本發(fā)明涉及的是粘滯阻尼器的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種組合式分段耗能型可變阻尼的粘滯阻尼器。

背景技術(shù)：

結(jié)構(gòu)的保護(hù)系統(tǒng)作為二十一世紀(jì)結(jié)構(gòu)工程界最偉大的科技成果之一，特別是耗能粘滯阻尼器得到了業(yè)內(nèi)的廣泛認(rèn)可。它被廣泛運(yùn)用于機(jī)械、建筑等領(lǐng)域。而有關(guān)對(duì)粘滯阻尼器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)的研究和發(fā)展存在很大的發(fā)展前景。

粘滯阻尼器的控制機(jī)理是利用工作介質(zhì)在壓縮變形或高速流動(dòng)過(guò)程中將結(jié)構(gòu)傳遞來(lái)的部分能量轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉，達(dá)到緩解外載沖擊、減小結(jié)構(gòu)振動(dòng)、保護(hù)結(jié)構(gòu)的安全的目的。

在發(fā)明專利CN02260101.5中公開(kāi)了粘滯阻尼器，它包括缸體、活塞、活塞桿、阻尼材料腔、密封端套、密封環(huán)，缸體采用剛性材料，活塞設(shè)在缸體內(nèi)，活塞桿一端連接活塞，另一端伸出缸外，阻尼材料腔設(shè)在缸體內(nèi)，內(nèi)部充滿高粘度材料，密封套套設(shè)在缸體端部，密封環(huán)設(shè)在密封端套內(nèi)側(cè)。

在發(fā)明專利ZL200420073009.7中公開(kāi)了變間隙式粘滯阻尼器，它包括缸體、活塞、活塞桿、阻尼介質(zhì)和密封裝置，缸體內(nèi)壁采用變缸徑曲面設(shè)計(jì)，活塞縱截面與缸體內(nèi)部縱截面為曲率一致的曲面，在缸體內(nèi)形成間隙式阻尼通道。

上述兩種粘滯阻尼器，前者具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、阻尼效果好等優(yōu)點(diǎn)；后者具有阻尼系數(shù)隨著建筑建筑結(jié)構(gòu)相對(duì)位移增大而增大的優(yōu)點(diǎn)；但是上述兩種粘滯阻尼器均存在下列缺陷：

1、滯回曲線衰減比較大。阻尼通道長(zhǎng)，阻尼介質(zhì)高速通過(guò)阻尼間隙時(shí)，介質(zhì)分子鍵易產(chǎn)生永久性損壞，宏觀體現(xiàn)在阻尼介質(zhì)粘度降低，疲勞特性中衰減比例較大。

2、滯回曲線面積小，即耗能率低。設(shè)計(jì)載荷相同時(shí)，變間隙阻尼器與等間隙阻尼器滯回曲線面積相差較大，因?yàn)楫?dāng)活塞在缸體中間位置時(shí)，等間隙阻尼器達(dá)到最大載荷，而變間隙阻尼器最大載荷卻在左右兩端，當(dāng)設(shè)計(jì)載荷不同時(shí)，變間隙阻尼器形成的載荷-位移滯回曲線面積小于等間隙阻尼器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題提出的一種組合式分段耗能型可變阻尼的粘滯阻尼器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，在提高阻尼器耗能特性、耐久性和穩(wěn)定性的同時(shí)，提供突發(fā)載荷下的自我保護(hù)功能，從而提高粘滯阻尼器的使用壽命。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種組合式分段耗能型可變阻尼的粘滯阻尼器，包括密封端頭、缸體、阻尼介質(zhì)、活塞片、定距螺母、活塞桿、銷頭組件和耳板組件；所述缸體兩端嵌入式設(shè)置密封端頭，所述缸體內(nèi)充滿阻尼介質(zhì)，所述活塞桿穿插在缸體中，所述活塞桿一端穿出密封端頭后連接銷頭組件，所述活塞桿另一端插設(shè)在耳板組件中，所述耳板組件嵌入式設(shè)置在缸體一端；所述活塞桿上位于缸體內(nèi)部套設(shè)多個(gè)活塞片，所述活塞片兩側(cè)均通過(guò)定距螺母間隔設(shè)置；所述活塞片包括固定套和彈性變形套，所述活塞片上固定套和彈性變形套為一體結(jié)構(gòu),所述活塞片上固定套和彈性變形套為一體結(jié)構(gòu)，所述固定套截面呈矩形，所述固定套套設(shè)在活塞桿上，所述彈性變形套截面呈梯形，所述彈性變形套包圍設(shè)置在固定套外圍。

進(jìn)一步地限定，上述技術(shù)方案中，所述定距螺母通過(guò)鎖緊螺釘固定在活塞桿上，這樣可以方便操作人員自由裝卸定距螺母，可以通過(guò)調(diào)節(jié)定距螺母類型來(lái)滿足不同建筑上的減振需求。

進(jìn)一步地限定，上述技術(shù)方案中，所述活塞片通過(guò)定位銷固定在定距螺母上，這樣可以有效的防止活塞片在活塞桿帶動(dòng)下左右運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)軸向轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象而影響其整體的阻尼效果。

進(jìn)一步地限定，上述技術(shù)方案中，所述定距螺母厚度大于活塞片厚度，這樣可以為阻尼介質(zhì)在受到高速下剪切力作用下的變形分子提供恢復(fù)空間，提高阻尼介質(zhì)的使用壽命。

進(jìn)一步地限定，上述技術(shù)方案中，所述活塞片邊緣與缸體內(nèi)壁之間間距為0.05～1.5mm，這樣可以保證通過(guò)活塞片在阻尼介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻尼效果。

進(jìn)一步地限定，上述技術(shù)方案中，所述密封端頭與活塞桿連接處設(shè)置密封件，這樣的設(shè)計(jì)可以防止活塞桿在缸體中運(yùn)行中內(nèi)部阻尼介質(zhì)出現(xiàn)泄露現(xiàn)象，保證其整體的密封性。

進(jìn)一步地限定，上述技術(shù)方案中，所述密封件為聚四氟乙烯或不銹鋼材料制成的密封墊，這樣的設(shè)計(jì)可以防止活塞桿在缸體中運(yùn)行中內(nèi)部阻尼介質(zhì)出現(xiàn)泄露現(xiàn)象，保證其整體的密封性。

具體的，所述密封端頭上沿活塞桿長(zhǎng)度方向設(shè)置注油口。這樣的設(shè)計(jì)是為了便于阻尼介質(zhì)的添加。

進(jìn)一步地限定，上述技術(shù)方案中，所述銷頭組件與密封端頭之間設(shè)置防護(hù)罩，這樣可以有效防止粘滯阻尼器伸出缸體端的活塞桿受到灰塵、雜質(zhì)等污染。

采用上述結(jié)構(gòu)后，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，在提高阻尼器耗能特性、耐久性和穩(wěn)定性的同時(shí)，提供突發(fā)載荷下的自我保護(hù)功能，從而提高粘滯阻尼器的使用壽命。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明：

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中A-A的剖視圖；

圖3是圖1中Ⅰ處的局部放大圖；

圖4是圖1中Ⅱ處的局部放大圖；

圖5是本發(fā)明中組合式活塞片的剖面示意圖；

圖6是現(xiàn)有整體式活塞的滯回曲線圖；

圖7是本發(fā)明中組合式活塞片的滯回曲線圖；

圖8是現(xiàn)有整體式活塞的耗能曲線圖；

圖9是本發(fā)明中組合式活塞片的耗能曲線圖。

圖中：1為密封端頭，2為缸體，3為阻尼介質(zhì)，4為活塞片，4-1為固定套，4-2為彈性變形套，5為定距螺母，6為活塞桿，7為銷頭組件，8為耳板組件，9為鎖緊螺釘，10為定位銷，11為密封件，12為注油口，13為防塵罩。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“一端”、“另一端”、“中部”、“一側(cè)”、“另一側(cè)”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“設(shè)置”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

如圖1～5所示的是一種組合式分段耗能型可變阻尼的粘滯阻尼器，包括密封端頭1、缸體2、阻尼介質(zhì)3、活塞片4、定距螺母5、活塞桿6、銷頭組件7和耳板組件8；缸體2兩端嵌入式設(shè)置密封端頭1，缸體2內(nèi)充滿阻尼介質(zhì)3，活塞桿6穿插在缸體2中，活塞桿6一端穿出密封端頭1后連接銷頭組件7，活塞桿6另一端插設(shè)在耳板組件8中，耳板組件8嵌入式設(shè)置在缸體2一端；活塞桿6上位于缸體2內(nèi)部套設(shè)多個(gè)活塞片4，活塞片4兩側(cè)均通過(guò)定距螺母5間隔設(shè)置；活塞片4包括固定套4-1和彈性變形套4-2，活塞片4上固定套4-1和彈性變形套4-2為一體結(jié)構(gòu)，固定套4-1截面呈矩形，固定套4-1套設(shè)在活塞桿6上，彈性變形套4-2截面呈梯形，彈性變形套4-2包圍設(shè)置在固定套4-1外圍。

其中定距螺母5通過(guò)鎖緊螺釘9固定在活塞桿6上?；钊?通過(guò)定位銷10固定在定距螺母5上。定距螺母5厚度大于活塞片4厚度?；钊?邊緣與缸體2內(nèi)壁之間間距為0.5～1.5mm。密封端頭1與活塞桿6連接處設(shè)置密封件11。密封件11為聚四氟乙烯或不銹鋼材料制成的密封墊。密封端頭1上沿活塞桿長(zhǎng)度方向設(shè)置注油口12。銷頭組件7與密封端頭1之間設(shè)置防護(hù)罩13。

在本發(fā)明中，銷頭組件7和耳板組件8均是用來(lái)起到各部件連接作用的連接件。密封端頭1與活塞桿6連接處設(shè)置密封件11。密封件11為聚四氟乙烯或不銹鋼材料制成的密封墊。密封件11的作用是為了防止活塞桿6在伸縮或者回縮過(guò)程中會(huì)帶動(dòng)阻尼介質(zhì)3的外溢，有效的提高其整體的密封性。

現(xiàn)有活塞采用的是整體式活塞，在整體加工過(guò)程中，必須保證整體加工過(guò)程中活塞的同軸度，加工起來(lái)比較繁瑣。將現(xiàn)有活塞設(shè)計(jì)成組合式的活塞片4，加工方便，活塞片4通過(guò)螺紋連接方式固定設(shè)置在活塞桿6上；活塞片4兩側(cè)通過(guò)定距螺母5進(jìn)行活塞片4之間距離的設(shè)置，定距螺母5通過(guò)鎖緊螺釘7固定連接在活塞桿6上；為了防止活塞片4出現(xiàn)跟轉(zhuǎn)現(xiàn)象，故將活塞片4通過(guò)定位銷8固定在定距螺母5上。采用上述方式來(lái)對(duì)活塞片4進(jìn)行固定安裝，可以方便操作人員的自由裝卸和通過(guò)活塞片4的設(shè)置來(lái)調(diào)節(jié)阻尼特性。在保證螺紋旋合強(qiáng)度及單片活塞強(qiáng)度的前提下，盡可能減小活塞片4的厚度，以減小阻尼介質(zhì)3在高速通過(guò)阻尼間隙時(shí)受到的橫向剪切力，細(xì)胞分子鍵受到的破壞程度降低，保障阻尼介質(zhì)3在載荷循環(huán)實(shí)驗(yàn)時(shí)粘度特性的穩(wěn)定，有效提高粘滯阻尼器的穩(wěn)定性。

為了實(shí)現(xiàn)滯回曲線飽滿、變阻尼特性的功能，經(jīng)過(guò)理論計(jì)算分析及實(shí)驗(yàn)論證，當(dāng)薄壁活塞與缸體之間的阻尼間隙保持恒定時(shí)，可以保證設(shè)計(jì)載荷下的滯回曲線飽滿。另外，隨著活塞片4外徑的增大，活塞片4厚度由大變小，減小活塞片4外圈剛度，當(dāng)粘滯阻尼器出力達(dá)到極限載荷后，由于活塞片4采用的是片狀的結(jié)構(gòu)，所以活塞片4端部一周，即彈性變形套4-2會(huì)發(fā)生彈性變形，導(dǎo)致活塞片4邊緣與缸體1間的阻尼間隙由小變大，最大阻尼力將不再隨著激勵(lì)速度變大而變大，實(shí)現(xiàn)了粘滯阻尼器的過(guò)載保護(hù)功能。

本發(fā)明設(shè)計(jì)的組合式多段耗能型可變阻尼的粘滯阻尼器相比傳統(tǒng)粘滯阻尼器具有下列有益效果：

1、阻尼結(jié)構(gòu)由數(shù)片活塞片4組成，按照組合拼裝的方式螺紋旋合于活塞桿上，多段式阻尼效果明顯。因此本發(fā)明在耗能效果上優(yōu)于單活塞結(jié)構(gòu)，阻尼介質(zhì)3通過(guò)阻尼通道時(shí)，阻尼介質(zhì)3受剪切程度明顯降低。不僅達(dá)到了優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的，粘滯阻尼器的耗能特性、耐久性和穩(wěn)定性上也有很大的提高。

2、由于活塞片4壁厚較薄，當(dāng)阻尼器出力小于極限載荷時(shí)，活塞結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，活塞與缸體間隙為定值，阻尼器耗能特性穩(wěn)定，滯回曲線飽滿；當(dāng)阻尼器出力大于極限載荷時(shí)，活塞片4上彈性變形套4-2發(fā)生彈性形變，阻尼器進(jìn)入卸載狀態(tài)，保護(hù)阻尼器結(jié)構(gòu)不受損壞。因此可完全避免滯回曲線不飽滿，耗能率低的問(wèn)題，同時(shí)也有效提高粘滯阻尼器在突發(fā)載荷下的自我保護(hù)功能。

為了驗(yàn)證本發(fā)明設(shè)計(jì)的組合式多段耗能型可變阻尼的粘滯阻尼器帶來(lái)的有益效果，本申請(qǐng)人針對(duì)現(xiàn)有整體式活塞與本設(shè)計(jì)的組合式活塞片4進(jìn)行了相關(guān)參數(shù)的對(duì)比試驗(yàn)。

圖6為現(xiàn)有整體式活塞的滯回曲線圖，圖7為本發(fā)明設(shè)計(jì)的組合式活塞片4的滯回曲線圖。通過(guò)對(duì)比可知，圖6滯回曲線更接近于橢圓形，滯回面積相對(duì)較小，耗能率較低；圖7滯回曲線飽滿，耗能率較高。

圖8是現(xiàn)有整體式活塞的耗能曲線圖；圖9是本發(fā)明設(shè)計(jì)的組合式活塞片4的耗能曲線圖；加載30圈相同數(shù)量的荷載循環(huán)，可發(fā)現(xiàn)，組合式活塞片4載荷穩(wěn)，衰減比可控制在5％左右，無(wú)明顯衰減；整體式活塞載荷衰減明顯，衰減比超過(guò)20％，衰減明顯。

因此在相同的試驗(yàn)工況和客觀條件下，組合式活塞片4不管在循環(huán)載荷下的載荷衰減率，還是在地震波耗能效果上，都優(yōu)于整體式活塞結(jié)構(gòu)。

雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說(shuō)明，可以對(duì)本實(shí)施方式作出多種變更或修改，而不背離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)，本發(fā)明的保護(hù)范圍僅由所附權(quán)利要求書限定。