旋叶式粘滞阻尼器的制作方法

本发明涉及一种旋叶式粘滞阻尼器，尤其涉及一种装配放大装置的旋叶式粘滞阻尼器，结合了粘滞阻尼器和齿轮传动式位移/速度放大装置的优点，有效提高了阻尼器减震效果。属于土木结构（包括高层建筑、高耸结构等）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、造价较低、减震效果显著而在国内外土木工程中得到广泛应用。其中，粘滞阻尼器以其经济性好、适用性好，维护费用低等优点，受到了广大土木工程研究人员的重视。

常见的粘滞阻尼器为液压油缸孔隙式阻尼器，由套筒、活塞、油封、阻尼孔、导杆和粘滞流体等组成。作用机理是当活塞在缸筒内作轴向往复运动，由于活塞前后的压力差使粘滞流体从油室穿过节流孔的减速作用产生粘滞阻尼力做功，将机械能转化为热能，从而达到吸收外界能量的目的，因此可广泛应用于减震、缓冲、耗能的场合。。

但是目前的粘滞阻尼器仍存在一定的不足：（1）早期的粘滞阻尼器通常为单出杆形式，当活塞运动时，由于实际上油缸内粘滞流体的体积为可压缩材料，使得当活塞杆抽出时，被抽出的这部分活塞杆在油缸内所占据的体积无法立刻得到补偿，油缸内会产生真空现象，使活塞杆不能继续运动;当活塞杆回缩时，原来在活塞另一侧油缸的粘滞流体部分进入油缸内，而油缸的容积没有增大，从而导致顶死现象；（2）由试验得知，阻尼器在小行程条件下阻尼器的阻尼力达不到由阻尼器理论公式给出的性能，无法达到在地震作用下很小位移时提供如理论公式计算所得的非常高的阻尼比，存在非常明显有类似与弹簧串联显示弹簧刚度不足的现象，无法表现纯粘性的力学行为。因此，在现有粘滞阻尼器的基础上加以改进，采用连接齿轮传动式放大装置的外侧开孔旋叶式粘滞阻尼器，可消除顶死现象并在一定程度上放大位移提高阻尼比，这对于实际工程的减震控制具有重大的意义。

技术实现要素：

为了解决粘滞阻尼器的活塞杆件导致的油缸内真空现象以及顶死现象，同时放大阻尼器与其中液体的相对位移以及相对速度，本发明提出的目的在于提供一种旋叶式粘滞阻尼器，该装置在发挥传统粘滞阻尼器的优点的基础上，利用齿轮间的传动关系作为阻尼器的触发装置，并同时放大了建筑物振动的位移和速度，基于传统粘滞阻尼器的作用机制，增加耗能，达到更好的减振效果。在风或/和地震等作用下，通过齿轮传动基础/楼层的相对位移，利用传动齿轮与旋转叶片之间的半径比，对阻尼器箱体中叶片外侧线位移进行放大，箱体内部粘滞流体被迫在短时间内以较大的流速通过流通孔，从而产生较大的阻尼力，增加减振耗能的效果。

为了实现上述目的，本发明采取如下方案：

一种旋叶式粘滞阻尼器,包括圆柱形箱体1、旋转轴2、粘滞液体3、阻尼器连接件4、旋转叶片5、流通孔6、传动齿轮7和输入杆8，其中：圆柱形箱体1内装有粘滞液体3，旋转轴2一端伸入圆柱形箱体１内，另一端位于圆柱形箱体１外，旋转轴2通过引接口安装在圆柱形箱体1上；位于圆柱形箱体1内部的旋转轴2上安装有一个或多个旋转叶片5，所述旋转叶片5的边缘开有一圈圆形流通孔6；旋转轴2另一端连接传动齿轮7，所述传动齿轮7与输入杆８相互啮合，旋转叶片5的半径应大于传动齿轮7的半径，在风或/和地震等作用下，通过箱体内部粘滞流体被迫在短时间内通过流通孔６产生一定流速，增加耗能。

本发明中，圆柱形箱体1的半径为200mm，高为800mm；传动齿轮7的半径为50mm；旋转轴2的半径为25mm，长度为900mm；旋转叶片5的长为800mm，宽为200mm。

本发明中，圆柱形箱体1材料与旋转叶片5的材料均为耐腐蚀性钢材。

本装置对于齿轮和叶片的半径大小关系有固定的要求，即旋转叶片5的半径应大于传动齿轮7的半径。在风或/和地震等作用下，与建筑物基础或楼层连接的输入杆8将带动传动齿轮7以及旋转叶片5转动，利用上述齿轮和叶片的半径大小关系，旋转叶片5边缘的线位移以及线速度被放大，并带动箱体内部粘滞流体在短时间内以较大的流速通过流通孔，使装置具有更好的减振耗能效果。

本发明中，所述传动齿轮与旋转叶片的半径比为1:4，传动齿轮的半径为50mm。

本发明中，所述粘滞液体为硅油或硅胶。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1.装配放大装置，实现对地震作用下剪切变形产生的位移/速度的放大，增大粘滞阻尼器的耗能效果，有效提高建筑结构振动控制效率，提高抗震效果。

2.粘滞阻尼器内部采用带有流通孔的旋叶式结构，在叶片旋转时油缸内不会产生真空，避免顶死现象。

3.本发明阻尼器箱体单元构造形式简单，可以根据基本结构的特点设置不同的组合方式，使阻尼器布置位置更为灵活，适用于不同方向的地震作用，以达到较好的减震效果。

附图说明

图1为本发明旋叶式粘滞阻尼器正立面图；

图2为本发明旋叶式粘滞阻尼器侧立面图；

图3为本发明旋叶式粘滞阻尼器侧视图。

图中标号：1为圆柱形箱体、2为旋转轴、3为粘滞液体、4为阻尼器连接件、5为旋转叶片、6为流通孔、7为传动齿轮，8为输入杆。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

实施例1：如图1所示，为本发明的一种旋叶式粘滞阻尼器实施例，其主要包括齿轮传动式放大装置和旋叶式阻尼器。齿轮传动放大装置由旋转轴2、阻尼器连接件4、传动齿轮7和输入杆8，旋叶式粘滞阻尼器由圆柱形箱体1、粘滞液体3、旋转叶片5、流通孔6组成。

圆柱形箱体1的半径为200mm，长为800mm，其内部装有粘滞液体3；旋转轴2的半径为25mm，长度为900mm，通过引接口安装在箱体1上；旋转轴2位于箱体1内部的部分，可安装一个或多个旋转叶片5，旋转叶片5的长为800mm,宽为200mm，其边缘开有一圈圆形流通孔6；旋转轴2位于箱体1外部的部分，连接传动齿轮7，其半径为500mm；所述传动齿轮与旋转叶片的半径比为1:4。设置于建筑物基础或楼层上的输入杆8上设置有与传动齿轮7相互啮合的齿结构，从而实现二者的啮合。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种旋叶式粘滞阻尼器，包括齿轮传动放大装置和旋叶式粘滞阻尼器。齿轮传动放大装置由闭式防护壳、阻尼器连接件、加速传动系统和输入杆组成：阻尼器连接件上设有引接口和旋转轴；输入杆上部设有一排曲率较大的齿结构；加速传动系统由输入杆齿结构、传动齿轮和旋转叶片组成，输入杆齿结构与传动齿轮相啮合，传动齿轮与旋转叶片同轴旋转。旋叶式粘滞阻尼器由圆柱形封闭箱体、箱体内部的粘滞液体和外侧开有流通孔的旋转叶片组成。在风或/和地震等作用下，通过齿轮传动基础/楼层的相对位移，设置传动齿轮与旋转叶片的半径比对叶片外侧线位移进行放大，箱体内部粘滞流体被迫在短时间内通过流通孔产生一定流速进行耗能。本发明在建筑结构变形较小或变形较慢时，能够有效提高建筑结构振动控制效率。

技术研发人员：鲁正;李依文;王梓芃;周中通
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：2017.04.14
技术公布日：2017.07.14