CN107893565A - 螺旋传动式摩擦耗能减震器 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于减震技术领域，提供了一种螺旋传动式摩擦耗能减震器，该减震器由第一端盖、第二端盖及隔板通过螺栓连接成构成了减震器的机架，传动杆件上安装两个左右旋螺母，两旋转螺母分别通过推力轴承进行轴向定位，使得两旋转螺母只能转动不能轴向移动，两旋转螺母上安装有摩擦片，当传动杆件在外力作用下相对于机架做轴向移动时，推动两旋转螺母转动，从而使得装有摩擦片摩擦承压垫片而消耗能量，将建筑结构上两点之间的比较小的相对线位移转变为减震器摩擦副之间的比较大的相对角位移，使减震器消耗的能量增大，提高减震效果。

Description

螺旋传动式摩擦耗能减震器
技术领域
本发明属于抗震技术领域，提供了一种螺旋传动式摩擦耗能减震器。
背景技术
在建筑结构中安装耗能减震器是结构减震抗震的一个十分有效手段。其工作原理是在结构上选择一些特定的位置安装耗能减震器，利用结构在地震或强风荷载作用下结构上两点之间产生的相对位移，驱动耗能减震器消耗结构震动所产生的能量，达到减震和吸振的目的，可有效地保护建筑结构，减小建筑由地震或强风作用引起的破坏，提高建筑结构的使用安全性。
一般而言，对于摩擦耗能减震器而言，其消耗的能量与减震器工作时发生的位移密切相关，位移越大减震器消耗的能量就越多，但建筑结构在正常工作时两点之间的相对位移一般较小，因而破坏前摩擦型耗能减震器耗能小，减震效果不明显。
发明内容
本发明实施例提供一种螺旋传动式摩擦耗能减震器，旨在通过螺旋传动机构将建筑结构上两点之间的比较小的相对线位移转变为减震器摩擦副之间的比较大的相对角位移，使减震器消耗的能量增大，提高减震效果。
本发明是这样实现的，一种螺旋传动式摩擦耗能减震器，所述减震器包括：
机架，包括：端口相向设置的第一端盖和第二端盖，及设于第一端盖端口和第二端盖端口之间的隔板，第一端盖端口、第二端盖端口及隔板固定连接，第一端盖远离端口的一端向外凸起形成容纳腔，第二端盖及隔板上均设有通孔；
传动杆件，传动杆件依次穿过第二端盖和隔板的通孔***容纳腔内，且与第二端盖通孔、隔板通孔、以及容纳腔滑动连接；
传动式摩擦耗能构件，设于机架内，包括：旋转传动组件及摩擦耗能组件，其中，旋转传动组件包括：两个旋转螺母，贯穿传动杆件分别固定于隔板的两侧，内侧壁均与传动杆件的外侧壁螺纹连接，外侧壁均与机架内侧壁滑动连接；
摩擦耗能组件包括：两摩擦片，分别固定于两旋转螺母靠近机架两端的一侧；两承压垫片，分别设于机架端面与两摩擦片之间，且与摩擦片相接触。
进一步的，传动杆件由传动杆、及设有销孔的连接套筒组成，连接套筒的套设在传动杆上，且与传动杆固定连接，传动杆件为带螺纹的传动螺杆。
进一步的，传动式摩擦耗能构件包括：
推力轴承，设于两旋转螺母与隔板之间、以及两旋转螺母与机架端面之间。
进一步的，在两旋转螺母与隔板之间、及在两旋转螺母与机架端面之间分别设有至少两个推力轴承。
进一步的，两旋转螺母为一个左旋转螺母及一个右旋转螺母。
进一步的，承压垫片依次通过蝶形弹簧、T型支撑架、及螺钉进行固定，T型支撑架穿过蝶形弹簧与承压垫片螺纹连接，螺钉与支撑架顶部螺纹连接。
进一步的，减震器还包括：两连接杆，一连接杆设于传动杆件靠近第二端盖的一端，且与传动杆件固定连接，另一连接杆设于容纳腔延伸方向的底端，两连接杆的中轴线与传动杆件的中轴线在同一直线上。
本发明实施例提供的螺旋传动式摩擦耗能减震器具有以下有益效果：
1.将建筑结构上两点之间的比较小的相对线位移转变为减震器摩擦副(即摩擦片和承压垫片)之间的比较大的相对角位移，使减震器消耗的能量增大，提高减震效果；
2.通过传动螺杆驱动左旋螺母和右旋螺母的摩擦耗能减震器的结构设计，使得减震器在工作过程中作用在螺杆上的双力偶矩互相抵消，减震器的输入输出构件不受扭矩作用。
附图说明
图1为本发明实施例提供的螺旋传动式摩擦耗能减震器的剖视图；
1.第一端盖、2.传动杆、3.螺钉、4.支承构件、5.碟形弹簧、6.螺栓、7.螺母8.第二端盖、9.连接套筒、10.连接销、11.承压垫片、12.摩擦片、13.第一旋螺母、14.隔板、15.第二旋螺母、16.推力轴承、17.支撑杆。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为本发明实施例提供的螺旋传动式摩擦耗能减震器的剖视图，为了便于说明，仅示出与本发明实施例相关的部分。
该减震器包括：
机架，包括：端口相向设置的第一端盖1和第二端盖8，及设于第一端盖1端口和第二端盖8端口之间的隔板14，第一端盖1端口、第二端盖8端口及隔板14固定连接，如通过螺栓6和螺母7配合固定连接，第一端盖1远离端口的一端向外凸起形成容纳腔，第二端盖8及隔板14上均设有通孔；
传动杆件，传动杆件依次穿过第二端盖8和隔板14的通孔***容纳腔内，且与第二端盖8通孔、隔板14通孔、以及容纳腔滑动连接；
传动式摩擦耗能构件，设于机架内，包括：旋转传动组件及摩擦耗能组件，其中，
旋转传动组件，包括：两个旋转螺母，即第一旋转螺母13和第二旋转螺母15，贯穿传动杆件分别固定于隔板14的两侧，两旋转螺母(13；15)的内侧壁与均传动杆件的外侧壁螺纹连接，两旋转螺母(13；15)的外侧壁均与机架内侧壁滑动连接；
摩擦耗能组件，包括：两摩擦片12，分别固定于两旋转螺母(13；15)靠近机架两端的一侧；两承压垫片11，分别设于机架端面与两摩擦片12之间，且与摩擦片12相接触；
在本发明实施例中，传动杆件包括：传动杆2、及设有销孔的连接套筒9，连接套筒9的套设在传动杆2上，且与传动杆2固定连接，传动杆件为带螺纹的传动螺杆；
在本发明实施例中，螺旋传动式摩擦耗能构件还包括：
推力轴承16，设于两旋转螺母(13；15)与隔板14之间、以及两旋转螺母(13；15)与机架端面之间，作为本发明的其他实施例，在两旋转螺母(13；15)与隔板14之间、及在两旋转螺母(13；15)与机架端面之间分别设有至少两个推力轴承16，使得两旋转螺母(13；15)只能转动不能轴向移动。
在本发明实施例中，为了使减震器在工作过程中作用在螺杆上的双力偶矩互相抵消，使得减震器的输出构件不受扭矩的作用，上述两旋转螺母(13；15)分别为一个左旋转螺母及一个右旋转螺母。
在本发明实施例中，承压垫片11依次通过蝶形弹簧5、T型支撑架4、及螺钉3进行固定，T型支撑架4穿过蝶形弹簧4与承压垫片11螺纹连接，螺钉3与支撑架顶4部螺纹连接，螺钉3推动T型支撑构件轴4向移动，从而调整摩擦片12与承压垫片11之间的正压力，即摩擦力的大小。
在本发明实施例中，减震器还包括：
两连接杆17，一连接杆17设于传动杆件靠近第二端盖8的一端，且与传动杆件固定连接，另一连接杆设于容纳腔延伸方向的底端，两连接杆的中轴线与传动杆件的中轴线在同一直线上，该两连接杆用于将减震器固定于建筑物上。
第一端盖1、第二端盖8及隔板14通过螺栓连接成一个整体，构成了减震器的机架，传动杆件上安装两个旋螺母(13；15)，两旋转螺母(13；15)分别通过推力轴承16进行轴向定位，使得两旋转螺母(13；15)只能转动不能轴向移动，两旋转螺母(13；15)上安装有摩擦片12，当传动杆件在外力作用下相对于机架做轴向移动时，推动两旋转螺母(13；15)转动，从而使得装有摩擦片12的摩擦承压垫片11而消耗能量，将建筑结构上两点之间的比较小的相对线位移转变为减震器摩擦副(即摩擦片12和承压垫片11)之间的比较大的相对角位移，使减震器消耗的能量增大，提高减震效果。
其工作过程的定量关系如下：
当减震器连接到建筑结构两点之间，由于结构振动使得两点之间产生相对位移，减震器受到轴向拉力或压力作用，左旋螺母左旋，右旋螺母右旋，安装在螺母上的摩擦片产生相对位移，消耗能量。减震器的轴向位移Δ与螺母转角之间关系为
式中t为螺杆螺纹的导程。
根据能量守恒，减震器的所消耗的功W为等于螺旋副消耗的摩擦功W1和摩擦片消耗的摩擦功W2之和。螺旋副消耗的摩擦功W1可表达为
式中α为螺旋的导程角，ρv为螺旋副的当量摩擦角，Fa为减震器的轴向力，η为螺旋副的传动效率另一方面，四个摩擦片消耗的能量W2可表示为
式中f为摩擦片的滑动摩擦系数，F为摩擦片的正向压紧力，R为摩擦片圆弧中心半径。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种螺旋传动式摩擦耗能减震器，其特征在于，所述减震器包括：
机架，包括：端口相向设置的第一端盖和第二端盖，及设于第一端盖端口和第二端盖端口之间的隔板，第一端盖端口、第二端盖端口及隔板固定连接，第一端盖远离端口的一端向外凸起形成容纳腔，第二端盖及隔板上均设有通孔；
传动杆件，传动杆件依次穿过第二端盖和隔板的通孔***容纳腔内，且与第二端盖通孔、隔板通孔、以及容纳腔滑动连接；
传动式摩擦耗能构件，设于机架内，包括：旋转传动组件及摩擦耗能组件，其中，旋转传动组件包括：两个旋转螺母，贯穿传动杆件分别固定于隔板的两侧，内侧壁与均传动杆件的外侧壁螺纹连接，外侧壁均与机架内侧壁滑动连接；
摩擦耗能组件包括：两摩擦片，分别固定于两旋转螺母靠近机架两端的一侧；两承压垫片，分别设于机架端面与两摩擦片之间，且与摩擦片相接触。
2.如权利要求1所述的螺旋传动式摩擦耗能减震器，其特征在于，传动杆件由传动杆、及设有销孔的连接套筒组成，连接套筒的套设在传动杆上，通过销钉与传动杆固定连接。
3.如权利要求1或2所述的螺旋传动式摩擦耗能减震器，其特征在于，传动式摩擦耗能构件包括：
推力轴承，设于两旋转螺母与隔板之间、以及两旋转螺母与机架端面之间。
4.如权利要求3所述的螺旋传动式摩擦耗能减震器，其特征在于，在两旋转螺母与隔板之间、及在两旋转螺母与机架端面之间分别设有至少两个推力轴承。
5.如权利要求1或2所述的螺旋传动式摩擦耗能减震器，其特征在于，两旋转螺母为一个左旋转螺母及一个右旋转螺母。
6.如权利要求1所述的螺旋传动式摩擦耗能减震器，其特征在于，承压垫片依次通过蝶形弹簧、T型支撑架、及螺钉进行固定，T型支撑架穿过蝶形弹簧与承压垫片螺纹连接，螺钉与支撑架顶部螺纹连接。
7.如权利要求1所述的螺旋传动式摩擦耗能减震器，其特征在于，减震器包括：
两连接杆，一连接杆设于传动杆件靠近第二端盖的一端，且与传动杆件固定连接，另一连接杆设于容纳腔延伸方向的底端，两连接杆的中轴线与传动杆件的中轴线在同一直线上。
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