CN101701613B - 位移线性摩擦阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种位移线性摩擦阻尼器，可应用于建筑结构减振控制及机车减振。包括有缸筒、摩擦环、滑动轴，其特征在于：所述的缸筒在其内壁的中部有凹槽，凹槽外的缸筒其余部分内壁的内径相同；摩擦环安装于缸筒内壁的凹槽处且与凹槽中心对齐；沿缸筒长度方向的凹槽尺寸等于或小于摩擦环的轴向长度尺寸，摩擦环的外径尺寸小于或等于缸筒凹槽处的内径尺寸，但大于凹槽外的缸筒其余部分内壁的内径尺寸；摩擦环和滑动轴的轴线重合连接为一个整体。本发明的阻尼器能够同时满足工程结构强振和弱振时的减振要求。

Description

位移线性摩擦阻尼器
技术领域
本发明涉及一种位移线性摩擦阻尼器，可应用于建筑结构减振控制及机车减振。亦可用于制作用于航天、电子、化工、能源、仪表、医疗、卫生等领域的阻尼器。
背景技术
摩擦阻尼器是一类利用摩擦面的摩擦耗能消散振动能量的一种控制装置。常见的摩擦阻尼器的核心部位为具有一定预压力的一对或多对摩擦面，外力需要克服摩擦面之间的摩擦力才能驱使阻尼器的摩擦面发生相对运动。常规摩擦阻尼器的主要缺陷包括：
1).一般的建筑用摩擦阻尼器的摩擦面始终处于高预压应力状态，在这种长期高应力状态下摩擦面摩擦系数可能会发生变化，偏离预期设计的工作状态。
2).一般的摩擦阻尼器的预压力和摩擦面的属性都是不能自动发生改变的，因而其提供的摩擦阻力也通常保持不变，阻尼器的滞回曲线接近矩形。具有矩形滞回曲线的阻尼器在工程应用中，最为关键的问题是如何确定振动荷载的作用强度，因为此类阻尼器的最大摩擦阻力一旦确定就不能更改。比如在建筑结构的抗震和抗风设计中，如果按照强振作用下的情况设计摩擦阻尼器，则该阻尼器在弱振作用下根本不会滑动，而如果按弱振情况确定滑动摩擦力，则该阻尼器在强振作用下将因为出力吨位过小而达不到理想的减振效果。由于建筑结构面临的地震作用的强度是不能准确预测的，所以在建筑结构中采用此类摩擦阻尼器作为减振部件存在强振和弱振不能兼顾的问题。
发明内容
本发明为了解决现有摩擦阻尼器的上述缺陷，提出了一种位移线性摩擦阻尼器，当结构无振动行为时阻尼器各部件处于无应力状态，阻尼器工作时则提供随位移幅值线性增加的阻尼力，该阻尼器能够同时满足工程结构强振和弱振时的减振要求。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
一种位移线性摩擦阻尼器，包括有缸筒、摩擦环、滑动轴，其特征在于：所述的缸筒在其内壁的中部有凹槽，凹槽外的缸筒其余部分内壁的内径相同；摩擦环安装于缸筒内壁的凹槽处且与凹槽中心对齐；沿缸筒长度方向的凹槽尺寸等于或小于摩擦环的轴向长度尺寸，摩擦环的外径尺寸小于或等于缸筒凹槽处的内径尺寸，但大于凹槽外的缸筒其余部分内壁的内径尺寸；摩擦环和滑动轴的轴线重合连接为一个整体。
所述摩擦环的两个端面朝向缸筒内壁的一侧设有圆弧倒角。
所述凹槽两端与缸筒其余部分内壁交接处设有圆弧倒角。
本发明提出的位移线性摩擦阻尼器可获得如下有益效果：
1)阻尼器滑动轴不相对于缸筒滑动时，摩擦环嵌于缸筒内壁凹槽中，摩擦环与缸筒内壁之间无接触应力，摩擦环和缸筒也处于无应力状态。
2)当阻尼器工作时，滑动轴将带动摩擦环逐渐离开缸筒的内壁凹槽，并挤入缸筒除凹槽外的截面，由于摩擦环的外径大于缸筒除内壁凹槽外其他部位的内径，因而摩擦环和缸筒体内都将产生装配应力，同时在接触面上产生正应力和摩擦应力。滑动轴相对缸筒滑动幅度越大，摩擦环挤入缸筒中与其内壁的接触面越大，随之产生的接触面摩擦阻力也就随之增加；当滑动轴从最大位移处返回时，摩擦环与缸筒内壁的接触面逐步减小，阻尼器提供的摩擦阻力也就随之减小。在这个过程中，阻尼器提供的阻尼力随滑动轴的位移线性变化。
3)本发明提出的阻尼器提供线性摩擦阻尼。该阻尼器的阻尼力将随变形幅度的增加而线性增大，能够同时满足工程结构强振和弱振时的减振要求。
附图说明：
图1是本发明提出的位移线性摩擦阻尼器的整体构造图；
图2是本发明提出的位移线性阻尼器的a-a剖面图；
图3是本发明实施例1的摩擦环与缸筒初始接触位置和相对尺寸详图；
图4是本发明实施例1的滞回曲线；
图5是本发明实施例2的摩擦环与缸筒初始接触位置和相对尺寸详图；
图6是本发明实施例2的滞回曲线；
图中：1、缸筒，2、摩擦环，3、滑动轴，4、凹槽，U、位移，F、力。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型进行进一步说明。
实施例1：
如图3-4所示，一种位移线性摩擦阻尼器，包括有缸筒1、摩擦环2、滑动轴3，缸筒1在其内壁的中部有凹槽4，凹槽4外的缸筒1其余部分内壁的内径相同；摩擦环2安装于缸筒1内壁的凹槽4处且与凹槽4中心对齐；沿缸筒长度方向的凹槽4尺寸等于摩擦环2的轴向长度尺寸，摩擦环2嵌于缸筒1内壁的凹槽4中，摩擦环2的外径尺寸小于或等于缸筒1凹槽4处的内径尺寸，但大于凹槽4外的缸筒1其余部分内壁的内径尺寸；摩擦环2和滑动轴3的轴线重合连接为一个整体。摩擦环2的两个端面朝向缸筒1内壁的一侧设有圆弧倒角。且凹槽4两端与缸筒1其余部分内壁交接处也设有圆弧倒角。
本实施例位移线性摩擦阻尼器，能提供三角形滞回曲线，图4所示为本实施例位移线性摩擦阻尼器的滞回曲线。
实施例2：
如图5-6，一种位移线性摩擦阻尼器，包括有缸筒1、摩擦环2、滑动轴3，缸筒1在其内壁的中部有凹槽4，凹槽4外的缸筒1其余部分内壁的内径相同；摩擦环2安装于缸筒1内壁的凹槽4处且与凹槽4中心对齐；沿缸筒长度方向的凹槽4尺寸小于摩擦环2的轴向长度尺寸，摩擦环2被套于缸筒1内壁的凹槽4处，摩擦环2的外径尺寸小于或等于缸筒1凹槽4处的内径尺寸，但大于凹槽4外的缸筒1其余部分内壁的内径尺寸；摩擦环2和滑动轴3的轴线重合连接为一个整体。摩擦环2的两个端面朝向缸筒1内壁的一侧设有圆弧倒角。且凹槽4两端与缸筒1其余部分内壁交接处也设有圆弧倒角。
本实施例位移线性摩擦阻尼器，能提供带起滑平台三角形滞回曲线，图6所示为本实施例位移线性摩擦阻尼器的滞回曲线。
以上是本发明的两个典型实施例，本发明的实施不限于此。

Claims (1)

1.一种位移线性摩擦阻尼器，包括有缸筒(1)、摩擦环(2)、滑动轴(3)，其特征在于：所述的缸筒(1)在其内壁的中部有凹槽(4)，凹槽(4)外的缸筒(1)其余部分内壁的内径相同；摩擦环(2)安装于缸筒(1)内壁的凹槽(4)处且与凹槽(4)中心对齐；沿缸筒长度方向的凹槽(4)尺寸等于或小于摩擦环(2)的轴向长度尺寸，摩擦环(2)的外径尺寸小于或等于缸筒(1)凹槽(4)处的内径尺寸，但大于凹槽(4)外的缸筒(1)其余部分内壁的内径尺寸；摩擦环(2)和滑动轴(3)的轴线重合连接为一个整体；所述摩擦环(2)的两个端面朝向缸筒(1)内壁的一侧设有圆弧倒角；所述凹槽(4)两端与缸筒(1)其余部分内壁交接处设有圆弧倒角，上述构造确保该阻尼器具有变摩擦减振功能。
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