專利名稱：變間隙式粘滯阻尼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及的變間隙粘滯阻尼器，即通常所說的粘滯阻尼器，用于減小各種建筑物和設(shè)備中所產(chǎn)生的移動或位移的影響。
背景技術(shù)：
粘滯阻尼器是一種應(yīng)用非常廣泛的消能減振控制裝置，可用于機械、建筑等領(lǐng)域。其控制機理是將結(jié)構(gòu)的部分振動能量通過阻尼材料耗散掉，達到緩解外載的沖擊、減小結(jié)構(gòu)振動、保護結(jié)構(gòu)安全的目的。常用的被動控制粘滯阻尼器通過阻尼材料在確定的間隙或孔隙中流動耗散能量。與半主動變阻尼控制器相比，其阻尼力與速度為固定的冪指數(shù)關(guān)系。由于提供的阻尼力缺乏對運動狀態(tài)的反饋能力，因此，其對不同頻率組成的外部激勵適應(yīng)能力較差，不能實時保持最優(yōu)的耗能能力，控制效率較低。Inaudi，J.A.及S.J.Dyke等提出的一種半主動變阻尼控制算法中指出當阻尼器活塞與缸體的相對位移處于極值時(也就是阻尼器活塞與缸體的相對速度為零時)，將阻尼器的阻尼系數(shù)進行一次調(diào)整，使阻尼系數(shù)的大小與阻尼器的最近發(fā)生的相對位移峰值成正比，可以實現(xiàn)優(yōu)于被動控制的控制效果。Inaudi，J.A.及S.J.Dyke提出的算法是利用半主動控制來實現(xiàn)的，其裝置需要控制器和傳感器的支持，因此整體的減振系統(tǒng)相當復(fù)雜。國內(nèi)周錫元等也提出一種將控制器與控制裝置集成到一起的半主動控制裝置，也需要安裝特定的傳感器和控制運算器。由于特定量測和運算元件的半主動阻尼器不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且穩(wěn)定性和可靠性也會受到影響，因此變阻尼控制在在實際工程中的應(yīng)用受到一定的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的就是為了克服現(xiàn)有單純被動技術(shù)存在的缺陷以及半主動控制系統(tǒng)過于復(fù)雜的弊病而提供一種簡單的、耗能能力強、控制效果好的被動式變間隙式粘滯阻尼器。
本實用新型的變間隙式粘滯阻尼器采用圖1所示的技術(shù)方案實施。它包括有缸體、設(shè)置于缸體內(nèi)可以沿軸向移動的活塞、與活塞連接的活塞桿、密封裝置及缸體內(nèi)腔填充的阻尼介質(zhì)；其特征在于所述缸體內(nèi)壁采用變缸徑曲面設(shè)計，活塞的縱截面與缸體內(nèi)壁縱截面為曲率一致的曲面，并在缸體內(nèi)腔形成間隙式阻尼通道。
本實用新型所述的缸體內(nèi)腔的橫截面為圓形，縱面是以缸體中心為對稱的旋轉(zhuǎn)拋物面；活塞橫截面也為圓形，縱截面是以活塞中心為對稱的旋轉(zhuǎn)拋物面；缸體內(nèi)徑中部最大，靠近端部內(nèi)徑逐漸減??；活塞2亦為中部直徑最大，靠近活塞端部直徑逐漸減小。
本實用新型所述的缸體內(nèi)腔的橫截面為圓形、縱截面是以缸體中部為對稱的圓錐面；活塞的縱截面是以活塞中部為對稱的圓錐面；所述的缸體內(nèi)徑中部最大，靠近端部內(nèi)徑逐漸減??；活塞亦為中部直徑最大，靠近活塞端部直徑逐漸減小。
由上可見本實用新型通過以下途徑實現(xiàn)在包括缸體、活塞、活塞桿、阻尼介質(zhì)和密封裝置的現(xiàn)有粘滯阻尼器的技術(shù)上，缸體內(nèi)壁采用中部內(nèi)徑最大，靠近端部內(nèi)徑逐漸減小的變內(nèi)徑旋轉(zhuǎn)曲面，活塞的縱面也采用同樣曲率的中部內(nèi)徑最大，靠近端部內(nèi)徑逐漸減小的變直徑旋轉(zhuǎn)曲面。亦即缸體內(nèi)壁的縱截面為關(guān)于缸體中部對稱的變缸徑曲面，活塞的縱截面為關(guān)于活塞中部對稱且曲率與缸體縱截面一致的曲線形式。
缸體內(nèi)徑和活塞的縱向直徑的曲率一致使得粘滯阻尼器的活塞和缸體保持均勻的間隙值，同時，當阻尼器活塞由缸體的中部向端部運動時，活塞和缸體間的間隙減小導(dǎo)致阻尼器的阻尼系數(shù)隨之增加。也就是說，阻尼器的阻尼系數(shù)隨著阻尼器缸體與活塞的相對位移的增大而增大，從而提高阻尼器的耗能能力。
本實用新型提出的變間隙粘滯阻尼器具有高的耗能效率和半主動控制式的粘滯阻尼器的控制能力的優(yōu)點?？捎糜诮Y(jié)構(gòu)耗能減振的場合，以削減大型建筑物、橋梁以及機械設(shè)備因各種原因引起的移動和振動。


圖1 本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1、缸體 2、活塞 3、活塞桿 4、阻尼間隙5、缸蓋 6、密封和導(dǎo)向裝置 7、阻尼介質(zhì)。
具體實施方式
下面通過實施例并參照附圖對本實用新型的變間隙粘滯阻尼器進行描述。如圖1所示，本實用新型包括缸體1，活塞2，活塞桿3，缸蓋5，密封和導(dǎo)向裝置6，阻尼材料7?；钊?設(shè)在缸體1內(nèi)，活塞桿3一端與活塞2連接，另一端伸出缸體1之外?；钊?的直徑略小于缸體內(nèi)徑而與缸體1存在間隙4。阻尼材料7采用高粘度阻尼介質(zhì)。
在本實用新型的變間隙粘滯阻尼器實現(xiàn)形式中，所述的缸體1的內(nèi)橫截面為圓形，內(nèi)縱面為關(guān)于缸體中心對稱的旋轉(zhuǎn)拋物面；活塞2橫截面為圓形，縱面為關(guān)于活塞中心對稱的旋轉(zhuǎn)拋物面；缸體1內(nèi)徑中部最大，靠近端部內(nèi)徑逐漸減??；活塞2亦為中部直徑最大，靠近活塞端部直徑逐漸減小?；钊?縱截面與缸體1內(nèi)腔縱截面的曲率一致，活塞2的最大直徑小于缸體1的最小內(nèi)徑，以與缸體1形成間隙式阻尼間隙4。
在本實用新型的另一種變間隙粘滯阻尼器實現(xiàn)形式中，所述的缸體1的內(nèi)橫截面為圓形，內(nèi)縱面為關(guān)于缸體中心對稱的圓錐面；活塞2橫截面為圓形，縱面為關(guān)于活塞中心對稱的圓錐面；缸體1內(nèi)徑中部最大，靠近端部內(nèi)徑逐漸減??；活塞2亦為中部直徑最大，靠近活塞端部直徑逐漸減小?；钊?縱截面與缸體1內(nèi)腔縱截面的斜率一致，活塞2的最大直徑小于缸體1的最小內(nèi)徑，以與缸體1形成間隙式阻尼間隙4。
由于所述的變間隙粘滯阻尼器的阻尼間隙4隨活塞2在缸體1內(nèi)的移動而改變，從而提高了阻尼器大位移時的耗能能力，因此與普通粘滯阻尼器相比具有更高的耗能效率。
本實用新型提出的變間隙粘滯阻尼器可用于結(jié)構(gòu)耗能減振的場合，以削減大型建筑物、橋梁以及機械設(shè)備因各種原因引起的移動和振動?？梢栽O(shè)想本實用新型可以與常規(guī)粘滯阻尼器有同樣的應(yīng)用范圍，而不局限于抵御地震的減振應(yīng)用。
權(quán)利要求1.變間隙式粘滯阻尼器，包括缸體、活塞、活塞桿、阻尼介質(zhì)和密封裝置，其特征在于，所述缸體內(nèi)壁采用變缸徑曲面設(shè)計，活塞的縱截面與缸體內(nèi)壁縱截面為曲率一致的曲面，并在缸體內(nèi)腔形成間隙式阻尼通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變間隙式粘滯阻尼器，其特征在于，所述的缸體內(nèi)腔的橫截面為圓形，縱面是以缸體中部為對稱的旋轉(zhuǎn)拋物面；活塞橫截面也為圓形，縱截面是以活塞中部為對稱的旋轉(zhuǎn)拋物面；所述的缸體內(nèi)徑中部最大，靠近端部內(nèi)徑逐漸減??；活塞亦為中部直徑最大，靠近活塞端部直徑逐漸減小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變間隙式粘滯阻尼器，其特征在于，所述的缸體內(nèi)腔的橫截面為圓形、縱截面是以缸體中部為對稱的圓錐面；活塞的縱截面是以活塞中部為對稱的圓錐面；所述的缸體內(nèi)徑中部最大，靠近端部內(nèi)徑逐漸減?。换钊酁橹胁恐睆阶畲?，靠近活塞端部直徑逐漸減小。
專利摘要變間隙式粘滯阻尼器可用于結(jié)構(gòu)耗能減振的場合，它包括缸體、活塞、活塞桿、阻尼介質(zhì)和密封裝置，特征在于，所述缸體內(nèi)壁采用變缸徑曲面設(shè)計，活塞的縱截面與缸體內(nèi)壁縱截面為曲率一致的曲面，并在缸體內(nèi)腔形成間隙式阻尼通道。所述的缸體的內(nèi)壁的縱截面為關(guān)于缸體中部對稱的旋轉(zhuǎn)拋物面或圓錐面；活塞的縱面為關(guān)于活塞中部對稱的旋轉(zhuǎn)拋物面或圓錐面；所述的缸體內(nèi)徑中部最大，靠近端部內(nèi)徑逐漸減?。换钊酁橹胁恐睆阶畲?，靠近活塞端部直徑逐漸減小。缸體內(nèi)徑和活塞的縱向直徑的曲率一致使得粘滯阻尼器的活塞和缸體保持均勻的間隙值。本實用新型具有高的耗能效率，可用于抵御地震的減振應(yīng)用。
文檔編號F16F9/00GK2716585SQ200420073009
公開日2005年8月10日 申請日期2004年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月2日
發(fā)明者紀金豹, 閆維明, 周宏宇, 楊潤林 申請人:北京工業(yè)大學(xué)