利用摩擦和冲击耗能的阻尼器的制作方法

本发明涉及摩擦阻尼器和冲击阻尼器，在腔体内放置固定和可移动的摩擦片，通过摩擦片之间的摩擦、碰撞缓冲装置与腔体的撞击、摩擦材料与挡板的摩擦来耗能，属于土木结构（包括高层建筑、高耸结构和桥梁结构等）振动控制领域。

背景技术：

近年来，基础隔震、消能减震以及调谐减震控制等被动控制技术由于其概念简单、机理明确在国内外土木工程中得到广泛应用。其中，摩擦阻尼器由于其摩擦力大小易于控制，可方便地通过调节预压力来确定，其性能对环境温度及摩擦生热不敏感而被广泛应用。冲击阻尼器利用固体颗粒与主体结构碰撞时引起的动量交换和能量耗散来减小系统的振动，具有耐久性好，可靠度高，对温度变化不敏感，易于用在恶劣环境等优点，因此也受到了广泛的应用。

然而，传统的摩擦阻尼器和冲击阻尼器仍存在着一些不足：首先，传统的摩擦阻尼器在预紧力较大时能获得较好的耗能效果，但是，此时它在小震状态下不起滑，若预紧力较小，则在大震情况下不能有很好的耗能效果；其次，传统的冲击阻尼器加速度较大、接触力较高，由于这些原因，阻尼器的寿命较短，并且其较大的噪音也是限制其发展的一个重要因素。因此，在现有的摩擦阻尼器基础上加以改进，施加较小预紧力或不施加预紧力，使阻尼器在小震情况下可以滑动。当大震来临时，摩擦片滑动剧烈，一部分能量消耗在摩擦片之间的摩擦力上；此外，可移动摩擦片会撞击腔体，通过动量交换达到减震的目的；在撞击的同时，一部分能量由缓冲装置转化，最终消耗在摩擦材料和挡板的摩擦中。这种新型的阻尼器有三条耗能途径，可以有效提高耗能能力，并且由于缓冲装置的作用可以克服传统冲击阻尼器的不足，这对于实际工程的减震具有重大的意义。

技术实现要素：

为了解决传统阻尼器不能兼顾小震和大震，同时解决冲击阻尼器大噪音，高加速度和高接触力的问题，本发明的目的在于提出一种多能耗方式的阻尼器。该装置在发挥传统摩擦阻尼器和冲击阻尼器的优势的基础上加以改进，即增加能耗的途径，使大震和小震能够有对应合适的耗能能力。在小震时，由于摩擦片还未撞击到腔体，也可大大降低平时使用时的噪音。可移动摩擦片端部的缓冲装置，一方面可以把一部分能量耗散在摩擦材料和挡板的摩擦中，另一方面它允许摩擦片撞击腔体的同时有一定缓冲的余地，增加了碰撞的接触时间，从而降低了阻尼器的加速度和接触力，增加了阻尼器的寿命。

为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案。

本发明提出的一种利用摩擦和冲击耗能的阻尼器，由阻尼器腔体单元5、立杆1、第一摩擦片2、第二摩擦片3和撞击缓冲装置4组成，其中：阻尼器腔体单元5为长方体结构，阻尼器腔体单元5内竖直固定有立杆1，立杆1上沿水平方向固定有若干第一摩擦片２，相邻的第一摩擦片2之间放置有可移动的第二摩擦片3，所述第二摩擦片３穿过立杆１，每个可移动的第二摩擦片3两端装有撞击缓冲装置4；所述撞击缓冲装置4由三组杆件7、转轴6、固定杆8、弹簧9和挡板10组成，三组杆件7由三根连杆和轴组成，三根连杆分别与轴连接，三组杆件７的轴套于转轴６外，且三组杆件７可绕转轴6转动，三组杆件７的轴通过固定杆8固定在挡板10上，其中一根杆件的一端通过弹簧9固定在挡板10上；若干个阻尼器腔体单元5相互垂直固定在结构的顶层或相对位移较大的地方；在风或/和地震等作用下，通过第一摩擦片与第二摩擦片之间的摩擦、碰撞缓冲装置与阻尼器腔体单元５的撞击、第一摩擦片２与挡板10的摩擦来转移并耗散结构的能量。

本发明中，三组杆件7、转轴6、固定杆8、弹簧9和挡板10均为钢材，三组杆件7中的每两根连件之间夹角为120°。撞击缓冲装置4与第二摩擦片3采用焊接或用钉子连接。

本发明中，第一摩擦片2和第二摩擦片3可依据需要确定其数量，所述的第一摩擦片２或第二摩擦片３采用钢片或者木板；第一摩擦片2中央有一个与立杆1截面大小形状相同的孔洞，可移动的第二摩擦片3上有一个长条形的孔洞，第一摩擦片２或第二摩擦片３通过相应的孔洞穿在立杆1上，长条形的孔洞使第二摩擦片３能在两片第一摩擦片２之间来回移动。

本发明中，阻尼器腔体单元5材质为5mm-10mm的金属材料，立杆1材质为金属材料，立杜１底部与阻尼器腔体单元5采用焊接连接。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

（1）本发明一共有三种能耗的途径，使大震和小震能够有对应合适的耗能能力。

（2）在小震时仅启动第一重能耗方式，可大大降低绝大多数时间由于阻尼器带来的噪音。

（3）撞击缓冲装置在增加能耗途径的同时，通过增加接触时间可大大降低接触力和摩擦片的加速度。

附图说明

图1为本发明利用摩擦和冲击耗能的阻尼器正立面图；

图2为本发明利用摩擦和冲击耗能的阻尼器的撞击缓冲装置的正立面图；

图3为本发明利用摩擦和冲击耗能的阻尼器的可移动摩擦片的俯视图；

图4为本发明利用摩擦和冲击耗能的阻尼器的固定摩擦片的俯视图；

图中标号1为立杆，2为第一摩擦片，3为第二摩擦片，4为撞击缓冲装置，5为阻尼器腔体单元，6为转轴，7为三组杆件，8为固定杆，9为弹簧，10为挡板，11为摩擦材料，12为撞击点。

具体实施方式

下面结合图1和图2详细说明本发明的具体实施方式。

实施例1：如图1所示，本发明的一种利用摩擦和冲击耗能的阻尼器的实施例，其主要包括阻尼器腔体单元5、立杆1、固定的第一摩擦片2、可移动的第二摩擦片3和撞击缓冲装置4。

阻尼器腔体单元5是由5mm-10mm厚的钢板焊接而成的长方体空腔，通过一定的方式与结构固定。立杆1也为金属材料，通过焊接固定在腔体中央。固定摩擦片2的中央有一个与立杆截面形状大小相同的孔洞，可把固定摩擦片通过孔洞穿入立杆。可移动摩擦片3中央有一长条形孔洞，可通过孔洞将其穿入立杆1。把两种摩擦片穿过立杆1交替堆叠在一起。在可移动摩擦片3的两端装上撞击缓冲装置，用焊接或用钉子连接。

如图2所示，撞击缓冲装置由三组杆件7、转轴6、固定杆8、弹簧9以及挡板10组成。三组杆件7可绕转轴6转动，它们由固定杆8固定在挡板10上，其中一组杆件由弹簧9固定在挡板10上。各构件均为为钢材，由焊接连接。三组杆件7中的每两组杆件的夹角为120°。在距离挡板10较近的杆件端部包裹上摩擦材料11。撞击缓冲装置4与可移动摩擦片3为焊接或用钉子连接。

多个阻尼器腔体单元5相互垂直固定在结构的顶层或相对位移较大的地方；在风或/和地震等作用下，通过摩擦片之间的摩擦、碰撞缓冲装置与腔体的撞击、摩擦材料与挡板的摩擦来转移并耗散结构的能量。