一种自复位变摩擦耗能阻尼器

1.本实用新型涉及一种自复位变摩擦耗能阻尼器，属于减震技术领域。


背景技术：

2.摩擦阻尼器作为一种耗能减震技术，主要利用金属与金属之间的摩擦或者金属与非金属之间的摩擦产生阻尼，从而消耗能量，其在工程中被广泛应用。
3.目前大多数的的摩擦阻尼器，一方面其起滑力基本保持不变，对于这种起滑力保持不变的摩擦阻尼器在工程应用中最为关键的问题便是如何确定合适的滑动摩擦力。另一方面摩擦阻尼器不具有自复位功能，并不满足经济且重复多次使用的要求。因此有必要提供一种具备自复位及变摩擦的耗能阻尼装置，而设计一种自复位变摩擦耗能阻尼器，需要考虑其构成及连接。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种自复位变摩擦耗能阻尼器，以用于通过合理的构成及连接构建了具备自复位及变摩擦的耗能阻尼装置。
5.本实用新型的技术方案是：一种自复位变摩擦耗能阻尼器，包括摩擦套筒1、摩擦体2、螺杆3、加压垫片ⅰ4、加压垫片ⅱ5、螺母ⅰ6、螺母ⅱ7、碟形弹簧ⅰ8、碟形弹簧ⅱ9、固定端盖10、开孔端盖11；所述摩擦套筒1两端开口，一开口端与固定端盖10连接，另一开口端与开孔端盖11连接；通过加压垫片ⅰ4、加压垫片ⅱ5夹住安装于摩擦套筒1中部的摩擦体2；所述螺杆3第一端位于摩擦套筒1内，螺母ⅰ6、螺母ⅱ7与螺杆3第一端配合将位于两者之间的加压垫片ⅰ4、摩擦体2、加压垫片ⅱ5固定，螺杆3第二端位于摩擦套筒1外；所述固定端盖10与加压垫片ⅰ4之间设有碟形弹簧ⅰ8，开孔端盖11与加压垫片ⅱ5之间碟形弹簧ⅱ9。
6.所述摩擦套筒1、螺杆3的中心轴线与摩擦体2的中心轴线重合。
7.通过旋紧与旋松螺母ⅰ6以调节摩擦体2的预压缩量。
8.本实用新型的有益效果是：本实用新型中通过对称设置碟形弹簧与安装在两碟形弹簧之间的摩擦阻尼部件共同作用，使得左右任何一个方向运动都可以耗能，运动过后任何一个方向都可以复位；同时本实用新型各零部件取材方便，加工简单，成本较低，且便于更换，易于维护，因此适合大面积推广。
附图说明
9.图1是本实用新型的结构示意图；
10.图2为图1的a-a剖面示意图；
11.图3是图1的b-b剖面示意图；
12.图4为图1的c-c剖面示意图；
13.图5为图1的d-d剖面示意图；
14.图6为本实用新型的实物拆解示意图；
15.图7为本实用新型拟静力试验的滞回曲线图；
16.图中各标号为：1-摩擦套筒、2-摩擦体、3-螺杆、4-加压垫片ⅰ、5-加压垫片ⅱ、6-螺母ⅰ、7-螺母ⅱ、8-碟形弹簧ⅰ、9-碟形弹簧ⅱ、10-固定端盖、11-开孔端盖。
具体实施方式
17.下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
18.如图1所示，一种自复位变摩擦耗能阻尼器，包括摩擦套筒1、摩擦体2、螺杆3、加压垫片ⅰ4、加压垫片ⅱ5、螺母ⅰ6、螺母ⅱ7、碟形弹簧ⅰ8、碟形弹簧ⅱ9、固定端盖10、开孔端盖11；所述摩擦套筒1两端开口，一开口端与固定端盖10连接，另一开口端与开孔端盖11连接；通过加压垫片ⅰ4、加压垫片ⅱ5夹住安装于摩擦套筒1中部的摩擦体2；所述螺杆3第一端位于摩擦套筒1内，螺母ⅰ6、螺母ⅱ7与螺杆3第一端配合将位于两者之间的加压垫片ⅰ4、摩擦体2、加压垫片ⅱ5固定，螺杆3第二端位于摩擦套筒1外；所述固定端盖 10与加压垫片ⅰ4之间设有碟形弹簧ⅰ8，开孔端盖11与加压垫片ⅱ5之间碟形弹簧ⅱ9。
19.可选地，所述摩擦套筒1、螺杆3的中心轴线与摩擦体2的中心轴线重合。
20.可选地，通过旋紧与旋松螺母ⅰ6以调节摩擦体2的预压缩量。
21.具体而言，如图1-图6所示结构：
22.所述摩擦套筒1为两端开口的钢管结构，内壁光滑；摩擦套筒1一端设有外螺纹与固定端盖10螺接，摩擦套筒1另一端设有外螺纹与开孔端盖11螺接；所述固定端盖10内壁有螺纹，外表面光滑，位于摩擦套筒1左端；所述开孔端盖11内壁有螺纹，外表面光滑，位于摩擦套筒1右端，固定端盖10和开孔端盖11都可以旋紧在套筒1上。
23.所述摩擦体2具体可以摩擦圆柱体橡胶，材料可以为丁腈橡胶，安装于摩擦套筒1中部；摩擦体2中间位置有圆形开孔，中心轴线与摩擦套筒1中心轴线重合，其内径略大于螺杆3 直径，外径与摩擦套筒1内径相同。阻尼器启动时摩擦体2产生径向膨胀变形，摩擦体2外侧会与摩擦套筒1内壁产生滑动摩擦。
24.所述螺杆3为高强度螺杆，其中心轴线与摩擦套筒1中心轴线重合，从左往右依次穿过螺母ⅰ6、加压垫片ⅰ4、摩擦体2、加压垫片ⅱ5、螺母ⅱ7。所述加压垫片ⅰ4为中心开孔圆形铁片，位于螺母ⅰ6右侧、摩擦体2左侧；所述加压垫片ⅱ5为中心开孔圆形铁片，位于螺母ⅱ7左侧、摩擦体2右侧；加压垫片可以为8mm厚。所述螺母ⅰ6为高强度六角螺母，螺母ⅰ6位于加压垫片ⅰ4左侧且两者接触；所述螺母ⅱ7为高强度六角螺母，螺母ⅱ7位于加压垫片ⅱ5右侧且两者接触。阻尼器运动时可以沿着摩擦套筒1中心轴线左右运动。螺母ⅰ6、螺母ⅱ7分别螺接在螺杆3上，通过螺母ⅰ6旋紧与旋松以调节摩擦体2的预压缩量；震动过程中在碟形弹簧ⅰ8、碟形弹簧ⅱ9的压力作用下，摩擦阻尼部件的摩擦力也会改变即一种调节是震动前通过螺杆3与螺母扭矩调节，另外的就是震动中，摩擦阻尼部件还会受到弹簧的压力而改变摩擦力。
25.摩擦套筒1内两侧对称放置碟型弹簧：所述碟形弹簧ⅰ8为圆锥形盘状薄片弹簧，中间有开孔，内径略大于螺杆3直径，外径略小于摩擦套筒1内径；碟形弹簧ⅰ8放置于摩擦套筒1内左侧，介于固定端盖10和加压垫片ⅰ4之间且与两者接触，螺杆3第一端伸入碟型弹簧8中间的开孔；碟形弹簧ⅰ8用于产生变形，与摩擦体2一起消耗震动能量，在震动结束后依靠自身恢复弹力摩擦体2恢复原位；所述碟形弹簧ⅱ9为圆锥形盘状薄片弹簧，中间有开孔，内径
略大于螺杆3直径，外径略小于摩擦套筒1内径；碟形弹簧ⅱ9放置于摩擦套筒1 内右侧，介于加压垫片ⅱ5和开孔端盖11之间且与两者接触，螺杆3从碟型弹簧9中间的开孔穿过从开孔端盖11穿出；碟形弹簧ⅱ9用于产生变形，与摩擦体2一起消耗震动能量，在震动结束后依靠自身恢复弹力摩擦体2恢复原位。
26.本实用新型通过对称设置碟形弹簧与安装在两碟形弹簧之间的摩擦阻尼部件共同作用，使得左右任何一个方向运动都可以耗能，运动过后任何一个方向都可以复位。再进一步地，通过配合螺杆第二端伸出的设计，可以使得采用一个本实用新型的阻尼器就可以用于承受拉压力。再者，本技术的各组成部分，不管是构成本实用新型摩擦阻尼部件的摩擦体2、加压垫片ⅰ4、加压垫片ⅱ5，还是螺杆3、螺母ⅰ6、螺母ⅱ7、碟形弹簧、摩擦套筒、端盖，各组成部分均取材方便，加工简单，成本较低，且便于更换，易于维护，适合大面积推广。
27.基于本实用新型的自复位变摩擦耗能阻尼器，可以调节摩擦力、用于自复位，具体地：
28.用于调节摩擦力，包括震动前调节和震动调节：
29.震动前调节：对螺母ⅰ6施加预紧力将力由加压垫片ⅰ4传递给摩擦体2，使得摩擦体2 产生径向膨胀变形，进而调节合适的摩擦力；基于目前的实验，先将摩擦体2装入套筒，由此只通过螺母ⅰ6施加预紧力来调节合适的摩擦力。
30.震动调节：当螺杆3受到拉力向右运动时，左端加压垫片ⅰ4受到螺母ⅰ6和螺杆3提供的向右的作用力，右侧的碟形弹簧ⅱ9受到挤压从而给右侧加压垫片ⅱ5一个向左的作用力，在合力的作用下摩擦体2的径向膨胀变形会随着位移的变化而改变，进而阻尼器的出力会改变。
31.当螺杆3受到压力向左运动时，右端加压垫片ⅱ5受到螺母ⅱ7和螺杆3提供的向左的作用力，左侧的碟形弹簧ⅰ8受到挤压从而给右侧加压垫片ⅰ4一个向左的作用力，在合力的作用下摩擦体2的径向膨胀变形会随着位移的变化而改变，进而阻尼器的出力会改变。
32.用于自复位：假设初始震动方向为水平向右的运动，则自复位变摩擦耗能阻尼器受到向右的拉力，阻尼器中的螺杆3整体产生向右的位移l，与螺杆3连接的螺母ⅰ6传力给摩擦体 2左侧的加压垫片ⅰ4，摩擦体2产生变形l1，碟形弹簧ⅱ9变形l2。然后震动消失，变形后的碟形弹簧ⅱ9要恢复原状，摩擦体2右侧的加压垫片ⅱ5受到碟形弹簧ⅱ9的推力，加压垫片ⅱ5、摩擦体2、加压垫片ⅰ4开始向左移动，实现复位。假设初始震动方向为水平向左的运动，则自复位变摩擦耗能阻尼器受到向左的推力，阻尼器中的螺杆3整体产生向左的位移l，与螺杆3连接的螺母ⅱ7传力给摩擦体2右侧的加压垫片ⅱ5，摩擦体2产生变形l1，碟形弹簧ⅰ8变形l2。然后震动消失，变形后的碟形弹簧ⅰ8要恢复原状，摩擦体2左侧的加压垫片ⅰ4受到碟形弹簧ⅰ8的推力，加压垫片ⅰ4、摩擦体2、加压垫片ⅱ5向右移动，实现复位。
33.结合附图进一步对使用方式进行如下说明：
34.在图1中，自复位变摩擦耗能阻尼器处于初始平衡位置，初始状态下的摩擦阻尼部件通过螺杆3与螺母ⅰ6扭矩的改变进而调节合适的预压缩量。螺杆3受力后阻尼器开始运动，耗散地震能量：当螺杆3向右运动时通过螺母ⅰ6将向右的作用力传递给加压垫片ⅰ4，此时变形的碟形弹簧ⅱ9会同时产生向左的作用力传递给加压垫片ⅱ5，在加压垫片ⅰ4、加压垫片ⅱ5的共同作用下，摩擦体2受到挤压，产生径向膨胀变形。螺杆3向右位移越大，摩擦体2与摩擦套筒1内壁之间的正压力随之增大，进而改变摩擦阻尼器耗散地震能量的大小。当
阻尼器设置于结构层间，阻尼器可以根据主体结构位移反应的大小自动调整摩擦力的数值；其自复位变摩擦阻尼器拟静力试验的滞回曲线如图7所示(试验的初始条件为：螺母ⅰ6施加预紧力，摩擦体2轴向受压，略微径向膨胀；碟形弹簧ⅰ8和碟形弹簧ⅱ9处于放松状态，未受压力)，说明具有耗能效果和复位效果。
35.上面结合附图对本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。