一种双压簧平板式-向心变摩擦阻尼器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种双压簧平板式-向心变摩擦阻尼器，可应用于工程结构减振控制，属于振动控制技术领域。
【背景技术】
[0002]工程结构减振和隔振领域采用的减振阻尼器目前大体上可分为速度相关型和位移相关型两大类，位移相关型阻尼器主要包括利用金属材料塑性变形耗能的各种金属阻尼器和利用摩擦机制耗能的各类摩擦阻尼器；速度相关型阻尼器目前主要包括利用粘滞流体通过阻尼孔产生阻尼力耗散能量的粘滞阻尼器和利用粘弹性材料塑性能力耗能的粘弹性阻尼器。大多数位移相关型阻尼器具有明确的开始耗能的阻尼力阈值，当阻尼器受力小于该阈值时，阻尼器提供弹性刚度，不产生能量消耗，当其受力超过该阈值后，阻尼器进入屈服状态或摩擦滑动状态，开始耗散能量，但其阻尼力随变形的增长通常很小或者不再增长。从这个角度看，位移相关型通常需要设定其发挥耗能作用的变形条件，变形小于设定值时，阻尼器不起耗能作用，而当变形远大于设定值，由于对阻尼力的增长较小，其附加的等效阻尼比将随变形的增加而减小，仅在设定变形幅值附近可提供预期的附加阻尼比。粘滞阻尼器则可随速度变化提供不同的阻尼力和能量消耗，速度越高、阻尼力越大、消耗能量越多，不存在位移相关型阈值问题，因而在工程结构的减振控制中粘滞阻尼器的使用要多于位移相关型。不过粘滞阻尼器的加工精度和密封要求要远远高于位移相关型，这导致其造价也要远远高于一般的位移相关型，综合其性价比不如后者。但在一些特殊情况下，粘滞阻尼器具有一些位移相关型不具备的优势，通常情况下不能用位移型阻尼器替代。例如对于TMD减振结构体系，未获得最优的减震效果TMD子结构的阻尼比存在最优值，且其振幅通常不确定，采用位移相关型明显是不行的:如果选择过高的起阻尼力阈值，会导致TMD不能适时启动而失去调频减振作用；选择过小的起滑力阈值，又会出现耗能能力不足缺陷，导致TMD在大振幅作用下控制效果不佳。因而目前的TMD减振工程应用中，绝大多数情况下都是采用粘滞阻尼器提供阻尼力。另外，常规摩擦阻尼器需要预加摩擦正应力，摩擦界面在长期处于高应力状态下的摩擦性能会发生变化。
【发明内容】
[0003]本发明为了解决现有阻尼器的上述缺陷，提出一种双压簧平板式-向心变摩擦阻尼器，解决了阻尼器复阻尼特征以及摩擦界面性能稳定性的问题。
[0004]为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案:
一种双压簧平板式-向心变摩擦阻尼器，所述阻尼器包括两块摩擦板、两块固定板、两块端板、定位板、楔形滑动摩擦块、挤压楔形块、中间连接轴以及两个压缩弹簧；其中两块摩擦板、两块固定板、两块端板和定位板围成一板式腔体，腔体内部设有变摩擦装置，所述变摩擦装置由一对摩擦组件、一对压缩弹簧和中间连接轴组成；所述楔形滑动摩擦块包括一个摩擦面和两个斜面，所述挤压楔形块包括上、下两个斜面，两个斜面相对的挤压楔形块和两个楔形滑动摩擦块组成一个摩擦组件，所述摩擦组件中两个楔形滑动摩擦块的摩擦面分别与两个摩擦板的摩擦面接触，摩擦组件中楔形滑动摩擦块的两个斜面分别与两个挤压楔形块的斜面接触；其中定位板、压缩弹簧、挤压楔形块以及右侧端板中部皆开有圆形洞口，上、下固定板中部沿中间连接轴移动方向开有矩形凹槽，中间连接轴穿过洞口且位于腔体的中部，中间连接轴中部的挡板上、下端部有矩形凸起滑块，矩形凸起滑块配合设置于所述矩形凹槽内，当中间连接轴往复移动时，上、下固定板的矩形凹槽会限制中间连接板只能沿矩形凹槽方向左右滑动；所述腔体被中间连接轴中部的挡板分割成左、右两部分，各有一个压缩弹簧和摩擦组件分别位于挡板左、右两边，左边的压缩弹簧位于定位板和挡板以左摩擦组件之间，右边的压缩弹簧位于挡板以右摩擦组件和右侧端板之间，并且两个压缩弹簧和两个摩擦组件都套在中间连接轴上；所述摩擦板呈L型，所述定位板和左侧端板将摩擦板左端夹紧固定，且定位板与左侧端板之间留有一定间隙，以便于中间连接轴相对于摩擦板往复运动时有足够的移动空间。
[0005]进一步地，两块固定板、两块端板分别用螺栓连接在两块摩擦板的侧边，用于固定摩擦板的位置。
[0006]进一步地，所述定位板也用螺栓固定在摩擦板左端。
[0007]进一步地，所述压缩弹簧的压缩反力大于楔形滑动摩擦块与摩擦板之间的摩擦力。
[0008]进一步地，位于腔体两端的压缩弹簧和摩擦组件至少为一对。
[0009]进一步地，所述楔形滑动摩擦块的大小和尺寸相同。
[0010]进一步地，所述压缩弹簧为采用高性能铬合金弹簧钢制作的模具弹簧。
[0011]进一步地，所述腔体通过高强限位螺栓连接固定起来，保证其工作时不发生相对错动。
[0012]进一步地，所述定位板与左侧端板之间的距离，大于中间连接轴向左移动的最远距离，以保证中间连接轴向左侧的运动不受阻碍，满足设计要求。
[0013]进一步地，所述腔体内部楔形滑动摩擦块的摩擦面与摩擦板的表面齐平。
[0014]本发明取得了以下有益效果:
本文提出了一种双压簧平板式-向心变摩擦阻尼器。该阻尼器在变形从初始位置增大时(即加载过程)，提供随位移幅值线性增加的阻尼力，当其从振幅位置向初始位置回复时(即卸载过程)，提供随位移幅值线性减小的阻尼力，且相同变形位置处对应的加载过程阻尼力大于卸载过程阻尼力。由于加载过程和卸载过程都是线性的，二者对应的力-变形曲线所围面积(即为耗散的能量)也随着振幅的增加而线性增加；当结构保持弹性时，该阻尼器附加给结构的等效阻尼比不受变形幅值的影响，具有复阻尼的特征。复阻尼力随变形幅值线性变化，粘滞阻尼力随变形速度线性变化，在绝大多数工程应用条件下，包括TMD减振结构体系中，两种阻尼具有相近的减振效果。而本专利的造价远低于粘滞阻尼器，性价比占优。同时，本文提出的阻尼器虽然也是基于摩擦机制提供耗能，但在初始状态时，摩擦界面接触应力为零，有利于保证摩擦界面的性能稳定性，这也是一个重要的优点。
【附图说明】
[0015]图1是本发明提出的双压簧平板式-向心变摩擦阻尼器结构构造示意图； 图2是本发明阻尼器结构A-A剖面图；
图3是本发明阻尼器结构三维立体效果图；
图4是楔形滑动摩擦块结构示意图；
图5是图4的B-B剖面图；
图6是楔形滑动摩擦块结构三维立体效果图；
图7是挤压楔形块结构示意图；
图8是图7的C-C剖面图；
图9是挤压楔形块三维立体效果图；
图10是中间连接轴结构示意图；
图11是图10的C-C剖面图；
图12是中间连接轴三维立体效果图；
图13是固定板三维立体效果图；
图14是摩擦板三维立体效果图；
图中:摩擦板，2:上部固定板，3:下部固定板，4:左侧端板，5:右侧端板，6:中间连接轴，7:定位板，8、9:楔形滑动摩擦块，10、11、12、13:挤压楔形块，14、15:压缩弹簧。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0017]如图1-14所示，本发明的一种双压簧平板式-向心变摩擦阻尼器，如图1-2所示，包括摩擦板1、上部固定板2、下部固定板3、左侧端板4、右侧端板5、中间连接轴6、定位板
7、楔形滑动摩擦块8、9、挤压楔形块10、11、12、13以及压缩弹簧14、15。其中两块摩擦板1、两块固定板2、3、两块端板4、5和定位板7围成一板式腔体，腔体内部设有变摩擦装置，变摩擦装置由一对摩擦组件、一对压缩弹簧14、15和中间连接轴6组成。如图3所示。其中中间连接轴6挡板以左摩擦组件由两个楔形滑动摩擦块8和两个挤压楔形块10、11组成；中间连接轴6挡板以右摩擦组件由两个楔形滑动摩擦块9和两个挤压楔形块12、13组成，如图4-9所示。楔形滑动摩擦块8、9包括一个摩擦面和两个斜面，挤压楔形块10、11、12、13包括上下两个斜面，摩擦组件中两个楔形滑动摩擦块8、9的摩擦面分别与上下两个摩擦板1的摩擦面接触，摩擦组件中楔形滑动摩擦块8、9的两个斜面分别与挤压楔形块10、11、12、13的两个斜面接触。其中定位板7、压缩弹簧14、15、挤压楔形块10、11、12、13以及右侧端板5中部皆开有圆形洞口，上下固定板2、3中部沿中间连接轴6移动方向开有矩形凹槽，如图13所示，中间连接轴6穿过洞口且位于腔体的中部，中间连接轴6中部的挡板上下端部有矩形凸起，当中间连接轴6往复移动时，上下固定板2、3的矩形凹槽会限制中间连接板6只能沿凹槽方向水平左右滑动，
另外，所述腔体内部的摩擦组件的上下表面与两块摩擦板1的上下表面要齐平，这样才能保证滞回性能的稳定性。为了使该阻尼器具有较高刚度和承载能力，所述压缩弹簧14、15采用高性能络合金弹簧钢制作，其他部件采用Q345低合金结构钢制作。进一步地，所