一種基于sma材料的齒輪式自復(fù)位阻尼器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及土木工程耗能減振與防災(zāi)減災(zāi)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于SMA材料的齒輪式自復(fù)位阻尼器。
【背景技術(shù)】
[0002]地震是一種能夠?qū)θ祟惿?cái)產(chǎn)安全造成重大損失的自然災(zāi)害，尤其是隨著建筑物跨度加大、建筑結(jié)構(gòu)形式日益復(fù)雜，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的工程結(jié)構(gòu)在強(qiáng)地震作用下，遭受巨大的破壞和不可避免的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失。
[0003]在抗震工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，通過振動(dòng)控制技術(shù)來抑制外部動(dòng)力載荷引起的結(jié)構(gòu)本體動(dòng)力響應(yīng)是提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性的有效方式。振動(dòng)控制技術(shù)是對振動(dòng)本體結(jié)構(gòu)安裝耗能減振結(jié)構(gòu)達(dá)到緩沖耗能、控制本體運(yùn)動(dòng)的目的。耗能減振結(jié)構(gòu)所用的材料多種多樣，包括彈簧阻尼器、摩擦阻尼器、粘彈性阻尼器、粘滯阻尼器、金屬屈服阻尼器等，使用過程中存在摩擦阻尼器可靠性差，起滑摩擦力不易控制；粘彈性阻尼器易老化；粘滯阻尼器維護(hù)費(fèi)用高；金屬屈服阻尼器殘余變形無法恢復(fù)等問題，但耗能減振結(jié)構(gòu)在現(xiàn)有領(lǐng)域的應(yīng)用范圍比較廣泛、還是具有良好的減振效果，造價(jià)不算高等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]目前，隨著耗能減振技術(shù)的不斷發(fā)展，新材料也不斷出現(xiàn)。在抗震工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，SMA材料制成的減振耗能結(jié)構(gòu)使用效果理想，是一種性價(jià)比高的新型阻尼器，不僅能夠達(dá)到緩沖耗能的目的，最大限度地減少地震影響，而且該結(jié)構(gòu)機(jī)械性能優(yōu)良，有很好的塑性、韌性。
[0005]SMA (shape memory alloys)是一種新型智能材料，這種材料具有形狀記憶效應(yīng)和較高的功重比，并且驅(qū)動(dòng)簡單、控制方便。利用形狀記憶合金材料(常溫下為奧氏體狀態(tài))所體現(xiàn)出的良好耗能能力，通過合理的構(gòu)造手段應(yīng)用在抗震控制裝置結(jié)構(gòu)中。由于阻尼器的構(gòu)造和外觀形式導(dǎo)致其適用性有限，很難與不同類型的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行集成安裝。
[0006]基于以上所述，針對地震發(fā)生的情況特點(diǎn)，通過采用形狀記憶合金，設(shè)計(jì)一種基于SMA材料的齒輪式自復(fù)位阻尼器是很有必要的，該阻尼器在結(jié)構(gòu)抗震控制領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景和發(fā)展前途。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于SMA材料的齒輪式自復(fù)位阻尼器，該阻尼器采用超彈性形狀記憶合金材料SMA，通過傳力鋼板-齒輪-齒輪盤大傳動(dòng)比位移放大式機(jī)械運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)阻尼器優(yōu)良的耗能功能和自復(fù)位功能，快速響應(yīng)于安裝有阻尼器的土木建筑工程結(jié)構(gòu)在地震作用下的動(dòng)力反應(yīng)，耗散應(yīng)由工程結(jié)構(gòu)本體消耗的部分地震能量，實(shí)現(xiàn)有效降低工程結(jié)構(gòu)損壞程度。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種基于SMA材料的齒輪式自復(fù)位阻尼器，包括防護(hù)套筒、傳力鋼板、第一帶齒鋼板組、第二帶齒鋼板組、齒輪、齒輪盤、SMA絲、鎖緊螺母、限位條；所述防護(hù)套筒關(guān)于其中心軸線方向呈對稱布置，沿防護(hù)套筒中心軸線方向的防護(hù)套筒一端開設(shè)方孔，另一端封閉且外接固定板；防護(hù)套筒內(nèi)部的頂層、底層水平固定設(shè)置有第一帶齒鋼板組；傳力鋼板從帶有方孔的防護(hù)套筒一端水平穿入，其一端置于防護(hù)套筒的外部，另一端置于防護(hù)套筒的內(nèi)部；傳力鋼板的上、下面固定安裝有第二帶齒鋼板組；所述齒輪位于第一帶齒鋼板與第二帶齒鋼板之間，形成齒輪齒條嚙合活動(dòng)連接；齒輪兩端固定連接有齒輪盤，沿水平方向在齒輪盤圓周面、防護(hù)套筒的左右端面上設(shè)有圓孔；SMA絲從防護(hù)套筒的一端進(jìn)入，穿過齒輪盤，由防護(hù)套筒的另一端穿出，并且SMA絲的兩端用鎖緊螺母鎖緊在防護(hù)套筒上。
[0009]進(jìn)一步，所述的防護(hù)套筒開設(shè)方孔一端伸出有突出部，該突出部內(nèi)設(shè)有與方孔大小一致的孔，該孔對傳力鋼板起導(dǎo)向作用，有利于傳力鋼板在防護(hù)套筒內(nèi)保持運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性；
進(jìn)一步，所述的第一帶齒鋼板組、第二帶齒鋼板組、傳力鋼板的寬度大小一致，且小于防護(hù)套筒內(nèi)部頂層、底層的寬度；
進(jìn)一步，所述的置于防護(hù)套筒外部的傳力鋼板一端與防護(hù)套筒的左端有一定間距，置于防護(hù)套筒內(nèi)部的傳力鋼板另一端與防護(hù)套筒的封閉端留出一定間距，該間距大小與SMA絲的應(yīng)變大小有關(guān)，保證傳力鋼板受拉壓時(shí)能從防護(hù)套筒內(nèi)穿入穿出；
進(jìn)一步，所述的齒輪在第一帶齒鋼板組與第二帶齒鋼板組之間共有6個(gè)，沿防護(hù)套筒中心軸線方向?qū)ΨQ布置，在齒輪盤圓周面的左右端開設(shè)有盲孔，SMA絲沿防護(hù)套筒長度方向上分成4段，防護(hù)套筒兩端SMA絲一端穿過防護(hù)套筒并用鎖緊螺母鎖緊，SMA絲的另一端穿過與防護(hù)套筒相鄰的齒輪盤盲孔并錨固，中間2段SMA絲與其相鄰的兩個(gè)齒輪盤錨固連接并拉緊。
[0010]進(jìn)一步，所述的齒輪盤的外徑大于齒輪的大徑，齒輪-齒輪盤組成大傳動(dòng)比的位移放大裝置；
進(jìn)一步，所述的限位條位于齒輪盤外端面對應(yīng)的防護(hù)套筒內(nèi)部的前后壁面上，該限位條限制齒輪發(fā)生橫向錯(cuò)位，保證齒輪齒條嚙合傳動(dòng)精度。
[0011]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)的有益效果:
本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)適用、性能可靠、使用壽命長，采用超彈性形狀記憶合金材料SMA，通過傳力鋼板-齒輪-齒輪盤組成的大傳動(dòng)比的位移放大式機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明優(yōu)良的耗能功能和自復(fù)位功能，快速響應(yīng)于安裝有本發(fā)明的土木建筑工程結(jié)構(gòu)在地震作用下的動(dòng)力反應(yīng)，耗散應(yīng)由工程結(jié)構(gòu)本體消耗的部分地震能量，實(shí)現(xiàn)了有效降低工程結(jié)構(gòu)損壞程度。具體來說:
(I)本發(fā)明巧妙運(yùn)用機(jī)械原理和幾何原理，使結(jié)構(gòu)無論受拉還是受壓，均能實(shí)現(xiàn)耗能減振和自復(fù)位。
[0012](2)本發(fā)明構(gòu)造簡單、結(jié)構(gòu)對稱、傳力明確，便于批量生產(chǎn)。
[0013](3)本發(fā)明采用了新型智能材料SMA，利用其具有的高阻尼特性，使阻尼器具有良好的耗能能力，利用其良好的超彈性和形狀記憶效應(yīng)，使阻尼器可以實(shí)現(xiàn)自復(fù)位功能，減少了結(jié)構(gòu)的殘余變形，有效地減少了地震對建筑結(jié)構(gòu)的破壞。
[0014](4)本發(fā)明中傳力鋼板-齒輪-齒輪盤組成大傳動(dòng)比的位移放大裝置，增強(qiáng)了耗能能力。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是圖1的A-A剖視圖。
[0017]圖3是圖1的B-B剖視圖。
[0018]圖4是圖1的C-C剖視圖。
[0019]圖5是圖1的D-D剖視圖。
[0020]圖6是本發(fā)明受拉狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖7是本發(fā)明受壓狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖中:1-防護(hù)套筒；2_傳力鋼板；3_第一帶齒鋼板組；4_第二帶齒鋼板組；5-齒輪；6_齒輪盤；7- SMA絲；8_鎖緊螺母；9_限位條。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0024]如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，一種基于SMA材料的齒輪式自復(fù)位阻尼器，包括防護(hù)套筒1、傳力鋼板2、第一帶齒鋼板組3、第二帶齒鋼板組4、齒輪5、齒輪盤6、SMA絲7、鎖緊螺母8、限位條9;
所述防護(hù)套筒I關(guān)于其中心軸線方向呈對稱布置，沿防護(hù)套筒I中心軸線方向的防護(hù)套筒I 一端開設(shè)方孔，另一端封閉且外接焊接固定板；防護(hù)套筒I開設(shè)方孔一端伸出有突出部，該突出部內(nèi)設(shè)有與方孔大小一致的孔，該孔對傳力鋼板2起導(dǎo)向作用，有利于傳力鋼板2在防護(hù)套筒I內(nèi)保持運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性；
防護(hù)套筒I內(nèi)部的頂層、底層水平焊接設(shè)置有第一帶齒鋼板組3，第一帶齒鋼板組3為兩塊長度相等的帶齒鋼板；
傳力鋼板2從帶有方孔的防護(hù)套筒I 一端水平穿入，