流砂型旋转黏滞阻尼器制造技术

本发明专利技术提供了一种流砂型旋转黏滞阻尼器，地震作用下产生的楼层间相对位移将通过位移速度输入装置输入，并经由齿轮传动放大装置将相对位移及速度传至黏滞阻尼器本体，其中，黏滞阻尼器本体中旋转叶片安装于阻尼器腔体内，阻尼器腔体通过轴承与旋转轴连接，旋转叶片与传动小齿轮在旋转轴上同轴转动，旋转叶片的半径大于传动小齿轮的半径，流通孔布设于旋转叶片的边缘；位移速度输入装置中输入齿条与齿轮组中的传动小齿轮啮合；齿轮传动放大装置中阻尼器连接件由传动小齿轮和旋转轴组成，传动小齿轮与齿轮组啮合并固定在旋转轴上；本发明专利技术利用齿轮的传动原理，使得旋转叶片边缘的线位移以及线速度被放大，增加耗能，从而达到更好的减振效果。

Drifting Sand Rotating Viscous Damper

The invention provides a quicksand rotary viscous damper. The relative displacement between floors under earthquake action is input by a displacement velocity input device, and the relative displacement and velocity are transmitted to the viscous damper body through a gear drive amplifier. The rotating blade in the viscous damper body is installed in the damper cavity, and the damper cavity is connected with the rotating shaft through a bearing. Then, the rotating blade and the transmission pinion rotate coaxially on the rotating shaft, the radius of the rotating blade is larger than that of the transmission pinion, and the flow hole is arranged at the edge of the rotating blade; the input rack in the displacement speed input device engages with the transmission pinion in the gear set; the damper connector in the gear transmission amplifier device consists of the transmission pinion and the rotating shaft, and the transmission pinion and the teeth. The gear set engages and is fixed on the rotating shaft; the invention utilizes the transmission principle of gears to enlarge the linear displacement and speed of the edge of the rotating blade, increase energy consumption, and achieve better vibration reduction effect.

【技术实现步骤摘要】
流砂型旋转黏滞阻尼器
本专利技术属于土木工程(包括高层建筑、高耸结构等)
，具体涉及一种装配放大装置的流砂型旋转黏滞阻尼器，其结合了黏滞阻尼器、齿轮传动式与旋转叶片的位移以及速度放大的优点，集调谐液体阻尼器、调谐质量阻尼器、黏滞阻尼器和颗粒阻尼器为一体，从而有效提高该黏滞阻尼器的减震效果。
技术介绍
近年来，基础隔震、消能减震以及调谐减震控制等被动控制技术由于其概念简单、机理明确、造价较低、减震效果显著而在国内外土木工程中得到广泛应用。其中，黏滞阻尼器以其经济性好、适用性好和维护费用低等优点，受到了广大土木工程研究人员的重视。常见的黏滞阻尼器为液压油缸孔隙式阻尼器，由套筒、活塞、油封、阻尼孔、导杆和黏滞流体等组成。作用机理是当活塞在缸筒内作轴向往复运动，由于活塞前后的压力差使黏滞流体从油室穿过节流孔的减速作用产生黏滞阻尼力做功，将机械能转化为热能，从而达到吸收外界能量的目的，因此可广泛应用于减震、缓冲和耗能的场合。但是目前的黏滞阻尼器仍存在一定的不足：(1)早期的黏滞阻尼器通常为单出杆形式，当活塞运动时，由于实际上油缸内黏滞流体的体积部分为可压缩材料，使得当活塞杆抽出时，被抽出的这部分活塞杆在油缸内所占据的体积无法立刻得到补偿，油缸内会产生真空现象，使活塞杆不能继续运动；当活塞杆回缩时，原来在活塞另一侧油缸的黏滞流体部分进入油缸内，而油缸的容积没有增大，从而导致顶死现象；(2)由试验得知，阻尼器在小行程条件下阻尼器的阻尼力达不到由阻尼器理论公式给出的性能，无法达到在地震作用下很小位移时提供如理论公式计算所得的非常高的阻尼比，存在非常明显有类似与弹簧串联显示弹簧刚度不足的现象，无法表现纯黏性的力学行为。而颗粒阻尼器作为一种附加质量被动阻尼器，其原理是利用在振动体中有限封闭空间内填充的微小颗粒间摩擦与冲击作用消耗系统振动能量，具有耐久性好、可靠度高、对温度变化不敏感，可用于恶劣环境等优点，且颗粒阻尼器的阻尼作用并不受方向限制，这些优点为颗粒阻尼器在工程实践中的广泛应用提供了可能。
技术实现思路
为了解决黏滞阻尼器的活塞杆件导致的油缸内真空现象以及顶死现象，同时实现放大黏滞阻尼器与其中液体的相对位移以及相对速度，本专利技术提出了一种流砂型旋转黏滞阻尼器，该阻尼器在传统黏滞阻尼器优点的基础上，利用齿轮间的传动关系作为阻尼器的触发装置，并同时放大了建筑物振动的位移和速度，并集调谐液体阻尼器(利用阻尼器腔体的液体在晃动过程中产生的动侧力来提供减振作用)、调谐质量阻尼器(通过阻尼器腔体中的颗粒被动谐振将建筑的振动能量转移到阻尼器上)、黏滞阻尼器(阻尼器腔体内液体通过流通孔时会产生节流阻力，通过相互作用实现机械能转换为热能并耗散)和颗粒阻尼器(通过阻尼器腔体内圆球或鹅卵石颗粒之间以及颗粒与容器壁之间的非弹性碰撞和摩擦来消耗能量)的耗能方式为一体，增加耗能，从而达到更好的减振效果。因此，在现有黏滞阻尼器的基础上加以改进，采用连接齿轮传动式放大设计的外侧开孔旋叶式的黏滞阻尼器，并集调谐液体阻尼器、调谐质量阻尼器、黏滞阻尼器和颗粒阻尼器为一体，可消除顶死现象并在一定程度上放大位移提高阻尼比，这对于实际工程的减震控制具有重大的意义。为达到上述目的，本专利技术的解决方案是：一种流砂型旋转黏滞阻尼器，其包括：黏滞阻尼器本体、位移速度输入装置、齿轮传动放大装置，其中，地震等作用下产生的楼层间相对位移将通过位移速度输入装置输入，并经由齿轮传动放大装置将相对位移及速度传至黏滞阻尼器本体。实际上，黏滞阻尼器本体包括阻尼器腔体5、旋转叶片8、流通孔9和轴承10，旋转叶片8安装于阻尼器腔体5内，阻尼器腔体5通过轴承10与旋转轴4连接，旋转叶片8与传动小齿轮3在旋转轴4上同轴转动，旋转叶片8的半径大于传动小齿轮3的半径；流通孔9布设于旋转叶片8的边缘。位移速度输入装置包括输入齿条1和齿轮组2，齿轮组2由若干传动小齿轮3组成，输入齿条1与齿轮组2中的传动小齿轮3啮合，输入齿条1固定在楼层或地震作用下剪切变形发生部位。齿轮传动放大装置包括阻尼器连接件，阻尼器连接件由传动小齿轮3和旋转轴4组成，传动小齿轮3与齿轮组2啮合并固定在旋转轴4上。优选地，阻尼器腔体5内还包括砂土黏滞液体混合物、若干圆球或鹅卵石。优选地，旋转叶片8的边缘设有至少一个流通孔9。优选地，流通孔9的形状为圆形。优选地，旋转叶片8的形式包括单叶式、双叶式或四叶式。由于采用上述方案，本专利技术的有益效果是：第一、建筑物在地震状况下产生剪切变形时，本专利技术采用齿轮传动放大装置中的传动小齿轮和旋转轴来实现阻尼器腔体内旋转叶片的位移及速度的放大，进而增大黏滞阻尼器的耗能，进一步有效提高建筑结构振动的控制效率，从而达到提高抗震效果的目的。第二、本专利技术的黏滞阻尼器本体内采用带有流通孔的旋叶式结构(即旋转叶片)，在该叶片旋转时油缸内不会产生真空，从而避免顶死现象。第三、本专利技术在黏滞阻尼器腔体内填入砂土黏滞液体混合物，其通过在该阻尼器内的运动来耗散该阻尼器的动能；在黏滞阻尼器腔体内还填入若干圆球或鹅卵石等类型的颗粒，在该阻尼器内通过颗粒群的摩擦、碰撞来转移并耗散该阻尼器的动能，同时利用多种阻尼器(即调谐液体阻尼器、调谐质量阻尼器、黏滞阻尼器和颗粒阻尼器)的耗能方式，从而提高了该黏滞阻尼器的耗能效率。第四、本专利技术的流砂型黏滞阻尼器中阻尼器腔体的构造形式简单，可以根据结构相对位移发生的不同方向调整设置，使该流砂型旋转黏滞阻尼器布置的位置更为灵活，适用于不同方向的地震作用，以达到较好的减振效果。附图说明图1为本专利技术的流砂型旋转黏滞阻尼器的左视示意图。图2为本专利技术的流砂型旋转黏滞阻尼器中黏滞阻尼器本体的俯视示意图。图3为本专利技术的流砂型旋转黏滞阻尼器的主视图。图4为本专利技术的流砂型旋转黏滞阻尼器中旋转叶片与传动小齿轮(即传动齿轮)的半径大小示意图。附图标记：输入齿条1、齿轮组2、传动小齿轮3、旋转轴4、阻尼器腔体5、砂土黏滞液体混合物6、圆球或鹅卵石7、旋转叶片8、流通孔9和轴承10。具体实施方式本专利技术提供了一种流砂型旋转黏滞阻尼器。如图1至图3所示，一种流砂型旋转黏滞阻尼器包括：黏滞阻尼器本体、位移速度输入装置和齿轮传动放大装置三部分，其中，地震等作用下产生的楼层间相对位移将通过位移速度输入装置输入，并经由齿轮传动放大装置将相对位移及速度传至黏滞阻尼器本体；具体地，黏滞阻尼器本体包括阻尼器腔体5、旋转叶片8、流通孔9和轴承10，阻尼器腔体5内包括砂土黏滞液体混合物6、若干圆球或鹅卵石7，旋转叶片8安装于阻尼器腔体5内，阻尼器腔体5与旋转轴4通过轴承10连接，旋转叶片8与传动小齿轮3在旋转轴4上同轴转动，旋转叶片8的半径大于传动小齿轮3的半径；流通孔9布设于旋转叶片8的边缘；位移速度输入装置包括固定在楼层或地震作用下剪切变形发生部位的输入齿条1和3个传动小齿轮3(传动小齿轮的数量视具体情况而定，在此不作特别限制)构成的齿轮组2，齿轮组2与输入齿条1啮合；齿轮传动放大装置包括阻尼器连接件，阻尼器连接件由传动小齿轮3和旋转轴4组成，传动小齿轮3与齿轮组2啮合并固定在旋转轴4上。其中，如图4所示，设传动小齿轮3及旋转叶片8的半径分别为r1、r2，角位移分别为ω1、ω2，传动小齿轮3和旋转叶片8边缘的线位移分别为s1、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种流砂型旋转黏滞阻尼器，其特征在于：其包括：黏滞阻尼器本体、位移速度输入装置和齿轮传动放大装置，其中，地震作用下产生的楼层间相对位移将通过所述位移速度输入装置输入，并经由所述齿轮传动放大装置将相对位移及速度传至所述黏滞阻尼器本体；所述黏滞阻尼器本体包括阻尼器腔体(5)、旋转叶片(8)、流通孔(9)和轴承(10)，所述旋转叶片(8)安装于所述阻尼器腔体(5)内，所述阻尼器腔体(5)通过所述轴承(10)与旋转轴(4)连接，所述旋转叶片(8)与传动小齿轮(3)在所述旋转轴(4)上同轴转动，所述旋转叶片(8)的半径大于所述传动小齿轮(3)的半径；所述流通孔(9)布设于所述旋转叶片(8)的边缘；所述位移速度输入装置包括输入齿条(1)和齿轮组(2)，所述齿轮组(2)由若干传动小齿轮(3)组成，所述输入齿条(1)与所述齿轮组(2)中的所述传动小齿轮(3)啮合；所述齿轮传动放大装置包括阻尼器连接件，所述阻尼器连接件由传动小齿轮(3)和旋转轴(4)组成，所述传动小齿轮(3)和所述齿轮组(2)啮合并固定在所述旋转轴(4)上。

【技术特征摘要】
1.一种流砂型旋转黏滞阻尼器，其特征在于：其包括：黏滞阻尼器本体、位移速度输入装置和齿轮传动放大装置，其中，地震作用下产生的楼层间相对位移将通过所述位移速度输入装置输入，并经由所述齿轮传动放大装置将相对位移及速度传至所述黏滞阻尼器本体；所述黏滞阻尼器本体包括阻尼器腔体(5)、旋转叶片(8)、流通孔(9)和轴承(10)，所述旋转叶片(8)安装于所述阻尼器腔体(5)内，所述阻尼器腔体(5)通过所述轴承(10)与旋转轴(4)连接，所述旋转叶片(8)与传动小齿轮(3)在所述旋转轴(4)上同轴转动，所述旋转叶片(8)的半径大于所述传动小齿轮(3)的半径；所述流通孔(9)布设于所述旋转叶片(8)的边缘；所述位移速度输入装置包括输入齿条(1)和齿轮组(2)，所述齿轮组(2)由若干传...

【专利技术属性】
技术研发人员：李依文，李培振，鲁正，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31