一种新型的二阶压力自调节粘滞阻尼器、方法及应用

本发明属于结构减震，具体涉及一种新型的二阶压力自调节粘滞阻尼器、方法及应用。

背景技术：

1、粘滞阻尼器是一种速度相关型阻尼器，是根据流体通过阻尼孔时会产生粘滞阻力的原理而制成的，目前广泛应用于机械、军工、高层建筑、桥梁、建筑结构抗震改造等领域。粘滞阻尼器主要包含阻尼系数、阻尼指数、最大阻尼力等几个技术指标。而以上几种指标均与阻尼孔的形状尺寸有着密切的联系，因此对阻尼孔的改进是粘滞阻尼器研究发展中极其重要的一环。常规的粘滞阻尼器的阻尼系数为固定值，无法满足实际使用中不同工况下需要不同阻尼力的需求，例如在满足小震设计要求情况下，则阻尼器在大震情况下，输出阻尼力太大，会造成结构连接节点及支撑系统的破坏，若为了满足大震设计要求，则会导致阻尼器在小震情况下输出的阻尼力不足。

2、现有技术中公开的多档位孔隙式粘滞阻尼器中，左活塞杆内中心处开设的孔槽内设有一转轴，通过旋动转轴左端的调节旋钮，可旋转圆盘切换不同孔径节流孔，从而进行阻尼力档位调整，以适应不同荷载需要。但该技术方案中需要手动进行孔径的调整，操作繁琐。

技术实现思路

1、要解决的技术问题：

2、为了避免现有技术的不足之处，本发明提供一种新型的二阶压力自调节粘滞阻尼器、方法及应用，该粘滞阻尼器的活塞上设置有可密封式调节阀和常开阻尼孔，通过两种耗能结构的配合使用，充分发挥粘滞阻尼器的耗能减震效果，并扩大了粘滞阻尼器的工作范围，减小了粘滞阻尼器的内部压力，在延长使用寿命的同时提高了安全性能。本发明解决了现有技术中手动操作繁琐的问题，能够根据腔内工作压力进行自动调节。

3、本发明的技术方案是：一种新型的二阶压力自调节粘滞阻尼器，包括缸体组件，在缸体组件内沿轴向动密封连接的双杆活塞，设置于缸体组件封闭端和双杆活塞外端的连接耳座；在所述双杆活塞的活塞端面上沿周向设置有多个阻尼孔压力调节阀和常开阻尼孔，所述阻尼孔压力调节阀以可密封方式设置于活塞两侧腔体之间，所述常开阻尼孔将活塞两侧腔体连通，使得所述粘滞阻尼器能够实时自适应调节阻尼。

4、本发明的进一步技术方案是：所述双杆活塞包括活塞，及同轴设置于其两端的活塞杆，所述活塞和活塞杆均与缸体组件动密封连接；所述活塞的端面上沿周向开有多个平行于轴向的通孔，部分通孔内安装阻尼孔压力调节阀，另一部分通孔内安装作为常开阻尼孔的阻尼孔螺钉。

5、本发明的进一步技术方案是：所述活塞的端面上沿周向开有6个平行于轴向的螺纹通孔，其中安装阻尼孔螺钉的两个螺纹通孔相对活塞中心轴对称设置；4个阻尼孔压力调节阀相对活塞中心轴对称反向安装，每个方向安装2个。

6、本发明的进一步技术方案是：所述阻尼孔压力调节阀包括沿轴向开有通孔的阀体，在阀体通孔内两端设置的限位结构，在阀体内两个限位结构之间依次安装的调节阀芯和弹簧；所述调节阀芯与阀体内壁为间隙配合，能够沿轴向滑动；所述调节阀芯内开有液体流通通道，流通通道的入口与阀体入口端的限位结构构成可密封式通道入口结构；所述阀体出口端的限位结构上开有液体流通通道出口；所述调节阀芯受压将流通通道入口开启，液体流经调节阀芯内流通通道、弹簧，从流通通道出口流出。

7、本发明的进一步技术方案是：所述阀体外周面开有外螺纹，通过螺纹与活塞上的螺纹孔配合安装；其轴向通孔靠近入口端处沿周向设置有环形凸台，另一端通过内螺纹安装有堵头；所述环形凸台作为阀体入口端的限位结构，其朝向调节阀芯一侧环面为倾斜面；所述堵头作为阀体出口端的限位结构，其沿轴向开有作为流通通道出口的通孔；

8、所述阀体两端限位结构之间的腔体内依次同轴安装调节阀芯和弹簧；所述调节阀芯为阶梯柱状结构，其小径端贯穿所述环形凸台的中心孔，通过头部安装的阀芯螺母限制轴向位移；其大径端位于阀体的腔体内，阶梯面与环形凸台倾斜面的倾斜角度一致，在弹簧预紧力的作用下将调节阀芯的阶梯面贴合于环形凸台倾斜面上，进而将调节阀芯的流通通道入口封闭。

9、本发明的进一步技术方案是：所述调节阀芯内设置有y型通孔作为液体流通通道，y型上端的两个分叉通道入口位于调节阀芯的阶梯面上，两个分叉通道出口交汇于沿轴向设置的中心盲孔，即构成y型流通通道。

10、本发明的进一步技术方案是：所述阀体通孔的入口端为矩形截面，所述阀芯螺母和堵头外端均开有矩形凹槽，所述矩形截面和矩形凹槽均用于配合拧紧工件一字螺丝刀，便于拆装。

11、本发明的进一步技术方案是：所述缸体组件包括由主缸体和缸盖组成的密封缸体，及封装于缸体一端的副缸；

12、所述主缸体和缸盖通过螺纹及密封件密封安装，其相对面上均开有同轴通孔；所述双杆活塞的两个活塞杆分别穿过两端的通孔并为动密封连接，其中伸出缸盖的活塞杆端头设置有连接耳座；并在缸盖的端面上开有注油孔，所述注油孔通过注油孔密封圈和注油孔螺钉封装；

13、所述副缸为一端开口的筒状结构，其开口端与主缸体通过螺纹同轴密封连接，其封闭端设置有连接耳座；伸出主缸体的活塞杆位于副缸和主缸体外端面构成的腔体内，所述腔体的侧壁上开有通气孔，用于平衡副缸内外气压。

14、一种新型的二阶压力自调节粘滞阻尼器的阻尼控制方法，具体步骤为：

15、将各部件密封安装，并注入液体介质；

16、当阻尼器内的工作压力小于阻尼孔压力调节阀的开启力时，所述阻尼器处于第一阶工作状态，活塞上的阻尼孔压力调节阀关闭，由活塞上的常开阻尼孔完成耗能；由于液体介质流通通道减少，流经常开阻尼孔的流量增加，液体介质在常开阻尼孔内的流速增加，活塞两端的压强增加，进而产生的阻尼力增大；

17、当阻尼器内的工作压力大于阻尼孔压力调节阀的开启力时，所述阻尼器处于第二阶工作状态，活塞上的阻尼孔压力调节阀打开，由阻尼孔压力调节阀和常开阻尼孔共同完成耗能；由于液体介质流通通道增加，流经阻尼孔的流量减少，液体介质在阻尼孔内的流速减少，活塞两端的压强减小，进而产生的阻尼力减小。

18、一种新型的二阶压力自调节粘滞阻尼器应用于建筑物和机械装置的消能减震，通过阻尼器内设置的阻尼孔压力调节阀实现压力及阻尼力调节。

19、有益效果

20、本发明的有益效果在于：

21、(1)本发明阻尼器设计的阻尼孔压力调节阀通过螺纹安装于活塞的阻尼孔内，并于随时更换拆装；并直接在调节阀芯内部开设通道，当阀芯开启时，液体直接流经其内部的通过，根据需要可以设计不同的通道截面积以满足不同的流量要求，在形式上将结构简化。

22、(2)本发明提出的阻尼孔压力调节阀将粘滞阻尼器从速度相关阻尼器改进为变阻尼的二阶粘滞阻尼器。在粘滞阻尼器腔内工作压力小于阀芯的开启力时阀芯关闭，此时为第一阶工作状态，此时的粘滞阻尼器仅通过常规细长阻尼孔耗能；当粘滞阻尼器腔内工作压力大于阀芯的开启力时阀芯开启，粘滞阻尼器进入第二阶工作状态，此时的粘滞阻尼器具有实时自适应调节阻尼的特性，根据工作压力的不同，在弹簧的作用下通过控制阀芯开启高度来实时调节阻尼系数。

23、(3)本发明提出的阻尼孔压力调节阀，内部调节阀芯中段偏左侧与阀体内壁抵接，接触的部分为坡面，防止在调节阀芯抵压阀体内壳的过程中，调节阀芯发生打滑偏移的现象。同时调节阀芯与阀体之间为间隙配合，允许二者之间存在相对滑动。当时当调节阀芯开启时，液体仅流经调节阀芯内部的y型通道，而不通过调节阀芯与阀体之间的间隙。

24、(4)本发明提出的阻尼孔压力调节阀，其调节阀芯右侧与出液口之间为通孔，从出液口流向进液口的液体介质能够对调节阀芯提供推力，使调节阀芯抵压在阀体内壁上，保证了调节阀芯与阀体内壳之间的密封性。

25、(5)本发明提出的阻尼孔压力调节阀在日常的轻微振动中依靠第一阶工作状态常规细长阻尼孔耗能以实现减震目的，避免粘滞阻尼器在日常的轻微振动中造成的磨损，提高了粘滞阻尼器的工作寿命。

26、(6)本发明提出的阻尼孔压力调节阀的第二阶工作状态可以保证在遭遇剧烈振动时可以实时调节阻尼系数，减轻粘滞阻尼器腔内压力，避免粘滞阻尼器因压力过大而破坏失效。

27、(7)本发明提出的阻尼孔压力调节阀，右侧堵头与阀体之间为螺纹连接，可通过实际工程应用需要，将堵头拆下更换适合的弹簧。