專利名稱：一種具有復(fù)合阻尼的單活塞桿黏滯阻尼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種具有復(fù)合阻尼的單活塞桿黏滯阻尼器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種防振動(dòng)或震動(dòng)的建筑構(gòu)件，具體涉及使用液體作為阻尼介質(zhì) 的運(yùn)動(dòng)阻尼器，特別是帶有穿越缸一端的單活塞桿的黏滯(亦稱粘滯)阻尼器。
背景技術(shù)：
[0002]黏滯阻尼器就結(jié)構(gòu)而言相當(dāng)于工作介質(zhì)為黏性物質(zhì)的活塞缸，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、 建筑等領(lǐng)域。黏滯阻尼器的控制機(jī)理是利用工作介質(zhì)在壓縮變形或高速流動(dòng)的過程中將由 結(jié)構(gòu)傳遞而來的部分能量轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉，達(dá)到緩解外載的沖擊、減小結(jié)構(gòu)振動(dòng)、保護(hù)結(jié) 構(gòu)安全的目的。但是，這種黏滯阻尼器是一種速度依賴性阻尼器，對(duì)于靜載荷引起的結(jié)構(gòu)變 形則沒有阻尼作用。正是由于黏滯阻尼器所存在的上述缺陷，限制了它在一些采用柔性結(jié) 構(gòu)體系設(shè)計(jì)的高層大跨度建筑中的應(yīng)用。因?yàn)槿嵝越Y(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)的高層大跨度建筑在風(fēng)載 或烈度較小的地震的作用下即會(huì)引起較大的位移反應(yīng)，降低結(jié)構(gòu)的安全使用性能。[0003]此外，在周期性荷載作用下黏滯阻尼器的荷載一變形曲線呈回字形，且速度指數(shù) 越低，回字越飽滿，即存在荷載一變形的滯后的現(xiàn)象，且速度指數(shù)越低(< 0.幻越明顯。也 正是這種滯后特性使得它在外荷載改變方向時(shí)，其自身的矯頑力與外荷載的方向相同，非 但起不到保護(hù)結(jié)構(gòu)的作用，反而會(huì)加劇結(jié)構(gòu)的變形。[0004]專利號(hào)為200810040841.X的發(fā)明專利請(qǐng)求保護(hù)一種“帶有軸向限位裝置的粘滯 阻尼器”，該粘滯阻尼器在普通粘滯阻尼器的基礎(chǔ)上延長一頭活塞桿的長度，并將碟形彈簧 組設(shè)在安裝在延長的活塞桿的末端，同時(shí)在延長的活塞桿的一頭增設(shè)一阻尼缸體，阻尼缸 體內(nèi)一頭設(shè)置壓力環(huán)A，另一頭設(shè)置壓力環(huán)B，當(dāng)結(jié)構(gòu)靜載荷變形超過阻尼行程S時(shí)，碟形彈 簧組便與壓力環(huán)A或B貼合，進(jìn)而壓縮碟形彈簧組，阻尼器的剛度聚增，起到限制建筑物超 量位移作用。但是，上述發(fā)明專利明顯存在下述不足1、貫穿缸兩端的活塞桿即雙活塞桿 的結(jié)構(gòu)，尤其是碟形彈簧組設(shè)在常規(guī)粘滯阻尼器的一頭，至少要將整個(gè)阻尼器延長兩倍的 粘滯阻尼行程+碟形彈簧組的厚度，而且整個(gè)阻尼器的長度隨著阻尼行程的增大而成倍增 長，這不僅會(huì)導(dǎo)致因空間的限制而無法安裝，甚至因長徑比過大而產(chǎn)生阻尼器平面外失穩(wěn) 現(xiàn)象；2、由于阻尼器的正常工作行程為粘滯阻尼行程，因此，一是當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)剛受外力作用 或外力緩慢增加時(shí)，會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)晃動(dòng)或產(chǎn)生過大的位移，二是當(dāng)外力是周期性荷載時(shí)，盡管 速度較快(速度指數(shù)等于0 0. 3)，但是在外力改變方向的瞬間仍然存在加劇結(jié)構(gòu)的變形 的缺陷；3、所述碟形彈簧組盡管設(shè)在所述的阻尼缸體內(nèi)，但因無密封措施難免要與潮濕空 氣接觸，年長日久就會(huì)被腐蝕而降低甚至失去彈性。發(fā)明內(nèi)容[0005]鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種改進(jìn)的單活塞 桿的黏滯阻尼器，該黏滯阻尼器在活塞移動(dòng)的全程可同時(shí)提供黏滯阻尼和彈性阻尼。[0006]本實(shí)用新型解決上述問題的技術(shù)方案如下[0007]—種具有復(fù)合阻尼的單活塞桿黏滯阻尼器，該阻尼器為一種單活塞桿黏滯阻尼器，其特征在于，所述的單活塞桿黏滯阻尼器的活塞桿經(jīng)活塞左側(cè)的工作缸穿出左缸蓋，活 塞右側(cè)的工作缸內(nèi)設(shè)有一圓柱螺旋彈簧，該彈簧的一頭固定于右端蓋上，另一頭固定活塞 的端面；所述的工作缸的內(nèi)缸筒外套設(shè)外缸筒，左端蓋和右端蓋分別外缸筒的兩頭，使內(nèi)缸 筒和外缸筒之間的間隙形成一補(bǔ)償缸；所述的左端蓋體內(nèi)設(shè)有一單向閥，形成工作缸內(nèi)黏 滯介質(zhì)可向補(bǔ)償缸內(nèi)流動(dòng)的左單向通道；所述的右端蓋體內(nèi)設(shè)有另一單向閥，形成一補(bǔ)償 缸內(nèi)黏滯介質(zhì)可向工作缸內(nèi)流動(dòng)的右單向通道。[0008]本實(shí)用新型所述的具有復(fù)合阻尼的單活塞桿黏滯阻尼器，其中，所述的圓柱螺旋 彈簧的兩頭可以分別焊接在右端蓋和活塞上，也可以分別由一固定裝置固定在右端蓋和活 塞上。所述的固定裝置由一壓板和兩螺釘組成，其中所述的壓板為矩形，其兩頭設(shè)有穿設(shè)螺 釘?shù)膱A孔，兩圓孔的內(nèi)側(cè)設(shè)有與圓柱螺旋彈簧頭部鋼絲相吻合弧形槽。由本實(shí)用新型所述 的活塞在左右移動(dòng)時(shí)，圓柱螺旋彈簧就得被反復(fù)拉伸和壓縮，如果采用焊接固定顯然極易 產(chǎn)生應(yīng)力集中而折斷，因此采用上述兩固定裝置將圓柱螺旋彈簧的兩頭分別牢固地夾持在 右端蓋的活塞上是本實(shí)用新型的一種優(yōu)先方案。[0009]本實(shí)用新型所述的阻尼器，其中所述的圓柱螺旋彈簧設(shè)在活塞與右端蓋之間，因 此較現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果[0010]1、整個(gè)阻尼器的設(shè)計(jì)長度大幅度縮短，長徑比顯著減小，既降低了對(duì)安裝空間的 要求，又減小了阻尼器平面外失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)；此外，整個(gè)阻尼器的體積縮小和重量減輕也是可預(yù) 見的。[0011]2、在活塞移動(dòng)過程中，所述的圓柱螺旋彈簧始終作用活塞上，可同時(shí)為需要減震 (振)控制的建筑結(jié)構(gòu)提供黏滯阻尼和彈性阻尼。[0012]3、所述的圓柱螺旋彈簧設(shè)在填充有黏滯介質(zhì)的活塞缸，與空氣完全隔絕，因此不 存在氧化失效的問題，可顯著延長使用壽命。[0013]4、所述的黏滯阻尼器將內(nèi)缸筒和外缸筒之間的間隙設(shè)計(jì)成補(bǔ)償缸，補(bǔ)償缸內(nèi)黏滯 介質(zhì)所占的面積很大，能夠耗散更多的因活塞在工作缸中運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的熱量，進(jìn)而提高阻 尼器的耗能性能。[0014]5、所述的黏滯阻尼器在速度指數(shù)很小時(shí)(如速度指數(shù)在0 0. 3范圍內(nèi))，仍能夠 發(fā)揮正常的結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的能力，且能夠提高阻尼器的耗能能力。


[0015]圖1、圖2、圖3和圖4為本實(shí)用新型所述阻尼器的一個(gè)具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖， 其中，圖1為主視圖，圖2為圖1的A-A剖面圖，圖3為圖1的局部I的結(jié)構(gòu)放大圖，圖4為 圖1的局部II的結(jié)構(gòu)放大圖。[0016]圖5和圖6為本實(shí)用新型所述壓板的一個(gè)具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖5為 主視圖，圖6為圖5的B-B剖面圖。[0017]圖7為采用圖1所示結(jié)構(gòu)的阻尼器改造設(shè)計(jì)成的試驗(yàn)品和對(duì)照品結(jié)構(gòu)示意圖。[0018]圖8為擬靜力試驗(yàn)示意圖。[0019]圖9為擬靜力試驗(yàn)所得到的F-S曲線圖，其中，實(shí)線為現(xiàn)有單活塞桿黏滯阻尼器的 F-S曲線圖，虛線為本實(shí)用新型所述的具有復(fù)合阻尼的單活塞桿黏滯阻尼器的F-S曲線圖。
具體實(shí)施方式
[0020]參見圖1 4，外缸筒4套設(shè)內(nèi)缸筒3外，外缸筒4的兩頭分別嵌設(shè)一左缸蓋1和 右缸蓋7，使內(nèi)缸筒3內(nèi)形成工作缸10，內(nèi)缸筒3與外缸筒4之間形成補(bǔ)償缸11 ；活塞5位 于工作缸10內(nèi)，與內(nèi)缸筒3之間設(shè)有黏滯阻尼間隙9 ；活塞桿2經(jīng)活塞5左側(cè)的工作缸10 穿出左端蓋1，活塞桿2與左端蓋1之間設(shè)有密封圈14 ；活塞5右側(cè)的工作缸10內(nèi)設(shè)有一 圓柱螺旋彈簧6，該彈簧的一頭由固定裝置夾持右端蓋上，另一頭由固定裝置夾持活塞5的 端面；左端蓋1體內(nèi)設(shè)有一單向閥13，形成工作缸10內(nèi)黏滯介質(zhì)8可向補(bǔ)償缸11內(nèi)流動(dòng) 的左單向通道17 ；所述的右端蓋7體內(nèi)設(shè)有另一單向閥12，形成一補(bǔ)償缸11內(nèi)黏滯介質(zhì)8 可向工作缸10內(nèi)流動(dòng)的右單向通道18。[0021]參見圖3和圖4，左端蓋1的體內(nèi)設(shè)有連通工作缸10和補(bǔ)償缸11的左單向通道 17，端蓋體7的體內(nèi)設(shè)有連通工作缸10和補(bǔ)償缸11的右單向通道18。所述的左單向通道 17內(nèi)自工作缸10的一頭向內(nèi)依次設(shè)有鋼珠15和壓縮彈簧16，形成所述的單向閥13，以補(bǔ) 償因活塞桿2的進(jìn)入而使工作缸10的體積減小；所述的右單向通道18內(nèi)自工作缸10的一 頭向內(nèi)依次設(shè)有壓縮彈簧16和鋼珠15，形成所述的單向閥12，以補(bǔ)償因活塞桿2的移出而 使工作缸10的體積增大。[0022]參見圖1，上述的固定裝置由壓板19和穿設(shè)在壓板19兩頭的螺釘20組成。參見 圖5和圖6，所述的壓板19為矩形，其兩頭分別穿設(shè)螺釘20的圓孔21，兩圓孔21的內(nèi)側(cè)設(shè) 有與圓柱螺旋彈簧6頭部鋼絲相吻合弧形槽22。所述的弧形槽22的深度視圓柱螺旋彈簧 6頭部密繞鋼絲的圈數(shù)而定，密繞鋼絲的圈數(shù)越多弧形槽22就越深。所述密繞鋼絲的圈數(shù) 通常以一圈至一圈半為宜，當(dāng)繞制彈簧的鋼絲的直徑較小或材質(zhì)剛性較低可適當(dāng)增加，這 些都是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員很容易想到的。[0023]以下通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)來進(jìn)一步驗(yàn)證本實(shí)用新型所述的阻尼器較現(xiàn)有技術(shù)所具有的 有益效果。[0024]1、實(shí)驗(yàn)材料[0025]將圖1所示的具有復(fù)合阻尼的單活塞桿黏滯阻尼器按表1所示的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行設(shè) 計(jì)，同時(shí)將其活塞桿2和右端蓋7設(shè)計(jì)成如圖7所示，同時(shí)制作兩件，其中，一件作為實(shí)驗(yàn) 品，另一件不安裝彈簧作為對(duì)照品，兩件都采用二甲基硅油作為黏滯介質(zhì)。[0026]表1黏滯阻尼器的技術(shù)參數(shù)[0027]
權(quán)利要求1.一種具有復(fù)合阻尼的單活塞桿黏滯阻尼器，該阻尼器為一種單活塞桿黏滯阻尼器， 其特征在于，所述的單活塞桿黏滯阻尼器的活塞桿( 經(jīng)活塞( 左側(cè)的工作缸(10)穿出 左缸蓋(1)，活塞( 右側(cè)的工作缸(10)內(nèi)設(shè)有一圓柱螺旋彈簧(6)，該彈簧的一頭固定于 右端蓋(7)上，另一頭固定活塞(5)的端面；所述的工作缸(10)的內(nèi)缸筒C3)外套設(shè)外缸 筒G)，左端蓋⑴和右端蓋(7)分別外缸筒⑷的兩頭，使內(nèi)缸筒(3)和外缸筒⑷之間 的間隙形成一補(bǔ)償缸(11)；所述的左端蓋⑴體內(nèi)設(shè)有一單向閥(13)，形成工作缸(10)內(nèi) 黏滯介質(zhì)⑶可向補(bǔ)償缸(11)內(nèi)流動(dòng)的左單向通道(17)；所述的右端蓋(7)體內(nèi)設(shè)有另 一單向閥(12)，形成一補(bǔ)償缸(11)內(nèi)黏滯介質(zhì)(8)可向工作缸(10)內(nèi)流動(dòng)的右單向通道 (18)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有復(fù)合阻尼的單活塞桿黏滯阻尼器，其特征在于，所 述的圓柱螺旋彈簧(6)的兩頭分別由一固定裝置固定在右端蓋(7)和活塞( 上；所述的 固定裝置由一壓板(19)和兩螺釘20組成，其中所述的壓板(19)為矩形，其兩頭設(shè)有穿設(shè) 螺釘00)的圓孔01)，兩圓孔的內(nèi)側(cè)設(shè)有與圓柱螺旋彈簧(6)頭部鋼絲相吻合弧形 槽(22)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種防振動(dòng)或震動(dòng)的建筑構(gòu)件，具體是涉及一種具有復(fù)合阻尼的單活塞桿黏滯阻尼器，該阻尼器為一種單活塞桿黏滯阻尼器，其特征在于，所述的單活塞桿黏滯阻尼器的活塞桿(2)經(jīng)活塞(5)左側(cè)的工作缸(10)穿出左缸蓋(1)，活塞(5)右側(cè)的工作缸(10)內(nèi)設(shè)有一圓柱螺旋彈簧(6)，該彈簧的一頭固定于右端蓋(7)上，另一頭固定活塞(5)的端面；所述的工作缸(10)的內(nèi)缸筒(3)外套設(shè)外缸筒(4)，左端蓋(1)和右端蓋(7)分別外缸筒(4)的兩頭，使內(nèi)缸筒(3)和外缸筒(4)之間的間隙形成一補(bǔ)償缸(11)；所述的左端蓋(1)體內(nèi)設(shè)有一單向閥(13)；所述的右端蓋(7)體內(nèi)設(shè)有另一單向閥(12)。本實(shí)用新型所述的黏滯阻尼器，在活塞移動(dòng)的全程可同時(shí)提供黏滯阻尼和彈性阻尼。
文檔編號(hào)F16F13/00GK201818704SQ20102058476
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者周云, 汪大洋 申請(qǐng)人:廣州大學(xué)