12相对于桥墩 13产生沿桥梁宽度方向的 相对运动时， 沿桥梁宽度方向在桥梁 12及桥墩 13之间布置的本发明摩擦式 阻尼器 15会消耗外力做功。 一般来说， 桥梁在使用过程中， 桥梁 12及桥墩 13之间会同时产生沿桥梁长度和宽度方向的相对位移，因此在两个方向分别 设置本发明摩擦式阻尼器 15可以同时控制桥梁 12在这两个方向上与桥墩 13 间的相对运动， 实现理想的緩沖减振效果。 当然， 根据建筑结构不同可以选 择不同的应用方式， 例如， 对于筒支梁结构的桥梁， 可以如图 10所示在同 一个桥墩上分别设置控制两个方向的摩擦式阻尼器； 对于连续梁结构的桥 梁， 也可以在部分桥墩上设置控制某一方向的摩擦式阻尼器， 在其他桥墩上 设置控制另一方向的摩擦式阻尼器，在使用过程中可以根据安装条件和工程 需要选择应用方式。

需要说明的是， 如实施例一和实施例二所述的本发明摩擦式阻尼器， 柱 塞为圓柱体， 其可以在约束筒内发生转动， 由于钢铁材料制成的预紧线绳对 构成约束筒的各子约束筒施加了持续的束缚力， 因此柱塞转动时同样与各子 约束筒的内壁发生摩擦， 从而消耗外力做功， 将机械能转化为热能。 所以， 采用此类技术方案的本发明摩擦式阻尼器， 不仅在柱塞与约束筒发生轴向相 对移动时提供阻尼力， 还可以在柱塞与约束筒发生相对转动时提供阻尼力。 可见， 采用圓柱体柱塞的本发明摩擦式阻尼器， 柱塞与约束筒的相对运动并 不局限于沿轴线方向的相对移动， 还包括了二者之间的相对转动， 上述两种 情况只要有一种发生， 本发明就会自动开始工作， 实现减振耗能， 因此此类 本发明摩擦式阻尼器也同样适用于需要提供防止相对偏转的阻尼力的场所， 这一特点同样适用于采用圓柱体结构柱塞的其他实施例， 在此一并说明， 不 再重复描述。 综上所述， 本发明摩擦式阻尼器可以广泛应用于机械、 交通工 具、 桥梁、 建筑结构的减振、 緩沖、 耗能。

另外， 束紧装置最外层钢绞线 4的表面除刷涂聚氨酯材料防锈层外， 也 可以利用喷涂、 电镀等工艺设置其他材料防锈层， 例如利用镀辞构成防锈层 等， 都可以实现同样的效果。

下面通过理论计算来说明本发明的优越性。 以柱塞直径 200mm、 摩擦 接触面长度为 200mm的摩擦式阻尼器为例， 对于传统的筒式摩擦阻尼器， 外筒采用 Q345 (考虑较好的可焊性）， 外壁厚度为 40mm, 正压力由外筒与 内筒的过盈配合产生， 为了其能长期工作， 考虑三向受力的状态因素， 外筒 的环向应力取 160MPa, 可以产生 261吨的正压力， 以钢-钢之间的摩擦系 数取 0.3计，可产生的摩擦力为 78吨，外筒储备的周长方向变形量为 0.57mm, 也就是说如果直径磨损为 0.1mm时， 预紧力和摩擦出力将下降 17%。 如果 采用本发明摩擦式阻尼器， 在柱塞直径 200mm、 摩擦接触面长度为 200mm 不变的情况下， 采用钢绞线， 工作应力取 1600Mpa, 约束筒壁也取 40mm, 钢绞线缠绕范围为长 200mm, 径向缠绕厚度 40mm, 其可以产生 2050吨的 环向束紧力， 即可以实现 615吨的摩擦力。 另外， 外筒储备的周长方向变形 量为 6.7mm, 当直径磨损为 0.1mm时， 预紧力仅将下降 1.5%, 可见本发明 的束紧力持久且稳定。 与传统的筒式摩擦阻尼器相比， 仅增加了 12kg的钢 绞线， 就增加约 7倍的摩擦力， 平均每公斤钢绞线贡献的摩擦力为 51吨， 产品的性能及性价比都显著提升。 如果采用碳纤维、 芳纶纤维等强重比（抗 拉强度与材料重量之比）更高的材料， 在同样的重量或空间限制下， 可以实 现更卓越的产品性能。 本发明其他实施例同样具有这种优越性， 不一一计算 说明， 在此一并给予说明。

实施例三

如图 5、图 6和图 11所示本发明摩擦式阻尼器，与实施例二的区别在于， 柱塞 1沿其径向的横截面轮廓形状为正方形， 构成约束筒的子约束筒 2和 3 的内壁所围成的轮廓形状与柱塞 1轮廓相对应。

需要指出的是， 本发明摩擦式阻尼器中柱塞的取材多种多样， 柱塞沿径 向的横截面轮廓形状可以为正方形、 矩形、 圓形、 三角形、 正五边型、 正六 边形或菱形等，构成约束筒的子约束筒的内壁所围成的轮廓形状与柱塞轮廓 相对应， 都可以实现很好的效果。 一般来说， 为了加工方便， 柱塞沿径向的 横截面轮廓的几何形状不多于六条边。

如图 8所示， 与实施例二所述产品应用于相同场所时， 本例所述产品与 实施例二的装配方法和工作原理均完全相同，在此不重复描述。要说明的是， 由于柱塞 1为一方钢棒， 其无法在子约束筒围成的约束筒内旋转， 可以承受 一定的扭矩， 因此柱塞及子约束筒分别与桥梁及桥墩连接后， 还可以实现防 止桥梁与桥墩之间发生绕柱塞轴向的偏转。 基于这种原理， 采用沿径向的横 截面轮廓形状为矩形、 三角形、 正六边形或菱形等形状柱塞的本发明摩擦式 阻尼器， 除了正常提供阻尼力外， 都可以起到一定的承受扭矩、 防止连接对 象之间发生相对偏转的作用。

实施例四

如图 12所示本发明摩擦式阻尼器， 与实施例二的区别在于， 柱塞和子 约束筒上分别设置有连接接口， 所述连接接口具体为柱塞 1上焊接设置的连 接法兰 20, 以及子约束筒 2和 3上分别焊接固定的连接环 24。 此外， 将柱 塞 1棵露在约束筒外部的 C处所示局部段设置成由连接法兰 20—侧向约束 筒方向逐渐变细的锥体结构， 直至与约束筒内部尺寸相同。

下面以应用于钢框架结构中为例进行说明。 安装时， 利用紧固件 22将 钢梁 18上固定设置的连接法兰 21及柱塞 1上固定设置的连接法兰 20连接 在一起， 实现柱塞 1与钢梁 18的连接； 利用紧固件 25将钢梁 19上固定设 置的连接法兰 23及子约束筒 2和 3上固定设置的连接环 24连接在一起， 实 现子约束筒 2和 3与钢梁 19的连接， 完成本发明摩擦式阻尼器的装配。 当 钢梁 18和钢梁 19之间发生相对运动时，会带动柱塞和子约束筒之间产生相 对运动， 进而实现减振耗能。 其耗能原理与实施例二完全相同， 在此不再重 复。需要指出的是， 由于柱塞 1的 C处局部段设置成锥体， 因此工作过程中， 当柱塞的锥体段进入约束筒时， 阻尼力会随着柱塞进入约束筒的锥体段长度 增加迅速增大， 实现有效阻碍钢梁 18向钢梁 19靠近的作用。 这种结构的本 发明摩擦式阻尼器可以实现很大的阻尼力。

实施例五

根据实施例四所述的技术原理，也可以将柱塞完全设置成锥体。如图 13 所示本发明摩擦式阻尼器， 与实施例四的区别在于， 柱塞 1为从插入约束筒 的一端向另一端尺寸逐渐变大的锥体。 垂向设置本发明摩擦式阻尼器， 与实 施例四的安装方式相同， 不再重复描述。 与实施例四相同， 当锥体结构的柱 塞进入约束筒时， 阻尼力会随着柱塞进入约束筒的长度增加迅速增大， 实现 有效阻碍钢梁 18向钢梁 19靠近的作用。

本例以垂向设置本发明摩擦式阻尼器为例进行说明， 由于本发明摩擦式 阻尼器不受使用方向的限制， 因此可以根据需要布置成水平向、 垂向、 倾斜 等各种形式， 都可以实现 ^艮好的效果， 这一特点也适用于其他实施例所述的 本发明技术方案， 在此一并说明。

实施例六

如图 14所示本发明摩擦式阻尼器， 与实施例四的区别在于， 柱塞 1两端 同时设置锥体结构的局部段 C,相应的，改变钢梁 19中连接法兰 23的结构， 为柱塞 1提供足够的让位空间。由于柱塞的两端均设置锥体结构的局部段 C, 因此工作过程中， 无论柱塞的哪一侧锥体段进入约束筒， 阻尼力都会随着柱 塞进入约束筒的锥体段长度增加迅速增大， 实现有效阻碍钢梁 18与钢梁 19 之间发生相对运动的作用， 所述的相对运动， 包括了钢梁 18与钢梁 19之间 的相互靠近、 相互远离及相互偏转等三种运动形式。

实施例七

如图 15、 图 16所示本发明摩擦式阻尼器， 与实施例一的区别在于， 约 束筒由三块子约束筒 27、 28和 29构成。 此外， 柱塞 1上还设置导向限位装 置，导向限位装置为柱塞 1插入约束筒内部的局部段上固定设置的导向限位 块 26, 导向限位块 26通过在子约束筒 27、 28及 29之间的拼合间隙延伸至 约束筒外部。

如图 17所示， 仍以应用于钢框架结构中为例进行说明。 将柱塞 1焊接 固定在钢梁 30上， 再将子约束筒 27、 28及 29焊接固定在钢梁 31上， 完成 本发明摩擦式阻尼器的安装， 其减振耗能工作的原理与实施例四完全相同， 不再重复描述。 需要说明的是， 由于本例所述技术方案中， 柱塞 1上设置了 导向限位块 26, 当柱塞与子约束筒发生相对运动时， 由于导向限位块 26部 分置于子约束筒的拼合间隙中， 因此柱塞只能沿子约束筒的拼合间隙延伸方 向移动， 无法与子约束筒之间发生相对转动， 所以本例所述结构的本发明摩 擦式阻尼器除了正常提供阻尼力外， 也可以起到承受扭矩、 防止连接对象之 间发生相对偏转的作用。 此外， 由于导向限位块 26的存在， 正常使用过程 中，柱塞 1无法从约束筒中脱出，可以防止本发明摩擦式阻尼器的意外失效。 另外， 本例仅以利用三块子约束筒拼合成约束筒进行说明， 实际应用中， 根 据需要， 也可以利用四块、 五块、 甚至更多子约束筒拼合成约束筒， 只要子 约束筒的内壁与柱塞可以实现有效接触， 都可以实现 4艮好的效果。 但是， 为 了加工和组装方便， 同时兼顾子约束筒的强度， 一般来说， 子约束筒的数量 不超过六个。 实施例八

如图 18、 图 19所示本发明摩擦式阻尼器， 与实施例一的区别在于， 柱 塞 1贯穿子约束筒 2和 3构成的约束筒设置， 子约束筒 3的外表面设置连接 接口， 连接接口具体为连接法兰 43。 此外， 子约束筒 2和子约束筒 3的拼接 处分别对应设置凸凹结构 61和凸凹结构 62, 子约束筒 2和子约束筒 3通过 凸凹结构相互嵌合， 进而拼接成约束筒。 另外， 为了保证预紧线绳 4的束缚 力充分传递至柱塞 1 , 子约束筒 2与子约束筒 3通过凸 结构相互拼接嵌合 时， 凸凹结构之间沿约束筒外表面圓周方向保留有一定的间隙。

由于子约束筒利用凸凹结构彼此拼接成约束筒， 子约束筒之间可以 4艮好 地实现沿柱塞轴向的力传递， 因此本例所述的本发明摩擦式阻尼器中仅在一 个子约束筒上设置连接接口， 就可以保证本发明摩擦式阻尼器的正常使用， 其结构更筒单， 应用更加方便。

仍以应用于桥梁结构中为例进行说明， 如图 20所示， 在桥梁 44上一体 化设置限位块 45 , 限位块 45中还设置有钢制锚固件 46, 此外， 桥墩 47顶 面设置钢制锚固法兰 59。利用紧固件将连接法兰 43与锚固法兰 59连接在一 起， 再将柱塞 1的两端分别与锚固件 46焊接固定在一起， 完成本发明摩擦 式阻尼器在桥梁 44及桥墩 47之间的装配。 当桥梁 44及桥墩 47之间发生沿 柱塞轴向的相对运动时，会带动柱塞 1与子约束筒 2和 3之间产生相对运动， 进而产生摩擦阻力， 形成摩擦阻尼， 消耗外部能量， 实现减振耗能。

需要说明的是， 基于本例所述的技术原理， 子约束筒上设置的凸凹结构 的形式可以多种多样， 例如图 21所示， 子约束筒 3上的凸凹结构 62仅包含 一个凸起结构， 相应的， 子约束筒 2上的凸凹结构 61 中仅设置一个凹槽与 之配合。 基于这种原理， 如果在子约束筒 3上的凸凹结构 62中设置二个或 二个以上凸起结构， 相应的子约束筒 2上的凸凹结构 61 中设置相应的凹槽 结构与之对应即可。 另外， 凸起结构的形状也可以有所变化， 比如图 21 中 凸起结构在平面中的投影为矩形， 实际应用中凸起结构在平面中的投影也可 以为梯形、 三角形、 正方形、 半圓形等其他形状， 只要在相邻子约束筒的凸 凹结构中设置相应形状的凹槽与其配合即可。这些都是基于本发明技术原理 的筒单变化， 都在本发明要求的保护范围中， 在此仅以文字给予说明， 不再 ——附图说明。

实施例九 如图 22、 图 23所示本发明摩擦式阻尼器， 与实施例八的区别在于， 柱 塞 1的两端分别设置连接法兰 49, 约束筒 63由钢管构成， 预紧线绳 4设置 在约束筒外表面车削加工出的限位 槽内， 约束筒 63 的外表面设置连接板 48。 另外， 在预紧线绳 4缠绕部位的约束筒侧壁上设置六条沿筒体轴向延伸 的压力释放缝 64, 压力释放缝 64沿约束筒侧壁的环向均匀分布。

本例所述的本发明摩擦式阻尼器， 约束筒采用了钢管直接加工而成， 结 构更筒单， 整体性和实用性更好， 约束筒侧壁上设置的压力释放缝， 可以有 效保证预紧线绳 4的束缚力充分传递至柱塞 1 , 因此可以显著提高约束筒对 柱塞的束缚力， 当柱塞与约束筒发生相对移动时， 彼此间会产生很大的摩擦 阻力， 进而大大提高本发明摩擦式阻尼器的阻尼效果。

如图 24所示， 应用于桥梁结构中时， 利用紧固件将柱塞两端的连接法 兰 49分别与对应的锚固件 46连接在一起， 将连接板 48与固定设置在桥墩 47中的钢制锚固法兰 59通过销轴 50铰接在一起，完成本发明摩擦式阻尼器 在桥梁 44及桥墩 47之间的装配。 其减振耗能的原理与实施例八完全相同， 在此不再重复描述。

由于本例所述技术方案中， 本发明摩擦式阻尼器的柱塞与桥梁之间， 以 及约束筒与桥墩之间均采用可以拆分的连接方式， 因此在使用过程中， 可以 随时取下本发明摩擦式阻尼器进行维修更换， 十分方便。 另外要说明的是， 基于本例所述的技术原理， 约束筒侧壁上设置的压力释放缝也可以设置多于 六条或少于六条， 具体数量可以根据实际需要进行设计。

实施例十

如图 25所示本发明摩擦式阻尼器， 与实施例二的区别在于，子约束筒 2 和 3的筒壁中分别设有压力通道 51 , 压力通道 51与子约束筒内壁表面设置 的多个卸载槽 60保持连通， 此外， 压力通道 51在子约束筒外表面还设置对 外接口 52。

下面以图 25所示本发明摩擦式阻尼器 55应用于房屋建筑抗震为例进行 说明。如图 26和 27所示，房屋 53与地基 58之间设置有抗震支座 54,此外， 根据抗震需要， 在房屋 53 的下方， 沿房屋的横向和纵向还分别布置有多个 本发明摩擦式阻尼器 55 ,其中，摩擦式阻尼器 55的一端与房屋 53铰接相连， 另一端与地基 58铰接相连。 另外， 为了方便实现本发明摩擦式阻尼器的复 位， 所有的摩擦式阻尼器 55分别通过对外接口 52与管路 57相连， 进而与 液压泵机 56连接在一起。 当地震来临时， 在地震波的作用下， 房屋 53会在 抗震支座 54上发生晃动， 使房屋 53与地基 58之间产生相对移动， 进而带 动摩擦式阻尼器 55 中的柱塞与子约束筒之间发生相对运动， 实现迅速消耗 能量， 降低房屋晃动幅度， 避免房屋发生倒塌， 实现良好的抗震效果。 需要 指出的是， 应用本发明摩擦式阻尼器抵抗地震的另一个优势在于， 当主震过 后， 可以启动液压泵机 56, 驱动液态压力传递介质经过压力通道 51和卸载 槽 60直接作用在柱塞表面， 对子约束筒产生反作用力， 抵销或部分抵销丝 线对子约束筒的束缚力， 由于现有抗震支座 54—般都具有一定的复位能力， 在抗震支座 54的作用下或借助复位千斤顶， 就可以实现本发明摩擦式阻尼 器 55的顺利复位， 这样当有余震发生时， 本发明摩擦式阻尼器 55仍可重新 发挥减震耗能的作用， 可以更有效降低地震对房屋带来的破坏， 保护居民的 生命财产安全。

需要说明的是， 除与压力通道连通外， 卸载槽仅在与柱塞对应的一侧保 持开放， 其余部分均保持封闭状态。 卸载槽可以沿柱塞的轴向设置， 也可以 沿柱塞的径向设置。

基于本例的技术原理， 本发明其他实施例中所述的摩擦式阻尼器也可以 用于房屋的抗地震应用， 既使不能随时实现复位， 起码在地震发生过程中仍 然都可以发挥一定的抗震耗能作用， 在此不——附图说明。 另外， 除液态压 力传递介质外，也可以利用固态油脂等作为压力传递介质与压力泵机配合帮 助实现本发明摩擦式阻尼器的复位， 都能实现同样的效果， 而且固态油脂更 容易实现回收， 这些技术方案也都在本发明的保护范围内， 不再——举例说 明。

实施例十一

如图 28所示本发明摩擦式阻尼器， 与实施例二的区别在于， 为了节省材 料， 柱塞 1采用阶梯轴结构， 柱塞 1进入约束筒 65内部的部分结构与约束 筒 65内壁接触配合， 构成所述的工作表面。 此外， 约束筒 65由钢管直接制 成， 约束筒入口端内壁设置过渡倒角 105以便于和柱塞进行装配， 约束筒 65 的另一端焊接固定设置连接板 11。 另外， 钢绞线 4在约束筒 65表面的缠绕 厚度由约束筒入口向其内部设置一个由薄至厚的过渡段， 直至厚度相同， 相 应的， 钢绞线 4缠绕较厚一侧的限位挡块 9的高度相应增高。

本例所述技术方案的特点在于，由于钢绞线 4在约束筒 65表面设置了一 个由薄至厚的过渡段， 因此， 对应过渡段约束筒 65与柱塞 1配合表面的预 紧压力也相应由小至大过渡， 在使用过程中， 本例所述的本发明摩擦式阻尼 器可以根据柱塞与约束筒之间相对位置的变化提供不同的摩擦阻尼力输出， 也就是说， 可以根据不同强度的振动所产生的不同振动位移， 提供不同摩擦 阻尼力进行耗能， 即可适用于弱振环境， 也可以适用于强振环境， 适用性更 好。

基于本例所述的技术原理， 对于柱塞贯穿约束筒设置的技术方案， 为了 方便柱塞与约束筒之间的装配，也可以在约束筒的二侧入口内壁均设置过渡 倒角， 不再另外附图说明。

实施例十二

本发明中柱塞的取材可以多种多样，如图 29和图 30所示本发明摩擦式 阻尼器， 与前述实施例的区别在于， 柱塞 1由钢板构成， 其沿径向的横截面 轮廓形状为矩形。 约束筒由子约束筒 2和子约束筒 3构成， 子约束筒 2和子 约束筒 3同样也由钢板构成， 子约束筒 2和子约束筒 3上对应柱塞 1设置有 凹槽， 柱塞 1分别嵌设在子约束筒 2和子约束筒 3中的凹槽内。 约束筒表面 还缠绕着碳纤维制成的预紧线绳 4, 预紧线绳 4在约束筒表面缠绕成梭形。 由于缠绕成梭形的预紧线绳不易发生窜动， 因此可以省略限位装置， 结构更 筒单。需要说明的是，子约束筒 2和子约束筒 3的角部均设置成緩和弧面 120, 防止在使用过程中预紧线绳过度弯曲或挤压发生意外断裂。 相反的， 如果子 约束筒的角部保持直角等尖锐状态，预紧线绳在子约束筒的角部就容易发生 弯曲断裂（如钢丝）， 或切割断裂（如碳纤维）。

本例所述的技术方案， 由于采用钢板构成的约束筒和柱塞， 其可以很容 易地制造出很大尺寸的本发明摩擦式阻尼器。 此外， 基于本例的技术原理， 本发明摩擦式阻尼器还可以包括一个以上柱塞和二个以上的子约束筒， 例如 图 31示出了二个柱塞 1和三个子约束筒构成的本发明摩擦式阻尼器， 都能 实现 4艮好的效果。 采用更多柱塞和子约束筒的好处在于， 增多了柱塞与约束 筒之间的有效工作表面数量， 在相同的束紧装置束缚力的作用力下， 可以提 供更大的出力。

除本例及之前实施例已经提到的圓形和矩形外， 本发明摩擦式阻尼器中 柱塞沿径向的横截面轮廓形状还可以为正方形等形状，也可以实现同样的效 果。 实施例十三

如图 32所示本发明摩擦式阻尼器， 与实施例九的区别在于， 为了节省 材料， 柱塞 1采用阶梯轴结构， 柱塞 1进入约束筒 63内部的、 直径最大的 中间部分与约束筒 65 内壁接触配合， 构成所述的工作表面。 柱塞 1两端设 置螺纹连接件作为连接接口， 所述螺纹连接件为柱塞两端直接加工成的螺杆 69, 为了方便柱塞与约束筒之间的装配， 柱塞中部直径尺寸最大的轴段两侧 设置有倒角， 构成局部锥体。 此外， 约束筒 63表面设置的束紧装置由芳纶 纤维制成的预紧线绳 4构成， 束紧装置两侧设置限位挡块 9。 另外， 预紧线 绳 4在约束筒 63表面缠绕出的轮廓形状类似于马鞍形， 即中间薄， 向两侧 越来越厚。

下面以应用于桥梁结构中为例进行说明，如图 33所示，将柱塞 1中部直 径最大部分置于束紧装置的中间， 利用锁紧螺母 71与柱塞两端的螺杆 69配 合将柱塞 1与桥梁中固定设置的连接座 70连接在一起，将连接板 48与固定 设置在桥墩 47中的钢制锚固法兰 59通过销轴 50铰接在一起， 完成本发明 摩擦式阻尼器在桥梁 44及桥墩 47之间的装配。其减振耗能的原理与实施例 九完全相同， 在此不再重复描述。 需要说明的是， 由于约束筒 63表面缠绕 的预紧线绳 4呈中间薄、 两边逐渐增厚的马鞍状， 因此约束筒 63与柱塞 1 配合表面的预紧压力也相应由束紧装置中间向两边逐渐增大， 因此在束紧装 置束缚区域， 柱塞向左侧或右侧持续移动的过程中， 约束筒与柱塞配合表面 的预紧压力逐渐增大，相应的本发明摩擦式阻尼器的出力也逐渐增大。所以， 本例所述产品在使用过程中， 可以根据不同强度（振幅）的振动所产生的不 同振动位移，相应提供摩擦阻尼力进行耗能， 即可适用于弱振环境（小位移） 需要的小阻尼， 也可以适用于强振环境（大位移）需要的大阻尼， 适用性更 好。

实施例十四

如图 34所示本发明摩擦式阻尼器， 与实施例十三的区别在于， 柱塞 1 两端的螺纹连接件为柱塞两端分别设置的螺孔 73 , 螺孔 73作为连接接口。 此外，在柱塞 1的工作表面设置摩擦专用材料制成的摩擦元件 72,摩擦元件

72具体为铜合金制成的摩擦环。

由于在柱塞的表面增设了摩擦元件， 利用摩擦元件的表面作为柱塞工作 表面与约束筒配合， 显著提高了柱塞工作表面的耐磨性， 避免钢-钢同类材 料在长期不相互运动、 高接触应力下发生冷粘结， 摩擦系数稳定， 可以大大 延长本发明摩擦式阻尼器的使用寿命。 此外， 由于铜合金价格较高， 仅在柱 塞的局部使用铜合金材料还有利于降低生产成本。 除了本例提到的铜合金材 料外， 本发明适用的摩擦专用材料还包括陶瓷合金材料、 粉末冶金材料、 碳 纤维材料和刹车片材料等摩擦系数大于 0.3并且摩擦系数长期稳定的材料。 需要指出的是， 如果在柱塞表面增设刹车片材料制成的摩擦元件， 可以显著 提高柱塞与约束筒之间工作表面的摩擦系数，有利于进一步提升产品的阻尼 性能。 当然， 除了在柱塞表面嵌设连续的环状摩擦元件以外， 摩擦元件还可 以是摩擦块等，嵌设在柱塞表面与约束筒配合，也能起到同样的作用。另夕卜， 基于本例所述的技术原理， 摩擦元件也可以设置在约束筒的内壁表面， 也都 能起到相同的效果， 不再一一附图说明， 都在本发明要求的保护范围之内。

实施例十五

如图 35所示本发明摩擦式阻尼器， 与实施例二的区别在于， 束紧装置 具体为约束筒外表面设置的预紧圓环 74 , 预紧圓环 74与构成约束筒的子约 束筒 2和 3之间均采用过盈配合。 为了防止预紧圓环 74在柱塞 1表面发生 滑移，在子约束筒 2位于预紧圓环 74两侧的位置分别设有限位销 75。此外， 柱塞 1的表面还设置有耐磨防锈层， 耐磨防锈层具体为高温喷涂的一层合金 材料。

预紧圓环 74与约束筒之间进行装配时， 可以先将预紧圓环 7加热后再 利用压力机套置在约束筒表面， 产生束紧力。 优点： 精度高、 快速装配， 专 用材料， 强度大。

由于设置了耐磨防锈层， 可以有效延长本发明的使用寿命， 除了在柱塞 表面高温喷涂一层耐磨材料作为耐磨防锈层以外，根据具体采用的材料不同 还可以利用电镀、 烧结、 激光焊接等方式在柱塞表面涂覆耐磨防锈层。 当然 基于本例所述的技术原理， 耐磨防锈层也可以设置在约束筒或构成约束筒的 子约束筒内壁表面， 不再另外附图说明。

实施例十六

如图 36所示本发明摩擦式阻尼器， 与实施例十五的区别在于， 束紧装 置由多个独立的预紧圓环 74构成。 每个环可以根据阻尼力-位移曲线的要 求， 通过不同的过盈配合， 产生相同的、 或不同的预紧应力。 另外， 柱塞和 约束筒之间设有橡胶材料制成的密封保护套 110。 由于设置了密封保护套， 可以有效防止异物进入本发明摩擦式阻尼器 中， 有利于延于本发明产品的使用寿命。 当然根据使用环境的不同， 密封保 护套也可以用无纺布、 不锈钢波纹管等材料制成。 另外， 由于束紧装置由多 个独立的预紧圓环 74构成，可以显著降氐预紧圓环 74与约束筒装配时的安 装难度。

实施例十七

如图 37和图 38所示本发明摩擦式阻尼器， 包括钢管制成的柱塞 1和约 束筒， 约束筒表面设置束紧装置 4, 束紧装置 4由预应力钢丝构成。 与之前 各实施例不同， 本例中约束筒由九个子约束筒构成， 子约束筒具体为钢制的 约束杆 77。

下面以在桥梁结构中的应用为例进行说明， 如图 39所示， 将构成约束 筒的约束杆 77分别与桥墩 47中锚接固定的钢制连接座 78焊接固定在一起， 将柱塞 1的两端与固定设置在桥墩 47中的钢制连接座 79焊接固定在一起， 完成本发明摩擦式阻尼器在桥梁 44及桥墩 47之间的装配。其减振耗能的原 理与实施例九完全相同， 在此不再重复描述。

实施例十八

实施例十七所述技术原理的最大价值在于， 利用约束杆作为子约束筒构 成约束筒， 可以适应一些非典型形状的柱塞应用需求。

例如图 40所示本发明摩擦式阻尼器， 柱塞 1横截面形状为非典型的六 边形， 所述非典型是指该六边形并非正六边形， 4艮难直接从市场上采购到与 之适应的约束筒材料， 但是利用多根约束杆 77沿柱塞 1轮廓围成约束筒， 再利用束紧装置 4对约束筒及柱塞进行束缚，就可以很容易地解决这一难题， 大大提高了本发明的实用性和适用性。 由上述说明可以知道， 本例所述技术 方案除可以适用于圓形横截面的柱塞外， 还适用于多边形横截面形状的柱 塞， 包括矩形、 正方形、 三角形、 菱形、 正五边形、 正六边形以及非典型多 边形等等， 适用范围广泛， 实用性极强。

需要指出的是， 束紧装置 4也可以采用预紧圓环。

实施例十九

如图 41所示本发明摩擦式阻尼器， 与实施例十八的区别在于， 子约束 筒包括约束板 80a、 约束板 80b、 约束板 80c和约束板 80d。

本例中利用一块约束板 80a、 二块约束板 80b、 二块约束板 80c、 一块约 束板 80d替代约束杆构成约束筒， 其意义在于可以大大提高约束筒与柱塞 1 之间的有效接触面， 在束紧装置 4相同的情况下， 可以提供更大的出力。

实施例二十

如图 42和图 43所示本发明摩擦式阻尼器， 由横向阻尼器和纵向阻尼器 组合而成， 其中， 横向阻尼器由柱塞 81、 约束筒 82及作为束紧装置的预紧 圓环 83构成，纵向阻尼器由柱塞 84、约束筒 85及作为束紧装置的预紧圓环 86构成。 连接板 87两端分别与约束筒 85及约束筒 82焊连， 进而将横向阻 尼器和纵向阻尼器组合在一起， 使柱塞 84与柱塞 81相互垂直。 需要指出的 是， 本例中， 预紧圓环 83设置二块。

如果将希望发生相对运动时耗能的两个物体分别与柱塞 84及柱塞 81相 连， 则其中任一物体发生水平向的相对运动时， 就会带动本发明摩擦式阻尼 器中横向阻尼器或 /和纵向阻尼器工作，进而产生摩擦耗能，使二者间趋于相 对静止。 需要指出的是， 此时控制的二个物体之间的相对运动是水平面内多 个方向的， 不仅局限于两个柱塞的轴向， 因此本例所述本发明摩擦式阻尼器 的控制方向更灵活， 实用性和适用性也更好。

实施例二十一

如图 44所示本发明摩擦式阻尼器， 与实施例二十的区别在于， 横向阻 尼器包括柱塞 93和 94、 约束筒 88和 90以及二组作为束紧装置的预紧线绳 4构成， 约束筒 88和约束筒 90的两端分别焊接设置连接板 89, 进而构成一 体的横向阻尼器； 纵向阻尼器由柱塞 96和 98、 约束筒 97和 99以及二组作 为束紧装置的预紧线绳 4构成。横向阻尼器中的柱塞 93和 94两端分别焊接 固定设置连接法兰 91 ,纵向阻尼器中的约束筒 97和 99上分别设置连接法兰 92, 连接法兰 91和连接法兰 92通过紧固件 95连接在一起， 进而构成整个 本发明摩擦式阻尼器。

与实施例二十相似，如果将希望发生相对运动时耗能的两个物体之一与 横向阻尼器中的约束筒 88和 90相连， 另一个与纵向阻尼器中的柱塞 96和 98相连， 则其中任一物体发生水平向的相对运动时，就会带动本发明摩擦式 阻尼器中横向阻尼器或 /和纵向阻尼器工作，进而产生摩擦耗能，使二者间趋 于相对静止。 需要指出的是， 此时控制的二个物体之间的相对运动是水平面 内多个方向的， 不仅局限于两个柱塞的轴向， 因此本例所述本发明摩擦式阻 尼器的控制方向更灵活， 实用性和适用性也更好。 当然基于本例所述技术原 理， 横向阻尼器及纵向阻尼器中还可以包含更多的柱塞和约束筒， 也在本发 明要求的保护范围内， 不再——附图说明。

实施例二十二

如图 45和图 46所示本发明摩擦式阻尼器， 与实施例一的区别在于， 柱 塞 1设置成管状， 管状的柱塞 1由二个子柱塞体构成。 柱塞 1中心的空腔内 设置钢制卸载芯轴 100。

如图 47所示， 柱塞 1及构成约束筒的子约束筒 2和 3分别与钢结构梁 101及 103焊接固定在一起， 与实施例一中所述的工作原理相同， 当钢结构 梁 101及 103发生相对运动时， 会带动柱塞与约束筒发生相对滑移， 进而发 生摩擦， 实现耗能。 设置卸载芯轴的意义在于， 当地震等灾害发生过后， 本 发明摩擦式阻尼器实现工作耗能， 柱塞 1与约束筒发生较大的相对位移， 无 法自动复位。此时，通过钢结构梁 101上设置的通孔 102拔出卸载芯轴 100, 柱塞与约束筒之间就可以自动实现泄压， 只需要较小的外力， 就可以实现本 发明摩擦式阻尼器的顺利复位。 同时， 也便于建筑结构恢复原状。 复位后， 在柱塞中心重新插入卸载芯轴， 本发明摩擦式阻尼器又可以重新投入使用， 十分方便。

当然， 基于本例所述的技术原理， 构成管状柱塞的子柱塞体的数量也可 以超过二个， 例如三个、 四个， 甚至更多， 都可以实现同样的效果。

实施例二十三

如图 48所示本发明摩擦式阻尼器， 与实施例十的区别在于， 压力通道

51设置在柱塞 1中，压力通道 51与柱塞表面设置的多个卸载槽 60保持连通， 此外， 压力通道 51在柱塞端面还设置对外接口 52。

本例所述技术方案的工作原理及使用后的复位操作方法与实施例十中 的描述基本相同， 在此不再重复给予说明。

实施例二十四

如图 49所示本发明摩擦式阻尼器， 与实施例十四的区别在于， 柱塞外 表面设置用于与摩擦元件 72配合的工作表面设置有沿环向的凸凹结构 121。

本例所述的本发明摩擦式阻尼器中， 由于在柱塞外表面设置了凸凹结构 121 , 摩擦元件 72在束紧装置的束缚下， 与凸凹结构之间会产生相互嵌入效 果，可以将摩擦元件牢牢地固定在柱塞上面，防止摩擦元件沿柱塞轴向错动。

需要指出的是， 本例中柱塞的工作方向沿约束筒的轴向， 因此凸 结构 121沿约束筒的环向设置。 对于转动形式的本发明摩擦式阻尼器， 由于柱塞 的工作方向沿约束筒的环向， 因此凸凹结构 121沿约束筒的轴向设置， 不再 另附图， 仅以文字进行说明。 另外， 基于本例所述的技术原理， 对于在约束 筒上设置摩擦元件的本发明摩擦式阻尼器，也可以在约束筒内壁相应的工作 表面上设置凸凹结构， 同样， 根据工作方向的不同， 凸凹结构可以沿轴向或 环向设置。 以上都是基于本发明技术原理的筒单变换， 都在本发明要求的保 护范围中。

实施例二十五

如图 50所示本发明摩擦式阻尼器， 与实施例八的区别在于， 圓柱形的 柱塞 1与二个约束筒配合使用， 其中每个约束筒均包括子约束筒 2和子约束 筒 3 ,子约束筒 2和子约束筒 3通过凸凹结构相互嵌合，进而拼接成约束筒， 子约束筒 3的外表面设置抗扭转法兰 128。 此外， 为了增大束紧装置的束缚 力， 钢丝构成的预紧线绳 4在约束筒表面缠绕多层。 另外， 柱塞 1在两个约 束筒之间的部位固定设置有转动转换机构， 转动转换机构具体为绞线盘 122, 绞线盘 122上缠绕着钢丝绳 123 , 其中， 钢丝绳一端与绞线盘固定在一 起（图中未示出）， 另一端为自由端。

应用时， 以车辆緩沖减速为例， 如图 51所示， 将二个图 50所示本发明 摩擦式阻尼器通过抗扭转法兰 128分别固定在基础 126上，再将本发明摩擦 式阻尼器中钢丝绳 123的自由端分别与挡板 124的两端进行固定连接。这样， 当有车辆 125意外撞在挡板 124上时， 车辆 125会推动挡板 124前移， 挡板 124拉动钢丝绳 123 , 迫使绞线盘 122旋转， 带动柱塞 1一同旋转， 从而将 车辆的直线运动转化为柱塞的转动， 由于受到预紧线绳 4的束缚， 柱塞 1旋 转的过程中与约束筒之间持续产生很大摩擦阻力， 该摩擦阻力反作力在车 辆 125上， 也就是说， 车辆 125在推动挡板 124前移的过程中， 需要不断的 克服本发明摩擦式阻尼器中柱塞与约束筒之间的摩擦阻力， 因此会持续损耗 车辆动能， 帮助车辆尽快停止，从而达到保护人身及财产安全的目的。 当然， 基于本例所述的技术原理， 本发明摩擦式阻尼器还可以与轨道车辆的挡块连 接， 通过挡块将本发明摩擦式阻尼器持续产生的阻力作用在轨道车辆上， 从 而帮助轨道车辆实现停车， 与现有将挡块夹持在钢轨上的方法相比， 利用本 发明摩擦式阻尼器与挡块配合的停车方式更加安全可靠， 而现有技术中挡块 与钢轨的夹持力依靠紧固件实现，一旦紧固件松动就会失效，容易产生危险。 由于通过绞线盘将阻尼力矩转化为阻尼力， 行程 ^艮长， 理论上可以达数 千米。 另外本发明阻尼器实现的阻尼力比般的盘式制动器或鼓式制动器大很 多， 因为受力均匀， 正压力很大对于同样的容许压强， 制动力或阻尼力大。 另外， 基于本例所述的技术原理， 绞线盘与柱塞的固定方式还可以选择可拆 卸的方式，例如，二者之间可以采用紧固件相互连接，钢丝绳 123被拉出后， 可以松开紧固件， 转动绞线盘将钢丝绳及挡板 124收回， 再利用紧固件将绞 线盘重新固定在柱塞上， 以备下次使用。 这些都是本发明的筒单变化， 都在 本发明的保护范围内。

实施例二十六

如图 52所示本发明摩擦式阻尼器， 与实施例十二的区别在于， 构成约 束筒的子约束筒 2和子约束筒 3中均设有梯形槽 127, 柱塞 1嵌设在梯形槽 127内并与梯形槽的侧壁紧密接触。

本例所述的技术方案中， 由于在子约束筒中设有梯形槽 127, 柱塞嵌设 在梯形槽内并与梯形槽的侧壁紧密接触， 这样柱塞与每个子约束筒之间都存 在二个摩擦工作表面， 由于增加了摩擦工作表面， 并通过楔子效应放大了正 压力， 因此可以实现放大摩擦力， 从而显著提高工作时输出的摩擦力。

实施例二十七

本发明摩擦式阻尼器同样也适用于转动的工况， 如图 53所示本发明摩 擦式阻尼器， 包括圓柱体的柱塞 1及钢管制成的约束筒 150,约束筒表面还设 置有束紧装置， 束紧装置具体由预应力钢绞线 4构成， 预应力钢绞线 4缠绕 在约束筒 150表面呈梭形布置， 为防止预应力钢绞线滑脱， 束紧装置外侧还 设置有限位挡块 9构成的限位装置， 此外， 约束筒 150上还焊接固定设有抗 扭转法兰 128, 对应的柱塞 1上设有转动转换机构， 所述转动转换机构具体 为离合器机构， 该离合器机构由离合盘 131及离合盘 132构成。

应用时， 利用紧固件 129和抗扭转法兰 128将约束筒 150固定在机械设 备框架 135中设置的金属连接件 130上， 离合盘 131固定在柱塞 1的端部， 离合盘 132对应离合盘 131固定在与机械设备框架 135可发生相对转动、 又 有制动需求的转动体 133上， 构成离合器机构， 转动体 133在约束 134的限 制下除了可以与机械设备框架 135发生相对转动外，还可以沿柱塞轴向相对 机械设备框架 135发生移动， 完成本发明摩擦式阻尼器在转动体 133与机械 设备框架 135之间的装配。 这样， 非工作状态下， 保持离合盘 131与离合盘 132分离， 此时本发明摩擦式阻尼器不工作； 当转动体 133相对机械设备框 架 135的转动需要制动时， 沿柱塞轴向移动转动体 133 , 使离合盘 131与离 合盘 132紧密接触， 离合盘 131与离合盘 132立即实现同步转动， 带动柱塞 1在约束筒 150中旋转，此时本发明摩擦式阻尼器开始工作，由于约束筒 150 表面设置了束紧装置，柱塞 1在约束筒 150内转动的过程中二者之间会存在 持续的摩擦阻力， 该摩擦阻力反向做功不断消耗柱塞 1的转动能量， 进而实 现持续消耗转动体 133的转动能量，达到使转动体 133相对机械设备框架 135 减速或趋于静止的目的。

基于本例所述的技术原理， 在实际应用中， 也可以在柱塞上设置抗扭转 法兰， 对应地在约束筒上设置离合器形式的转动转换机构， 也能实现同样的 效果， 不再另外附图说明， 也在本发明要求的保护范围中。

实施例二十八

如图 54和 55所示本发明摩擦式阻尼器， 与实施例二十七的区别在于， 柱塞 1上设有抗扭转法兰 128, 对应约束筒上设有转动转换机构， 所述转动 转换机构具体为齿轮与齿条配合机构。

下面以在桥上的应用为例进行说明， 当桥采用了单向的滑移支座， 仅存 在单一方向（例如沿桥梁纵向）的位移时，利用紧固件 140将抗扭转法兰 128 与桥墩 142顶面固定设置的钢制锚固件 141连接在一起，使柱塞 1与桥墩 142 固定相连， 齿轮 136焊接固定在约束筒 150顶端， 齿条 137与桥梁 138中设 置的钢制锚固件 139利用紧固件（图中未示出）连接在一起， 齿条 137沿桥 梁 138的纵向设置， 齿轮 136在齿条 137中部与之相互啮合配合， 完成本发 明摩擦式阻尼器在桥墩与桥梁之间的连接安装。 当发生地震或车辆紧急制动 等情况时， 桥梁 138发生沿齿条 137布置方向的移动或振动， 在齿条 137的 驱动下， 齿轮 136会同步发生转动， 同时， 齿轮 136还带动约束筒 150相对 柱塞 1发生转动，从而实现将桥梁 138的水平移动转化为约束筒 150与柱塞 1之间的转动， 此时， 本发明摩擦式阻尼器开始工作， 由于约束筒 150表面 设置了束紧装置， 约束筒 150相对柱塞 1转动的过程中二者之间会存在持续 的摩擦阻力， 该摩擦阻力反向做功不断消耗约束筒 150的转动能量， 进而作 用于齿条 137及桥梁 138, 使齿条 137及桥梁 138的水平移动或振动很快趋 于静止， 有利于提高行车的安全性。

基于本例的技术原理， 转动转换机构还可以是链轮与链条配合机构、 齿 形带与皮带轮配合机构等具体形式， 都可以实现同样的功能， 都在本发明要 求的保护范围内。

实施例二十九

如图 56和 57所示本发明摩擦式阻尼器， 与实施例二十七的区别在于， 当物体 147相对基础框架 157发生水平移动时，柱塞 1上设置的转动转换机 构还可以是偏心滑块与导向槽配合机构。

应用时， 利用紧固件 129和抗扭转法兰 128将约束筒 150固定在基础框 架 157中固定设置的金属连接件 156上， 另外， 在柱塞 1上固定设置连接耳 板 143, 再利用销轴 145在连接耳板 143上铰接设置偏心滑块 144,用槽钢加 工制成的导向槽 146与物体 147中固定设置的钢制锚固件焊接固定在一起， 偏心滑块 144嵌置在导向槽 146中并可以在导向槽 146中滑动， 完成本发明 摩擦式阻尼器在物体 147和基础框架 157之间的安装。 当物体 147相对基础 框架 157发生沿导向槽 146延伸方向垂向的水平运动时，偏心滑块 144除了 沿导向槽 146与其发生相对滑动外，还在导向槽 146的带动下与其一起水平 移动，偏心滑块 144在水平移动的过程中会带动连接耳板 143及柱塞 1相对 约束筒 150发生转动，从而将物体 147的水平移动转化为柱塞 1相对约束筒 150的转动。 此时本发明摩擦式阻尼器开始工作， 由于约束筒 150表面设置 了束紧装置，柱塞 1在约束筒 150内转动的过程中二者之间会存在持续的摩 擦阻力， 该摩擦阻力反向做功不断消耗柱塞 1的转动能量， 进而实现持续消 耗物体 147的动能， 使物体 147相对基础框架 157很快趋于静止。

基于本例所述的技术原理， 在实际应用中， 也可以在柱塞上设置抗扭转 法兰， 对应地在约束筒上设置转动转换机构， 也能实现同样的效果， 不再另 外附图说明， 也在本发明要求的保护范围中。

实施例三十

如图 58所示本发明摩擦式阻尼器， 与实施例二十九的区别在于， 导向 槽由易发生移动的物体上直接设置的限位槽结构构成。 下而以在桥梁建筑中 的应用为例进行说明， 为同时限制桥梁 151相对桥墩 149在纵向（即图中 X 向）及横向 （即图中 γ向） 的移动， 桥梁 151中对应 X向和 Y向分别设置 有导向槽 146a和 146b, 导向槽 146a和 146b为桥梁 151底面上分别一体化 设置的限位槽， 相应的， 在桥墩 149与桥梁 151之间设置两个本发明摩擦式 阻尼器， 其中， 约束筒 150a和 150b分别通过抗扭转法兰（图中未示出）与 桥墩 149固定连接在一起， 柱塞 la和柱塞 lb上分别设置连接耳板 143a和 143b,偏心滑块 144a通过销轴 155a与连接耳板 143a铰接在一起， 偏心滑块 144b通过销轴 155b与连接耳板 143b铰接在一起， 偏心滑块 144a和偏心滑 块 144b分别嵌设在导向槽 146a和导向槽 146b内。 在地震或车辆紧急制动 等情况下， 当桥梁 151沿 X向发生水平移动时， 会驱动偏心滑块 144a沿 X 向发生水平移动， 进而带动柱塞 la相对约束筒 150a转动， 此时本发明摩擦 式阻尼器开始工作，由于约束筒 150a表面设置了钢绞线 4a构成的束紧装置， 柱塞 la在约束筒 150a内转动的过程中二者之间会存在持续的摩擦阻力， 该 摩擦阻力反向做功不断消耗柱塞 la的转动能量， 进而阻碍桥梁 151沿 X向 的水平移动， 使桥梁 151相对桥墩 149很快趋于静止。 同理， 当桥梁 151沿 Y向发生水平移动时， 会驱动偏心滑块 144b沿 Y向发生水平移动， 进而带 动柱塞 lb相对约束筒 150b转动， 此时本发明摩擦式阻尼器开始工作， 由于 约束筒 150b表面设置了钢绞线 4b构成的束紧装置， 柱塞 lb在约束筒 150b 内转动的过程中二者之间会存在持续的摩擦阻力， 该摩擦阻力反向做功不断 消耗柱塞 lb的转动能量，进而阻碍桥梁 151沿 Y向的水平移动，使桥梁 151 相对桥墩 149很快趋于静止。 需要指出的是， 桥梁与桥墩间发生任意方向的 水平运动时， 该运动都会分解为 X向和 Y向的运动分量， 则二个本发明摩 擦式阻尼器同时开始工作， 且互不干涉， 使桥梁相对桥墩的运动很快趋于静 止。

上述本发明的实施例中记叙的技术方案只为更好地理解本发明的技术 原理， 并不局限于实施例所记叙的技术方案本身， 许多实施例中的技术安案 还可以进行交叉利用， 也都能实现 4艮好的效果， 在此不——举例说明， 都在 本发明要求的保护范围之内。

本发明摩擦式阻尼器与传统摩擦阻尼器相比具有如下优点：

1 ) 由于设置了专门的环向闭合的束紧装置， 其产生的环向束紧力和弹 性变形较大， 束紧力对柱塞和约束筒表面的磨损并不敏感， 十分稳定， 可以 在约束筒与柱塞之间的摩擦表面提供长期稳定的正压力， 从而保证长期、 多 周次的阻尼力稳定输出。

2 )束紧装置可采用预应力钢丝等高强抗拉材料， 材料主要受拉， 受力 均匀， 应力和应变水平高， 因此材料利用率高， 可以产生强大环向束紧力， 因此本发明摩擦式阻尼器可以产生很大的摩擦力， 能够制造出任何工程需要 的 P屯位， 达到千吨级水平， 远高于现有摩擦阻尼器的出力水平， 而且弹性储 备高 （预紧位移）， 可以补偿磨损和应力松弛带来摩擦力损失。

3 ) 由于本发明摩擦式阻尼器中束紧装置选材多样， 设置方式多样， 可 以在同一个产品的不同部位实现不同的预压力， 因此产品可实现的摩擦阻力 可以是一个连续的变化值， 可以同时兼顾强振和弱振等不同工况， 适用性更 强。

4 )结构筒单， 成本低， 易于大量推广应用。

5 )本发明中不依赖约束筒与柱塞之间的形位公差配合提供摩擦表面的 正压力， 束紧装置可以在约束筒与柱塞装配后再加装， 因此约束筒与柱塞之 间无精密装配要求， 易于生产加工。

6 ) 另外产品的吨位可以根据项目需要， 出厂前再缠绕， 同样尺寸的柱 塞和外筒， 束紧力和摩擦力可以不同， 有利于标准化生产。 即使在现场， 采 用专用工具可以根据使用条件变化随时对束紧装置进行调整，修正本发明摩 擦式阻尼器的输出等性能参数。

7 ) 由于束紧装置在约束筒与柱塞装配后再加装， 一旦约束筒或柱塞发 生过度磨损时， 可以重新调整束紧力， 这样可以实现至少部分元件的延寿或 循环利用， 更加环保经济。

8 ) 由于采用了专门的束紧装置， 柱塞和约束筒主要承受正压力和摩擦 力， 而不是原来的拉应力、压应力及剪应力， 受力状况大为改善， 选材更广， 可以优先考虑更好的摩擦性能。

9 )本发明由于结构紧凑， 对于小阻尼力的场合， 也同样适用， 如洗衣 机减振。

此外， 与传统小孔节流式阻尼器相比， 本发明摩擦式阻尼器不包含任何 阻尼液体， 因此其无需密封，没有使用方向的限制，也没有污染环境的隐患； 其阻尼力主要由约束筒表面设置的束紧装置来决定，通过控制束紧装置的预 紧力就可以实现不同的阻尼力， 使用时阻尼力可以根据需要进行设计， 能够 实现很大的阻尼力； 本发明的另一突出特点在于， 其阻尼特性受温度、 湿度 等外部条件影响很小， 阻尼性能十分稳定， 适用性强。 此外， 本发明摩擦式 阻尼器还具有诸多优点， 例如， 结构筒单、 无精密部件， 因此造价低； 性能 稳定、 工作可靠； 基本无需维修、 寿命长， 检修后可以继续使用， 具有可再 生特性， 十分环保。

Claims

权利要求书

1. 一种摩擦式阻尼器， 包括柱塞和约束筒， 其特征在于约束筒的外表 面上对应约束筒内壁的工作表面设有环向闭合的束紧装置，柱塞至少局部与 约束筒内壁的工作表面紧密接触， 或者柱塞与约束筒之间设置摩擦元件或耐 磨防锈层。

2.根据权利要求 1 所述的摩擦式阻尼器， 其特征在于与柱塞配合的约 束筒的筒体上设有至少一条沿筒体轴向延伸的压力释放缝， 或者约束筒由至 少二个子约束筒组成。

3.根据权利要求 1 所述的摩擦式阻尼器， 其特征在于束紧装置两侧还 设有限位装置， 限位装置为约束筒或构成约束筒的子约束筒外表面上设置的 限位销、 限位挡块或者是限位凹槽。

4.根据权利要求 2所述的摩擦式阻尼器， 其特征在于子约束筒为约束 杆或约束板。

5.根据权利要求 1或 3所述的摩擦式阻尼器， 其特征在于束紧装置由 至少一个闭合的预紧圓环组成， 预紧圓环与约束筒外表面之间为过盈配合。

6.根据权利要求 1或 3所述的摩擦式阻尼器， 其特征在于束紧装置由 约束筒表面缠绕的预紧线绳组成， 预紧线绳在缠绕过程中施加了预紧力。

7.根据权利要求 6所述的摩擦式阻尼器， 其特征在于预紧线绳为丝、 线、 绳、 或索， 其由金属材料、 合成纤维、 人造纤维或天然纤维材料制成。

8.根据权利要求 7所述的摩擦式阻尼器， 其特征在于预紧线绳由钢丝、 钛合金丝、 碳纤维、 芳纶纤维、 蜘蛛丝、 记忆合金或凯芙拉纤维构成。

9.根据权利要求 2所述的摩擦式阻尼器， 其特征在于柱塞上设置导向 限位装置，导向限位装置为柱塞插入约束筒内部的局部段上固定设置的导向 限位块， 导向限位块至少局部嵌置在子约束筒之间的拼合间隙中。

10. 根据权利要求 1或 2所述的摩擦式阻尼器， 其特征在于柱塞沿径向 的横截面轮廓形状为正方形、 矩形、 圓形、 正五边形、 正六边形、 三角形或 菱形， 约束筒的内壁所围成的轮廓形状与柱塞轮廓相对应。

11.根据权利要求 1或 2所述的摩擦式阻尼器， 其特征在于柱塞和约束 筒之间设有密封保护套。

12. 根据权利要求 1或 2所述的摩擦式阻尼器，其特征在于柱塞或 /和约 束筒上设置连接接口，或者柱塞或 /和至少部分子约束筒上设置连接接口，连 接接口包括连接板、 连接环、 螺纹连接件或连接法兰， 螺纹连接件包括螺杆 或螺孔。

13. 根据权利要求 12所述的摩擦式阻尼器， 其特征在于相邻的子约束 筒之间利用子约束筒上分别对应设置的凸凹结构相互嵌合拼接构成约束筒。

14. 根据权利要求 1或 2所述的摩擦式阻尼器， 其特征在于约束筒至少 一侧端部的内壁设有过渡倒角， 或者柱塞至少局部为锥体。

15. 根据权利要求 1或 2所述的摩擦式阻尼器， 其特征在于约束筒或柱 塞的工作表面设有摩擦系数大于 0.3并且摩擦系数长期稳定的摩擦专用材料 制成的摩擦元件， 或者约束筒或柱塞的工作表面设有利用电镀、 烧结、 高温 喷涂、 激光焊接方式涂覆的耐磨防锈层， 所述摩擦专用材料包括陶瓷合金材 料、 粉末冶金材料、 铜合金材料、 碳纤维材料和刹车片。

16. 根据权利要求 1或 2所述的摩擦式阻尼器， 其特征在于对应约束筒 或柱塞工作表面设置的摩擦元件， 约束筒或柱塞工作表面上还设有沿环向或 轴向的凸 结构。

17. 根据权利要求 1或 2所述的摩擦式阻尼器， 其特征在于约束筒的筒 壁或柱塞中设有压力通道， 相应的约束筒内壁或柱塞表面设置卸载槽， 压力 通道与卸载槽连通， 压力通道设有对外接口。

18. 根据权利要求 1或 2所述的摩擦式阻尼器，其特征在于柱塞呈管状， 其由至少二个子柱塞体构成， 柱塞中心的空腔内设置卸载芯轴。

19. 根据权利要求 1或 2所述的摩擦式阻尼器， 其特征在于约束筒中设 有梯形槽， 柱塞嵌设在梯形槽内并与梯形槽的侧壁紧密接触。

20. 根据权利要求 1或 2所述的摩擦式阻尼器， 其特征在于柱塞表面轮 廓为圓柱形， 约束筒或柱塞上设有抗扭转法兰， 对应地柱塞或约束筒上设有 转动转换机构。

21. 根据权利要求 21 所述的摩擦式阻尼器， 其特征在于转动转换机构 为绞线盘、 齿轮与齿条配合机构、 链轮与链条配合机构、 齿形带与皮带轮配 合机构、 滑块与导向槽配合机构或离合器机构。

22. 根据权利要求 1或 3所述的摩擦式阻尼器， 其特征在于束紧装置表 面设置防锈层。

23. 根据权利要求 1或 2所述的摩擦式阻尼器， 其特征在于包括至少二 个约束筒， 约束筒之间垂直交叉设置或平行设置， 约束筒内至少设置一根柱 塞， 不同约束筒中的柱塞之间也对应地垂直交叉设置或平行设置。