抗倒塌多层金属波纹管固液混合隔振器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种抗倒塌多层金属波纹管固液混合隔振器，包括波纹管容器、液压油、可压缩弹性橡胶单元和圆形补片。其中波纹管容器内装有由液压油和可压缩性弹性橡胶单元组成的固液混合介质，其中可压缩性弹性橡胶单元体内可填充空气、加压气体或为真空，波纹管容器顶底两端焊接圆形补片进行密封。本发明具有良好的隔振性能，能有效提升结构的抗倒塌能力。通过改变可压缩弹性橡胶单元体的数量可以调整隔振效果，同时多层波纹管的采用，避免了油料泄露的问题，波纹管的合金材质具有耐油性、耐腐蚀性、耐热性和不易老化等多种优点。
【专利说明】
抗倒塌多层金属波纹管固液混合隔振器
技术领域
[0001] 本发明设及一种抗倒塌多层金属波纹管固液混合隔振器，属于液压式隔振、抗倒 塌技术领域。
【背景技术】
[0002] 振动控制技术主要分为被动控制、半主动控制及主动控制=类。在实际工程中，与 其他两种方案相比，被动控制因其操作简洁便利、代价低等优点被广泛研究和应用。
[0003] 近年来，液固混合介质隔振器作为一种全新的振动控制手段也得到了一定的关 注，尤其在低频重载隔振方面有着明显优势。传统液固混合隔振器由液压油缸、液压油、弹 性单元及活塞等组成，具有良好的隔振性能，然而也存在疲劳寿命短、单元老化、油液泄露 等问题。为解决运些问题，本发明引入了合金波纹管结构，合金材料明显不存在老化的问 题，并且具有更长的疲劳寿命。油液泄露问题通过波纹管容器顶底两端焊接密封来解决。波 纹管单元体的两侧焊接有圆形补片，可压缩弹性橡胶单元体内可填充空气、加压气体、或者 为真空。
[0004] 本发明具有良好的隔振性能，可有效提升结构的抗倒塌能力，通过改变可压缩弹 性橡胶单元体的数量可W调整隔振效果，同时多层波纹管的采用，避免了油料泄露的问题， 波纹管的合金材质具有耐油性、耐腐蚀性、耐热性和不易老化等多种优点。
【发明内容】
[0005] 为了克服现有隔振器存在的疲劳寿命短、单元老化、油液泄露等问题，本发明的目 的在于提供一种多层金属波纹管式固液混合隔振器，该装置在传统液固隔振器的基础上加 W改进，引入了合金波纹管结构，波纹管容器顶底两端焊接圆形补片密封来解决油液泄漏 的问题。本隔振器具有传统隔振器隔振性能良好的优点，同时解决了传统隔振器疲劳寿命 短、橡胶单元老化、油液泄露等问题，并提升结构的抗倒塌能力。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:抗倒塌多层金属波纹管固液混合隔 振器，包括波纹管容器、液压油、可压缩弹性橡胶单元和圆形补片，波纹管容器内装有由液 压油和可压缩性弹性橡胶单元组成的固液混合介质，所述固液混合介质充满整个波纹管容 器，可压缩性弹性橡胶单元体内填充空气、加压气体或真空中任一种，波纹管容器顶部和底 部两端焊接圆形补片，使波纹管容器完全密封;所述混合隔振器刚度分为线性段和非线性 段，开始时，刚度由波纹管容器和可压缩橡胶单元体共同提供，当达到临界点后，混合隔振 器的刚度全部由多层波纹管容器提供，所述临界点为可压缩橡胶单元体自身的弹性恢复力 与其内部气体压力平衡，故混合隔振器的刚度由波纹管容器和可压缩橡胶单元体共同决 定，临界点的位置与可压缩橡胶单元体的性质有关。
[0007] 本发明中，可压缩性弹性橡胶单元体内填充空气、加压气体或真空，从而实现其可 压缩的性能，而液压油几乎不可压缩。
[000引本发明中，可压缩弹性橡胶单元体的数量可W调整，从而改变隔振器的刚度，调整 隔振器的隔振效果，提高其性能。
[0009] 本发明的有益效果是，本发明引入了抗倒塌多层金属波纹管结构，且多层波纹管 容器顶底两端焊接圆形补片进行密封，可W避免传统液压油缸油料泄露的问题，合金材料 的使用使本发明具有耐油性、耐腐蚀性、耐热性和不易老化等优点。可压缩性弹性橡胶单元 体内可填充空气、加压气体或为真空，从而实现其可压缩的性能，而液压油几乎不可压缩。 本发明可压缩弹性橡胶单元体的数量可W调整，从而改变隔振器的刚度，调整隔振器的隔 振效果，提高其性能，最终使结构的抗倒塌能力得到有效提高。
【附图说明】
[0010] 图1为本发明示意图； 图2为俯视示意图。
[0011] 图中标号：1.波纹管容器，2.液压油，3.可压缩弹性橡胶单元，4.圆形补片。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[001引实施例1: 本发明的抗倒塌多层金属波纹管固液混合隔振器，包括波纹管容器1、液压油2、可压缩 弹性橡胶单元3和圆形补片4。
[0014] 如图1、2所示，波纹管容器1内装有由液压油2和可压缩性弹性橡胶单元3组成的固 液混合介质，其中可压缩性弹性橡胶单元3体内可填充空气、加压气体或为真空，波纹管容 器顶底两端焊接圆形补片进行密封。通过改变可压缩弹性橡胶单元体的数量可W调整隔振 器刚度，从而起到调整隔振性能，提高隔振效果的作用，多层波纹管的采用，避免了油料泄 露的问题，波纹管的合金材质具有耐油性、耐腐蚀性、耐热性和不易老化等多种优点。
[0015] 通过理论分析对抗倒塌多层金属波纹管固液混合隔振器的减振效果的影响因素 进行研究。运个体系有两种不同的状态:第一种状态，系统的运动方程是线性的；第二种状 态，体系的运动会呈现出明显的不光滑的非线性。
[0016] 第一种状态时，体系处于静力平衡状态，受到集中作用力F，标准大气压力Pa,内部 油压力DO，故体系力平衡方程为
(1) 此处X是隔振器的轴向变形，k2代表波纹管容器的刚度，Se代表容器的有效面积，由其 结构几何尺寸决定。
[0017] 假设液压油液不可压缩，波纹管结构径向刚度足够大，不考虑径向变形，波纹管容 器体积变化将全部由弹性单元体变形所致。假设所有的弹性单元完全屈服。所W有如下关 系： 由（1)(2)式整理得： (2) (3) 其中y单性单元在外部液压作用下的轴向刚度，近似认为ko为常数。
[0018] 公巧
巧明：刚度和阻尼是影响隔振器性能的主要因素，且本隔振器可W通过改 变单元体的数量来调整隔振器的刚度。也就是说，可W通过改变弹性单元体的数量改变固 液混合介质隔振器的性能。理论上，刚度越小，隔振器的性能越好。
[0019] 通过试验研究发现，该固液混合隔振器能有效阻隔结构的地震输入，阻隔率大概 在50%w上，输入结构的地震作用大大减小，可有效提高结构的抗倒塌能力。
【主权项】
1. 抗倒塌多层金属波纹管固液混合隔振器，其特征在于包括波纹管容器、液压油、可压 缩弹性橡胶单元和圆形补片，波纹管容器内装有由液压油和可压缩性弹性橡胶单元组成的 固液混合介质，所述固液混合介质充满整个波纹管容器，可压缩性弹性橡胶单元体内填充 空气、加压气体或真空中任一种，波纹管容器顶部和底部两端焊接圆形补片，使波纹管容器 完全密封;所述混合隔振器刚度分为线性段和非线性段，开始时，刚度由波纹管容器和可压 缩橡胶单元体共同提供，当达到临界点后，混合隔振器的刚度全部由多层波纹管容器提供， 所述临界点为可压缩橡胶单元体自身的弹性恢复力与其内部气体压力平衡，故混合隔振器 的刚度由波纹管容器和可压缩橡胶单元体共同决定，临界点的位置与可压缩橡胶单元体的 性质有关。2. 根据权利要求1所述的抗倒塌多层金属波纹管固液混合隔振器，其特征在于可压缩 弹性橡胶单元体的数量可调整，从而改变隔振器的刚度，调整隔振器的隔振效果，提高其性 能，有效提升结构的抗倒塌能力。
【文档编号】F16F15/023GK105909723SQ201610408519
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月13日
【发明人】鲁正, 李坤, 张泽楠
【申请人】同济大学