一种变力粘滞阻尼器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于用于抗震减振技术领域的阻尼器，具体涉及一种变力粘滞阻尼器。
【背景技术】
[0002] 粘滞阻尼器现已在建筑结构和桥梁等领域逐渐使用，用于新建建筑物的振动控 制，以及用于现有建筑的抗震加固。目前，已有很多工程使用了粘滞阻尼器，主要是在高层 建筑、高耸结构、体育馆、桥梁和铁道等建筑物。粘滞阻尼器的控制机理是将结构的部分振 动能量通过阻尼材料消耗掉，达到缓解外载的冲击、减少结构振动以及保护结构安全的目 的。
[0003]目前国内外所使用的粘滞阻尼器，其消能的阻尼力受制于较多的技术指标，包括 阻尼系数、指数、速度和位移等，为使粘滞阻尼器实现较好的阻尼效果，目前常用的方法是 采用在粘滞阻尼器的外部附加各类控制器和传感器来对其进行控制，使阻尼器整体的减振 系统相当复杂；而且这些控制器和传感器通常都需要采用外供电源来保证其正常工作，但 是，由于地震或强风等灾害的不可预知性，当地震来袭时往往会出现供电中断的现象，使控 制器和传感器失去作用，因此该类粘滞阻尼器在实际的工程应用中受到一定的限制。
[0004] 在现有技术中，粘滞阻尼器的出力是按照一定的技术规范进行设计的，但在现实 生活中，地震或强风等灾害带来的振动往往偏离我们的设计规范所规定的范围，因此在地 震或强风等灾害中，当振动超过设计规范所规定的范围时，会出现粘滞阻尼器的位移超出 设计范围，使粘滞阻尼器被破坏而失去保护建筑物的作用。地震或风等外力对建筑物结构 进行冲击时，建筑物会发生摇摆，使粘滞阻尼器的活塞产生往复移动，在移动到粘滞阻尼器 的两个端部时，粘滞阻尼器所受到的载荷是最小的，在载荷最小时，有时达不到可以使活塞 移动的最小力量，活塞不能产生移动，阻尼器不能消耗掉外部载荷所传递给建筑物的能量， 这种情况粘滞阻尼器降低了对外部输入能量的消除，从而降低了对建筑物的保护作用。另 外，在每一次灾害中，建筑物所受到的振动既有大的也有小的，当小的振动不在设计规范所 规定的范围时，粘滞阻尼器不产生位移，无法消除外界传递给建筑物的能量，粘滞阻尼器无 法起到保护建筑物的作用。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种变力粘滞阻尼器，该变力粘滞阻尼器 无需外接控制器和传感器；其具有在根据工况需要位移到设定位置时，出力即变大或缩小， 该阻尼器在地震或强风等灾害所带来的振动在超出或不足我们的设计规范所规定的范围 时，仍能够起到保护建筑物的作用。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] -种变力粘滞阻尼器，包括一主缸；分别安装在主缸的两端的第一密封装置和第 二密封装置，第一密封装置和第二密封装置将主缸的内腔形成密封腔；一设置在主缸内可 轴向移动的活塞，活塞将上述密封腔分为第一密封腔和第二密封腔；依次穿过第一密封装 置、活塞和第二密封装置的活塞杆，活塞杆与活塞固定连接；填充在第一密封腔和第二密封 腔内的阻尼介质；
[0008] 在活塞上均匀设置有至少两个阻尼通孔，阻尼通孔的中心轴线与活塞的中心轴线 平行；在阻尼通孔内安装有阻尼长轴，阻尼长轴的侧壁上设置有长槽，长槽沿阻尼长轴的轴 向设置；阻尼长轴与阻尼通孔间隙配合；
[0009] 长槽分为主长槽、第一辅长槽和第二辅长槽，主长槽设置在阻尼长轴的中间部，第 一辅长槽和第二辅长槽分别设置在阻尼长轴的两个端部；第一辅长槽和第二辅长槽的槽深 均与主长槽的槽深不同。
[0010] 在将本发明变力粘滞阻尼器安装到高层建筑、高耸结构、体育馆、桥梁和铁道等建 筑物时，将活塞杆和主缸分别连接到建筑物结构的设定点上即可。
[0011] 本发明变力粘滞阻尼器的结构中取消了控制器和传感器等部件，不再需要外供电 源来保证其正常工作。
[0012] 本发明中，在活塞上设置了阻尼长轴，并在阻尼长轴上设置了轴向布置的长槽，长 槽将活塞两侧的第一密封腔和第二密封腔连通；当结构受到风或地震等外荷载的冲击振动 时，结构通过设定点带动活塞杆和活塞往复运动使得阻尼介质在以活塞为分隔的第一密封 腔和第二密封腔之间迅速流动，在此过程中由于阻尼介质的分子间摩擦、阻尼介质与阻尼 长轴之间的摩擦、阻尼介质与活塞之间的摩擦以及阻尼介质与活塞杆之间的摩擦的共同作 用，阻尼介质在通过长槽与阻尼通孔围成的通道时产生巨大的节流阻尼，形成阻尼力；阻尼 力在活塞的往复运动中使得外载的机械能转换为阻尼介质的内能，以热量的形式散发，从 而消耗输入的外载振动能量，达到保护结构安全的目的。
[0013] 在本发明中，长槽在沿阻尼长轴的轴向方向上分为主长槽、第一辅长槽和第二辅 长槽，主长槽设置在阻尼长轴的中间部，第一辅长槽和第二辅长槽分别设置在阻尼长轴的 两个端部；第一辅长槽和第二辅长槽的槽深均与主长槽的槽深不同。主长槽的槽深是根据 建筑物的常规设计规范进行设定，第一辅长槽和第二辅长槽的槽深均是按照主长槽的槽深 的一定比例进行设定。本发明变力粘滞阻尼器在建筑物上安装、调试完毕后，活塞处于密封 腔的中间位置，当结构受到的风或地震等外荷载的冲击振动在常规设计规范内时，活塞在 密封腔内移动时，主要处于主长槽的长度范围内；当结构受到的冲击振动不在常规设计规 范内时，活塞在密封腔内移动时，可以偏离密封腔的中间位置到达密封腔的两端，这时，由 于长槽两端的第一辅长槽或第二辅长槽的槽深均不同于主长槽的槽深，可以提供不同于常 规设计规范所规定的阻尼力，使变力粘滞阻尼器继续发挥作用，使建筑物的仍能受到保护。
[0014] 第一辅长槽和第二辅长槽的槽深与主长槽的槽深不同，分为如下两种情况：
[0015] 一、第一辅长槽和第二辅长槽的槽深较主长槽的槽深要浅，其最佳比例范围是：
[0016] H12 = (0? 3 ~0? 5)H11，H13 = (0? 3 ~0? 5)H11，
[0017] 上述Hll为主长槽的槽深，H12为第一辅长槽的槽深，H13为第二辅长槽的槽深。
[0018] 二、第一辅长槽和第二辅长槽的槽深较主长槽的槽深要深，其最佳比例范围是：
[0019] H22 = (2 ~3)H21，H23 = (2 ~3)H21，
[0020] 上述H21为主长槽的槽深，H22为第一辅长槽的槽深，H23为第二辅长槽的槽深。 [0021] 在第一辅长槽和第二辅长槽的槽深较主长槽的槽深要浅时，当活塞的位置从主长 槽移动到第一辅长槽或第二辅长槽后，阻尼介质通道变小，阻尼介质通过阻尼介质通道的 流速变大，阻尼力增加，变力粘滞阻尼器的出力升高；当建筑物的结构受到的振动超过设计 范围时，活塞在移动到长槽的第一辅长槽或第二辅长槽的范围内时，变力粘滞阻尼器的出 力增大，全部或部分抵消外界输入的能量，降低建筑物所受到的损害，继续起到保护建筑物 的作用。
[0022] 在第一辅长槽和第二辅长槽的槽深较主长槽的槽深要深时，当活塞的位置从主长 槽移动到第一辅长槽或第二辅长槽后，阻尼介质通道变大，阻尼介质通过阻尼介质通道的 流速变小，阻尼力减小，变力粘滞阻尼器的出力降低；在地震或风等外力对建筑物机构进行 冲击时，建筑物发生摇摆，在变力粘滞阻尼器的活塞移动到密封腔的两个端部时，由于第一 辅长槽或第二辅长槽的槽深比主长槽要深，此时变力粘滞阻尼器的出力变小，使活塞在小 载荷下仍能够产生移动，继续吸收外部输入的能量，最大限度地减少外部载荷对建筑物的 损害；另外，在每次灾害的后期，建筑物所受到的振动也变的较小，但是变力粘滞阻尼器的 活塞也已偏离阻尼长轴的中间部位，移动长槽的第一辅长槽或第二辅长槽的范围内，小的 振动也可以使活塞发生移动，从而消耗掉传递给建筑物的能量，变力粘滞阻尼器可以继续 起到保护建筑物的作用。
[0023] 为延长本发明的使用时间，活塞在主缸内的移动要灵活，活塞要在主缸内灵活移 动，除了各个部件的加工精度要保证外，阻尼长轴上的长槽的开设最好在一定的范围内，主 长槽的与阻尼长轴的轴正交的截面积与阻尼长轴未开槽时的径向截面积之比需控制在一 定的范围内，其最佳比例范围是：S2= (0.03~0. 10)S1，上述Sl为阻尼长轴未开槽时的径 向截面积，S2为主长槽的与阻尼长轴的轴正交的截面积。
[0024] S2具体的设定可以根据实际的情况进行设定。
[0025] 变力粘滞阻尼器的主要工作范围是在设计规范所规定的范围内，因此第一辅长槽 和第二辅长槽在长槽中所占比例应当控制在一定的范围内，最佳范围是：
[0026] L2 = (0? 1 ~0? 2)L1，L3 = (0? 1 ~0? 2)L1，
[0027] 其中，LI为阻尼长轴的长度，L2为第一辅长槽的长度，L3为第二辅长槽的长度。
[0028] 阻尼通孔的数量可以根据活塞的端面的大小进行合理的布置，阻尼通孔的数量最 少为2个，阻尼通孔的数量太多会增加活塞的加工难度，增加设备的制造成本，一般情况 下，阻尼通孔的数量不要超过8个。
[0029] 合理设置每根阻尼长轴上的长槽的数量，可以使设备的操作方便，加工制造的成 本也得到有效的控制，每根阻尼长轴上的长槽的最多不要超过12个。
[0030] 为有效地增加变力粘滞阻尼器的抗漏能力，延长变力粘滞阻尼器的使用寿命，在 活塞与主缸的内壁之间设置有主密封件。
【附图说明】
[0031 ]图1是本发明的一种实施例的结构简图。
[0032] 图2是图1中A-A处的剖面图。
[0033] 图3是本发明变力粘滞阻尼器中的阻尼长轴的第一种结构示意图。
[0034] 图4是本发明变力粘滞阻尼器中的阻尼长轴的第二种结构示意图。
[0035] 图中标记：
[0036] 2一活塞杆，4一主缸，5-阻尼长轴，6-活塞，8-副缸，
[0037] 11 一活塞杆耳环，12-缸体耳环，31-锁紧螺母，32-第一端盖，
[0038] 42一第二端盖，51-长槽，61-阻尼通孔，
[0039] 71-第一密封腔，72-第二密封腔，81-防护腔。
【具体实施方式】
[0040] 实施例1 :
[0041] 参阅图1，一种变力粘滞阻尼器，包括一主缸4 ;分别安装在主缸4的两端的第一密 封装置和第二密封装置，第一密封装置和第二密封装置将主缸4的内腔形成密封腔；一设 置在主缸4内可轴向移动的活塞6,活塞6将上述密封腔分为第一密封腔71和第二密封腔 72 ;依次穿过第一密封装置、活塞6和第二密封装置的活塞杆2,活塞杆2与活塞6固定连 接；填充在第一密封腔和第二密封腔内的阻尼介质。
[0042] 参阅图2,在活塞2上均匀设置有至少两个阻尼通孔61，阻尼通孔61的中心轴线 与活塞2的中心轴线平行；在阻尼通孔61内安装有阻尼长轴5,阻尼长轴5的侧壁上设置 有长槽51，长槽51沿阻尼长轴5的轴向设置；阻尼长轴5与阻尼通孔61间隙配合。