專利名稱：壓電半主動(dòng)摩擦耗能器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及消能減震技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種壓電半主動(dòng)摩擦耗能器。
背景技術(shù)：
普通摩擦耗能器是一種常用的被動(dòng)消能減震裝置。當(dāng)設(shè)定在大震作用下能滑動(dòng)的普通摩擦耗能器，在小震作用下卻不一定能滑動(dòng)，所以不能起到在小震作用下的耗能減震作用；與此相反，小震作用下設(shè)定滑動(dòng)的摩擦耗能器，因固定的摩擦力太小，導(dǎo)致大震作用下的減震能力不夠。壓電半主動(dòng)摩擦耗能器可以通過調(diào)節(jié)摩擦接觸面上的正壓力來實(shí)時(shí)改變耗能器的摩擦起滑力，從而達(dá)到對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行半主動(dòng)控制的目的。其中主要運(yùn)用的是智能壓電陶瓷 驅(qū)動(dòng)器能將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的能力。我國(guó)專利號(hào)為CN101250909A的專利公布了一種壓電摩擦智能阻尼器，但是其構(gòu)造上沒有特別考慮壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器不耐剪切的特性，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器極有可能因上下摩擦塊錯(cuò)位而被切壞，同時(shí)預(yù)壓力的施加也不是很方便，且初始預(yù)壓力與壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器施加壓力不是疊加的關(guān)系，再者上下摩擦塊用桿件連接，限制了壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的變形，使得壓力施加有損耗。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種壓電半主動(dòng)摩擦耗能器，具有響應(yīng)迅速，出力大，加工簡(jiǎn)單，拆裝方案多樣等特點(diǎn)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為壓電半主動(dòng)摩擦耗能器，包括由頂蓋6、底板7、左擋板10、右擋板13以及前后側(cè)板5連接組成的外殼，還包括套筒3，套筒3的一端粘接在設(shè)置于底板7上的底支座8上，另一端朝向設(shè)置在頂蓋6底面上的頂支座9且與頂支座9間留有空隙，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2設(shè)置于套筒3中，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2的兩端均通過半球支撐11支撐于相應(yīng)的支座中，左擋板10外側(cè)通過六角螺母I連接左拉桿12，右拉桿4穿過右擋板13與套筒3側(cè)壁連接。所述套筒3的數(shù)量有多個(gè)，右拉桿4連接在最右側(cè)的套筒3上。所述半球支撐11的球面底部通過圓柱軸連接至相應(yīng)的底座中，球面頂部伸入套筒3中與壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2的端部接觸。所述套筒3內(nèi)部為方形通道，平行于前后側(cè)板5的方向上壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2緊貼內(nèi)壁，垂直于前后側(cè)板5的方向上壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2與內(nèi)壁間留有空隙。所述頂蓋6的底部以及底板7的上部貼有耐磨碳纖維摩阻材料。所述頂蓋6上有用于施加向下壓力的緊固螺栓。所述頂支座9、底支座8、半球支撐11以及套筒3構(gòu)成活塞機(jī)構(gòu)，該活塞機(jī)構(gòu)的高度略高于外殼凈高，從而可以通過調(diào)節(jié)頂蓋6上的緊固螺栓使得活塞機(jī)構(gòu)與外殼間產(chǎn)生預(yù)壓力，達(dá)到所需的最大摩阻力。
所述頂蓋6和底板7上均開有限制所述活塞機(jī)構(gòu)橫向移動(dòng)的槽型軌道。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是I，耗能器工作性能穩(wěn)定，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器不易被破壞，可以較長(zhǎng)時(shí)間地使用。2，耗能器拆裝方便，可以根據(jù)結(jié)構(gòu)需要阻尼力的大小，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器可采取一個(gè)，兩個(gè)，三個(gè)三種不同的組裝方案。3，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器壓力施加損耗較小，因?yàn)榘惭b了可上下沒有約束左右才有約束的套筒。4，耗能器預(yù)壓力施加方便，通過簡(jiǎn)單調(diào)整緊固螺栓即可達(dá)到所需初始預(yù)壓力，且與壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的壓力是疊加的關(guān)系。5，內(nèi)部活塞滑動(dòng)槽為方形，可以防止因活塞沿著軸線旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致的摩擦系數(shù)不穩(wěn) 定。


圖I為本發(fā)明耗能器總剖面圖。圖2為本發(fā)明耗能器俯視圖。
具體實(shí)施例方式下面通過附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。如圖I和圖2所示，本發(fā)明是一種壓電半主動(dòng)摩擦耗能器，它的外殼由頂蓋6、底板7、左擋板10、右擋板13以及兩側(cè)板5組成；頂蓋6與底板7的內(nèi)表面貼有耐磨碳纖維摩阻材料，頂蓋6的摩阻材料上設(shè)置頂支座9，底板7的摩阻材料上設(shè)置底支座8 ;在兩槽型支座中間放置多個(gè)并排的套筒3，套筒3與底支座8采用膠水固定連接，同時(shí)與頂支座9間留有空隙而不連接，且接觸面光滑；套筒內(nèi)放置壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2兩端是與支座固定的半球支撐11，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2的電源線由套筒3外壁開的小槽導(dǎo)出；左拉桿12通過六角螺母I與左擋板10連接，右拉桿4穿過右擋板13與最右側(cè)的套筒3連接。所述頂支座9、底支座8、半球支撐11以及套筒3構(gòu)成活塞機(jī)構(gòu)，該活塞機(jī)構(gòu)的高度略高于外殼凈高。該耗能器既可以作為被動(dòng)摩擦耗能器，也可以作為智能變阻尼摩擦耗能器。該耗能器可拆卸重組，可以根據(jù)結(jié)構(gòu)所需的最大阻尼力的大小采取一個(gè)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)還是多個(gè)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)。其原理是拉桿受到結(jié)構(gòu)的作用帶動(dòng)外殼內(nèi)的活塞機(jī)構(gòu)沿著外殼進(jìn)行減震耗能運(yùn)動(dòng)，右拉桿4與右側(cè)套筒3連接，右側(cè)套筒3帶動(dòng)整個(gè)活塞一起運(yùn)動(dòng)。套筒3內(nèi)的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2由于受到套筒3的保護(hù)，受力均勻，不會(huì)發(fā)生剪切破壞，同時(shí)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2兩端是半球支撐11，形成鉸接連接，使得驅(qū)動(dòng)器不受彎矩，很好地發(fā)揮了壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器耐壓不耐拉的特性。當(dāng)其作為被動(dòng)摩擦耗能器時(shí)，因?yàn)樗鶎俚幕钊麢C(jī)構(gòu)的高度略高于外殼的凈高，所以可以通過調(diào)節(jié)頂蓋6上的緊固螺栓來使得活塞與外殼間產(chǎn)生預(yù)壓力，從而達(dá)到所需的最大摩阻力的要求。當(dāng)其作為智能變阻尼摩擦耗能器時(shí)，因?yàn)樘淄?與底支座8固定，套筒3與頂支座9接觸面光滑，同時(shí)它們上下之間留有縫隙，于是套筒3不會(huì)約束活塞機(jī)構(gòu)的上下變形，活塞的變形只能由套筒內(nèi)部的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器提供。當(dāng)系統(tǒng)獲得結(jié)構(gòu)的反應(yīng)狀態(tài)，通過智 能控制算法分析需要輸出多大的阻尼力，然后便可以由控制外接電源的電壓來使得驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生變形達(dá)到要求。
權(quán)利要求
1.壓電半主動(dòng)摩擦耗能器，包括由頂蓋(6)、底板(7)、左擋板(10)、右擋板(13)以及前后側(cè)板(5)連接組成的外殼，其特征在于，還包括套筒(3)，套筒(3)的一端粘接在設(shè)置于底板(7)上的底支座(8)上，另一端朝向設(shè)置在頂蓋(6)底面上的頂支座(9)且與頂支座(9)間留有空隙，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器(2)設(shè)置于套筒(3)中，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器(2)的兩端均通過半球支撐(11)支撐于相應(yīng)的支座中，左擋板(10)外側(cè)通過六角螺母(I)連接左拉桿(12)，右拉桿(4)穿過右擋板(13)與套筒(3)側(cè)壁連接。
2.按照權(quán)利要求I所述壓電半主動(dòng)摩擦耗能器，其特征在于，所述套筒(3)的數(shù)量有多個(gè)，右拉桿(4)連接在最右側(cè)的套筒(3)上。
3.按照權(quán)利要求I所述壓電半主動(dòng)摩擦耗能器，其特征在于，所述半球支撐(11)的球面底部通過圓柱軸連接至相應(yīng)的底座中，球面頂部伸入套筒(3)中與壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器(2)的端部接觸。
4.按照權(quán)利要求I所述壓電半主動(dòng)摩擦耗能器，其特征在于，所述套筒(3)內(nèi)部為方形通道，平行于前后側(cè)板(5)的方向上壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器(2)緊貼內(nèi)壁，垂直于前后側(cè)板(5)的方向上壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器(2)與內(nèi)壁間留有空隙。
5.按照權(quán)利要求I所述壓電半主動(dòng)摩擦耗能器，其特征在于，所述頂蓋(6)的底部以及底板(7)的上部貼有耐磨碳纖維摩阻材料。
6.按照權(quán)利要求I所述壓電半主動(dòng)摩擦耗能器，其特征在于，所述頂蓋(6)上有用于施加向下壓力的緊固螺栓。
7.按照權(quán)利要求6所述壓電半主動(dòng)摩擦耗能器，其特征在于，所述頂支座(9)、底支座(8)、半球支撐(11)以及套筒(3)構(gòu)成活塞機(jī)構(gòu)，該活塞機(jī)構(gòu)的高度略高于外殼凈高，從而可以通過調(diào)節(jié)頂蓋(6)上的緊固螺栓使得活塞機(jī)構(gòu)與外殼間產(chǎn)生預(yù)壓力，達(dá)到所需的最大摩阻力。
8.按照權(quán)利要求7所述壓電半主動(dòng)摩擦耗能器，其特征在于，所述頂蓋(6)和底板(7)上均開有限制所述活塞機(jī)構(gòu)橫向移動(dòng)的槽型軌道。
全文摘要
壓電半主動(dòng)摩擦耗能器，包括由頂蓋、底板、左擋板、右擋板以及前后側(cè)板連接組成的外殼，還包括套筒，套筒的一端粘接在設(shè)置于底板上的底支座上，另一端朝向設(shè)置在頂蓋底面上的頂支座且與頂支座間留有空隙，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器設(shè)置于套筒中，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的兩端均通過半球支撐支撐于相應(yīng)的支座中，左擋板外側(cè)通過六角螺母連接左拉桿，右拉桿穿過右擋板與套筒側(cè)壁連接，本發(fā)明工作性能穩(wěn)定，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器不易被破壞，拆裝方便，壓力施加損耗較小，預(yù)壓力施加方便，并可以防止因活塞沿著軸線旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致的摩擦系數(shù)不穩(wěn)定。
文檔編號(hào)E04B1/98GK102966200SQ20121049121
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者王社良, 朱熹育, 朱軍強(qiáng), 張仁猛, 楊濤 申請(qǐng)人:西安建筑科技大學(xué)