齿轮传动摩擦阻尼器及装配施工过程的制作方法

本发明属于土木工程技术领域，涉及一种消能减震装置，尤其是通过齿轮提供放大位移的摩擦阻尼器。

背景技术：

消能减震技术是在结构的抗侧力构件中并联阻尼器，由阻尼器消耗大部分的地震能量，从而保证主体结构的安全，是一种积极有效的抗震策略。现有阻尼器工作时的位移通常与连接点的相对位移相等，故阻尼器宜设置在结构相对变形较大的位置，如结构相对变形小，阻尼器因位移小而不能有效发挥其耗能功能。为此，学者们研发了新技术使得阻尼器的位移大于连接点的相对位移，如：公开号为cn104314192a的专利中公开了带位移放大装置的阻尼器，即利用杠杆原理增大阻尼器的位移，但杠杆传递效率较低，只有阻尼器尺寸很大时才能获得较大的位移，这样就造成了安装施工的不便，也影响了建筑的使用功能。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种齿轮传动摩擦阻尼器，该阻尼器在地震时能利用齿轮传动原理实现阻尼器工作位移大于连接点的相对位移，具有良好的耗能能力，且构造简单、安装方便。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

齿轮传动摩擦阻尼器，包括下连接板、下摩擦片、主板、上摩擦片、后角钢、前角钢、下齿条、三联齿轮、双连杆、上齿条、u形连接件、高强螺栓、限位螺栓、齿轮转轴和定位销；主板位于下连接板及分离布置的前角钢、后角钢之间，下摩擦片用环氧树脂粘贴于下连接板的上表面，上摩擦片用环氧树脂粘贴于后角钢和前角钢的下表面，高强螺栓将粘有下摩擦片的下连接板、主板和粘有上摩擦片的后角钢与前角钢连接；三联齿轮、上齿条、下齿条和双连杆位于后角钢和前角钢中间，齿轮转轴穿过前角钢、三联齿轮和后角钢，定位销和限位螺栓穿过前角钢、双连杆和后角钢；主板上表面开凹槽，双连杆下表面开凹槽，上摩擦板中间开齿条孔，下齿条用环氧树脂粘贴于主板凹槽内，上齿条用环氧树脂粘贴于双连杆凹槽内，u形连接件焊接于双连杆端部。

三联齿轮由第一齿轮和第二齿轮构成，第一齿轮半径大于第二齿轮半径，第一齿轮和下齿条相啮合，第二齿轮和上齿条相啮合。

齿轮传动摩擦阻尼器包括摩擦单元和齿轮传动单元两个功能单元。摩擦单元由下连接板、下摩擦片、主板、上摩擦片、后角钢、前角钢和高强螺栓组成；齿轮传动单元由下齿条、三联齿轮、双连杆、上齿条、u形连接件、齿轮转轴和限位螺栓组成。齿轮传动摩擦阻尼器工作原理如下：

①高强螺栓将粘有下摩擦片的下连接板、主板和粘有上摩擦片的后角钢与前角钢连接，通过施加正压力可调节摩擦单元的摩擦力。

②荷载作用下，粘有上齿条的双连杆发生移动，上齿条带动第二齿轮转动，以至于驱动三联齿轮发生转动；当第一齿轮与下齿条的啮合力大于摩擦单元的最大静摩擦力时，粘有下齿条的主板会与粘有下摩擦片的下连接板、粘有上摩擦片的前角钢和后角钢发生相对滑动从而产生摩擦力耗散能量。由于第一齿轮和第二齿轮具有相同的角速度，令r1和r2分别表示第一齿轮半径和第二齿半径，根据齿轮传动原理可知摩擦单元的滑动位移与双连杆位移之比为r1/r2，实现了齿轮传动摩擦阻尼器的位移放大功能。

本发明的有益效果是：①齿轮传动摩擦阻尼器利用齿轮传动原理放大了阻尼器的滑动摩擦位移，具有耗能能力强和工作性能稳定的优点；②齿轮传动摩擦阻尼器除了摩擦片其余材料都是钢材，制作方便，成本低廉；③齿轮传动摩擦阻尼器和工程结构用螺栓连接和销栓连接，施工方便，易于检修和更换。

附图说明

图1是齿轮传动摩擦阻尼器示意图。

图2是图1中摩擦单元示意图。

图3是图1中齿轮传动单元示意图。

图4是图1中下连接片示意图。

图5是图1中下摩擦片示意图。

图6是图1中主板示意图。

图7是图1中主板与下齿条粘接示意图。

图8是图1中上摩擦片示意图。

图9是图1中后角钢示意图。

图10是图1中前角钢示意图。

图11是图1中三联齿轮示意图。

图12是图3中焊有u形连接件的双连杆示意图。

图13是图1中双连杆与上齿条粘接示意图。

图14是图1中齿轮转轴示意图。

图15是图1中定位销示意图

图中，1-下连接板，2-下摩擦片，3-主板，4-上摩擦片，5-后角钢，6-前角钢，7-下齿条，8-三联齿轮，9-双连杆，10-上齿条，11-u形连接件，12-高强螺栓，13-限位螺栓，14-齿轮转轴，15-定位销，401-下连接板螺栓孔，402-下连接板固定螺栓孔，501-下摩擦板螺栓孔，601-主板长槽孔，602-主板凹槽，801-上摩擦片螺栓孔，802-齿条孔，901-后角钢限位孔，902-后角钢转轴孔，903-后角钢螺栓孔，904-后角钢定位孔，1001-前角钢限位孔，1002-前角钢转轴孔，1003-前角钢螺栓孔，1004-前角钢定位孔，1101-第一齿轮，1102-第二齿轮，1103-三联齿轮中轴孔，1201-双连杆限位孔，1202-双连杆凹槽，1203-销栓孔，1204-双连杆定位孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

根据图1和图3所示，齿轮传动摩擦阻尼器，包括下连接板1、下摩擦片2、主板3、上摩擦片4、后角钢5、前角钢6、下齿条7、三联齿轮8、双连杆9、上齿条10、u形连接件11、高强螺栓12、限位螺栓13、齿轮转轴14和定位销15。

根据图6、图7、图12和图13所示，主板3上表面开凹槽，双连杆9下表面开凹槽，上摩擦板4中间开齿条孔802，下齿条7用环氧树脂粘贴于主板凹槽602内，上齿条10用环氧树脂粘贴于双连杆凹槽1202内。

根据图2、图4、图5、图6、图8、图9和图10所示，两个高强螺栓12穿过后角钢螺栓孔903、上摩擦片螺栓孔801、主板长槽孔601、下摩擦片螺栓孔501和下连接板螺栓孔401，另外两个高强螺栓12穿过前角钢螺栓孔1003、上摩擦片螺栓孔801、主板长槽孔601、下摩擦片螺栓孔501和下连接板螺栓孔401。

根据图3、图11和图12所示，三联齿轮8由第一齿轮1101和第二齿轮1102构成，第一齿轮1101半径大于第二齿轮1102，第一齿轮1101与下齿条7相啮合，第二齿轮1102与上齿条10相啮合，齿轮转轴14穿过前角钢转轴孔1002、三联齿轮中轴孔1103和后角钢转轴孔902。

根据图1、图14和图15所示，双连杆9位于后角钢5和前角钢6中间。定位销15穿过前角钢定位孔1004、双连杆定位孔1204和后角钢定位孔904，两个限位螺栓14穿过前角钢限位孔1001、双连杆限位孔1201和后角钢限位孔901。

根据图2、图5、图8、图9和图10所示，下摩擦片2用环氧树脂粘贴在下连接板1的上表面，上摩擦片4用环氧树脂粘贴在后角钢5和前角钢6的下表面，后角钢5和前角钢6构造和尺寸完全相同。

该齿轮传动摩擦阻尼器的装配施工过程如下：

①采用环氧树脂将下摩擦片2粘贴在下连接板1的上表面，将上摩擦片4粘贴在后角钢5和前角钢6的下表面，将下齿条7粘贴于主板凹槽602内，将上齿条10粘贴于双连杆凹槽1202内，u形连接件12焊接在双连杆10的端部；

②两个高强螺栓12穿过后角钢螺栓孔903、上摩擦片螺栓孔801、主板长槽孔601、下摩擦片螺栓孔501和下连接板螺栓孔401，另两个高强螺栓12穿过前角钢螺栓孔1003、上摩擦片螺栓孔801、主板长槽孔601、下摩擦片螺栓孔501和下连接板螺栓孔401，各构件的孔位中心同轴，高强螺栓12预紧施加正压力；

③三联齿轮8位于后角钢5和前角钢6中间，齿轮转轴14穿过前角钢转轴孔1002、三联齿轮中轴孔1103和后角钢转轴孔902，并由螺母固定，第一齿轮1101与下齿条7啮合；

④双连杆9位于后角钢5和前角钢6中间，定位销15穿过前角钢定位孔1004、双连杆定位孔1204和后角钢定位孔904，两个限位螺栓13穿过前角钢限位孔1001、双连杆限位孔1201和后角钢限位孔901，第二齿轮1102与上齿条10啮合；

⑤齿轮传动摩擦阻尼器下连接板1通过下连接板固定螺栓孔402与工程结构螺栓连接，u形连接件12通过销栓孔1203与工程结构销栓连接；

⑥拔出定位销15，进入可工作状态。