一种圆盘式压电陶瓷摩擦阻尼器的制作方法

本实用新型属于土木工程结构减震技术领域，特别涉及一种圆盘式压电陶瓷摩擦阻尼器。

背景技术：

耗能减振技术是通过在结构中设置一些装置以达到耗能减振的目的。阻尼器根据耗能机理不同分为四类：粘弹性阻尼器、粘滞阻尼器、摩擦阻尼器、金属屈服阻尼器。阻尼器耗能减振的原理是：安装在结构中的耗能装置在结构振动时发生塑性屈服、摩擦滑动或克服阻尼器做功，将结构的部分动能转化为热量而耗散掉，从而达到减振的目的。耗能减振技术因其效果好、构造简单、造价低廉、适用范围广等特点而愈来愈受到国内外学者的重视。摩擦阻尼器结构简单，价格便宜，性能不受温度影响，滞回模型为库仑型，能提供附加的刚度和阻尼，耗能能力强，是结构工程中常用的一种耗能减振装置。但传统的摩擦阻尼器结构单一，只能提供恒定的摩擦力，耗能效果不佳，而且当阻尼器的起滑摩擦力较大时，还会出现抱死现象，不能起到耗能减震的功能。压电陶瓷材料由于其独特的压电效应已广泛应用于结构振动控制领域，利用压电智能材料进行变摩擦阻尼器的开发与研制，已成为研究的一个热点。

目前的压电陶瓷摩擦阻尼器只利用压电陶瓷的侧面进行摩擦耗能，为增大摩擦面积往往采用多块压电陶瓷堆叠的方法，没有充分利用材料。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种圆盘式压电陶瓷摩擦阻尼器，通过改变压电陶瓷的运动形式使压电陶瓷的所有表面都参与摩擦耗能，从而减少压电陶瓷的使用量。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

根据本实用新型提供的一个实施例，本实用新型提供了一种圆盘式压电陶瓷阻尼器，包括阻尼器箱体，和贯穿阻尼器箱体的空心圆轴，空心圆轴上下对称布置有压电陶瓷，在阻尼器箱体上方设置电源，电源与压电陶瓷连接，压电陶瓷之间贯穿有推拉杆；在所述阻尼器箱体内侧布置有一层摩擦片a，在所述压电陶瓷表面布置有一层摩擦片b；通过调节压电陶瓷的电压使其伸缩产生垂直于阻尼器箱体的压力，进而使压电陶瓷上部的摩擦片a与阻尼器箱体上的摩擦片b之间产生摩擦力。

对于上述技术方案，本实用新型还进一步有优选的技术方案：

进一步，所述电源通过导线与压电陶瓷连接，导线通过空心圆轴上端的小缺口进入空心圆轴，再与压电陶瓷连接。

进一步，所述阻尼器箱体为圆柱形，空心圆轴设在阻尼器箱体中心轴线处，空心圆轴两端为半球形，且阻尼器箱体在空心圆轴两端处有圆柱形突出，以限制空心圆柱的上下左右的运动。

进一步，所述推拉杆为圆柱体，并且推拉杆上设有齿条；空心圆轴的中段表面为齿纹，齿纹与推拉杆上的齿条啮合；空心圆轴的上、下端表面为螺纹。

进一步，所述阻尼器箱体上的压电陶瓷内焊接有连接杆，连接杆为空心圆柱体，推拉杆进入连接杆的空腔内与空心圆轴的齿条啮合。

进一步，通过螺母将两块压电陶瓷固定在空心圆轴上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

通过推拉杆的齿条和空心圆轴的齿纹将沿推拉杆轴线方向的直线运动转化为绕空心圆轴的圆周运动，使压电陶瓷的侧面及上下表面的摩擦片都产生运动，使参与摩擦耗能的摩擦片面积增大，从而增大了相同周期内相同大小压电陶瓷表面摩擦片因摩擦而消耗的能量，提高了摩擦阻尼器的工作效率，输出更多阻尼，有利于保护结构。

附图说明

图1为阻尼器的剖面图。

图2为阻尼器推拉杆的俯视图。

图3为阻尼器外观图。

图4为阻尼器的俯视图。

图中：1-推拉杆；2-阻尼器箱体；3-摩擦片a；4-摩擦片b；5-压电陶瓷；6-电源；7-螺母；8-导线；9-空心圆轴；10-连接杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，一种圆盘式压电陶瓷摩擦阻尼器，包括阻尼器箱体2，和贯穿阻尼器箱体2的空心圆轴9，空心圆轴9上下对称布置有压电陶瓷5，在阻尼器箱体2上方设置电源6，电源6通过导线8与压电陶瓷5连接，导线8通过空心圆轴9上端的小缺口进入空心圆轴9，再与压电陶瓷5连接。压电陶瓷5之间贯穿有推拉杆1；在阻尼器箱体2内侧布置有一层摩擦片a3，在压电陶瓷5表面布置有一层摩擦片b4；通过调节压电陶瓷5的电压使其伸缩产生垂直于阻尼器箱体2的压力，进而使压电陶瓷5上部的摩擦片a3与阻尼器箱体2上的摩擦片b4之间产生摩擦力。

其中，见图4所示，阻尼器箱体2为圆柱形，钢材锻造。阻尼器箱体2上下面圆心处有直径40mm的小孔，用于放置空心圆轴9。侧面有两个对称的圆孔，用于通过推拉杆1。

在阻尼器箱体2的主轴轴线处放置空心圆轴9。空心圆轴9两端为半球形，而且阻尼器箱体2在空心圆轴9的两端处有两个圆柱形突起，圆柱形突起与阻尼器箱体焊接。圆柱形突起限制空心圆轴9上下左右的运动，但不限制空心圆轴9的转动。空心圆轴9中段为齿纹，上下段为螺纹，用螺母7将两块压电陶瓷5固定在空心圆轴9上。

压电陶瓷表面覆盖一层摩擦片b4，阻尼器箱体2内侧覆盖一层摩擦片a3，未通电时，两层摩擦片刚刚接触，没有产生挤压。

如图2所示，推拉杆1为圆柱体，并且右半部分为齿条，与空心圆轴的齿纹接触传动，见图3所示。将推拉杆的直线运动转化为空心圆轴的圆周运动。

阻尼器箱体2上的压电陶瓷5内焊接有连接杆10，连接杆10为空心圆柱体，推拉杆1进入连接杆10的空腔内与空心圆轴9的齿条啮合。

当电源通电时，压电陶瓷5体积变大，导致压电陶瓷5与阻尼器箱体2之间的压力变大，当推拉杆运动时，压电陶瓷5表面的摩擦片4与阻尼器箱体2内侧的摩擦片3产生滑动摩擦，耗散地震带来的能量。

本实用新型并不局限于上述实施例，在本实用新型公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本实用新型的保护范围内。