基于组合弹簧的自复位粘滞阻尼器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于组合弹簧的自复位粘滞阻尼器，包括粘滞阻尼耗能装置、弹簧复位装置和传力装置，粘滞阻尼耗能装置通过传力装置与弹簧复位装置联动，传力装置包括外传力构件和内传力构件；外传力构件包括筒体，粘滞阻尼耗能装置、弹簧复位装置均安装在筒体内，内传力构件为导杆，导杆沿着筒体的轴向布置，粘滞阻尼耗能装置中的活塞固定连接于导杆上，弹簧复位装置包括复位弹簧件以及两块分设在复位弹簧件轴向两端的承压板，复位弹簧件与承压板均套接在导杆外围，且均可与导杆发生相对滑动。本发明专利技术的自复位能力优良且可控，高、低频激励下均可稳定耗能，具备过载保护特性，拉压性能对称，组装方便，且易于拆卸维修。

【技术实现步骤摘要】
基于组合弹簧的自复位粘滞阻尼器
本专利技术属于土木工程消能减震
，涉及一种基于组合弹簧的自复位粘滞阻尼器。
技术介绍
消能减震结构是指通过设置消能装置，在结构振动过程中，利用结构变形产生相对位移和相对速度，使消能装置消耗结构振动能量，从而降低结构地震反应，达到预期抗震设计要求的建筑结构。常见的消能装置可以分为位移型阻尼器（如摩擦阻尼器、金属屈服型阻尼器）和速度型阻尼器（如粘滞阻尼器、粘弹性阻尼器）。虽然按照我国抗震设计规范要求进行设计的消能减震结构，可以满足“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设防目标，但是，在强震作用下，由于材料进入塑性屈服耗能，结构震后仍会产生较大的残余变形。已有的一些研究表明，当结构残余位移角大于0.5%时，其震后维修成本将会大于重建成本，而大量建筑的推倒重建，会给社会带来难以估计的经济损失。在传统的消能装置中引入自复位装置，使消能装置兼具良好的耗能和自复位功能，不仅可以控制主体结构的震时响应，还可以有效地减小结构震后的残余变形，从而使得结构震后不需修复或稍加修复即可快速恢复其使用功能。目前，现有的自复位摩擦阻尼器和自复位金属屈服型阻尼器在地震作用下虽然可以表现出典型的旗帜型滞回特征，使结构具有良好的自复位能力，但是在设计中需要至少满足自复位装置所提供的恢复力大于消能装置的复位阻力（如摩擦力、金属屈服后产生的阻碍力），这也限制了其在大震时的耗能能力。粘滞阻尼器产生的阻尼力与速度相关，在地震作用过程中可充分消耗地震能量，在震后结构缓慢复位过程中，粘滞阻尼器的复位阻力远小于位移型阻尼器。因此，为实现结构的自复位功能，相比于摩擦阻尼耗能和金属屈服型耗能，粘滞阻尼耗能是一种更理想的耗能方式。现有的自复位粘滞阻尼器由平衡板两侧的复位弹簧提供复位合力，该复位合力始终与阻尼器的复位阻力相平衡。当平衡板处于初始平衡位置时，无论复位弹簧是否施加预应力，其复位合力均为零；当阻尼器存在不可忽略的初始内摩擦力或者当结构发生塑性变形时，，由于复位阻力的存在，平衡板不能完全回到初始平衡位置，其一侧的复位弹簧将受压，另一侧的复位弹簧将受拉，共同提供一个复位合力与复位阻力相平衡，因此，该自复位阻尼器只能实现结构的部分自复位。同时，该自复位粘滞阻尼器在低频振动下的耗能能力有限。
技术实现思路
为了提高现有自复位粘滞阻尼器的自复位能力以及其在低频振动下的耗能能力，本专利技术提出一种基于组合弹簧的自复位粘滞阻尼器，该阻尼器在低频和高频动力激励下，均表现出优良的耗能能力及自复位性能，同时，其构造简单，易于装配，可以根据设计需要调节组合弹簧的预压力，将结构的残余变形控制在预期的设计范围之内，实现结构的低损伤，从而减少结构的地震损失。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于组合弹簧的自复位粘滞阻尼器，包括粘滞阻尼耗能装置、弹簧复位装置和传力装置，粘滞阻尼耗能装置通过传力装置与弹簧复位装置联动，传力装置包括外传力构件和内传力构件；外传力构件包括筒体，粘滞阻尼耗能装置、弹簧复位装置均安装在筒体内，内传力构件包括导杆，导杆沿着筒体的轴向布置，并与粘滞阻尼耗能装置连接固定，所述的弹簧复位装置包括复位弹簧件以及两块分设在复位弹簧件轴向两端的承压板，每一块承压板均套接在导杆的外围并能够沿着导杆可移动设置；所述复位弹簧件套接在导杆外围，并可通过导杆实现内导向；当导杆受拉或受压时，弹簧复位装置的两块承压板中，处于导杆受力方向前端的承压板通过外传力构件的轴向限位而保持原位不动，处于导杆受力方向后端的承压板，在导杆移动所产生推力的作动下，能够随着导杆的移动而同步移动，以挤压复位弹簧件，促使复位弹簧件产生自复位合力，以缓冲导杆移动，并在导杆受力消除后，自动复位。优选地，所述的复位弹簧件为组合弹簧，包括环形弹簧组以及碟形弹簧组，碟形弹簧组包括若干片碟形弹簧，各碟形弹簧依次套接在处于两块承压板之间的导杆外围，并能够通过导杆实现内导向，环形弹簧组则套接在碟形弹簧组的外围，并能够通过筒体的内壁实现外导向，且环形弹簧组的内径大于碟形弹簧组的外径，同时环形弹簧组和碟形弹簧组之间的间隙满足两者受压变形后能够始终避免接触干涉；碟形弹簧组、环形弹簧组的轴向两端均对应地与所述的两块承压板相抵接。优选地，所述的弹簧复位装置包括两个，对应为第一、第二弹簧复位装置，分别位于粘滞阻尼耗能装置的轴向两侧；所述外筒的两端敞口设置，且外筒的两个敞口端分别对应地安装第一压紧螺母、第二压紧螺母；筒体分段设置，并依次分段为第一弹簧套筒、粘滞耗能钢筒、第二弹簧套筒、第二弹簧套筒副筒；粘滞阻尼耗能装置安装于粘滞耗能钢筒中，第一、第二弹簧复位装置分别对应地安装在第一弹簧套筒、第二弹簧套筒中；导杆的一端外露于第一压紧螺母的外侧，并与第一耳环连接，导杆的另一端依次穿过第一弹簧复位装置、粘滞阻尼耗能装置、第二弹簧复位装置后处于第二弹簧套筒副筒中。优选地，所述的第一弹簧套筒、粘滞耗能钢筒、第二弹簧套筒、第二弹簧套筒副筒均为相互独立的构件，第一弹簧套筒、粘滞耗能钢筒、第二弹簧套筒、第二弹簧套筒副筒顺序拼接形成所述的外筒；在粘滞耗能钢筒与第一弹簧套筒的拼接位置处，粘滞耗能钢筒的外径小于第一弹簧套筒的内径，促使处于初始状态的第一弹簧复位装置的两承压板，能够分别通过第一压紧螺母、粘滞耗能钢筒进行轴向限位；在粘滞耗能钢筒与第二弹簧套筒的拼接位置处，粘滞耗能钢筒的外径小于第二弹簧套筒的内径，促使处于初始状态的第二弹簧复位装置的两承压板，能够通过第二弹簧套筒副筒、粘滞耗能钢筒进行轴向限位。优选地，所述粘滞耗能钢筒的两端均外设有法兰盘，对应为法兰盘a、法兰盘b；所述第一弹簧套筒的一端设置有与法兰盘a对接的法兰盘c，另一端则通过螺纹连接的方式与第一压紧螺母连接；第一弹簧复位装置处于初始状态时，一侧的承压板与第一压紧螺母的内侧表面抵紧，另一侧的承压板则与粘滞耗能钢筒连接有法兰盘a一端的端面抵紧；所述第二弹簧套筒的一端设置有与法兰盘b对接的法兰盘d，另一端则通过螺纹连接的方式与第二弹簧套筒副筒连接；第二弹簧复位装置处于初始状态时，一侧的承压板与第二弹簧套筒副筒的内侧端面抵紧，另一侧的承压板则与粘滞耗能钢筒连接有法兰盘b一端的端面抵紧。优选地，所述粘滞阻尼耗能装置，为粘滞耗能活塞组件，包括第一阻尼端盖、活塞、第二阻尼端盖以及粘滞阻尼液；第一阻尼端盖、第二阻尼端盖间隔地套接在导杆外围，并分别与粘滞耗能钢筒的内壁固定，以形成密闭腔室，所述的密闭腔室中灌注有所述的粘滞阻尼液；所述的活塞，设置在第一阻尼端盖、第二阻尼端盖之间，并与导杆固定；同时，活塞上分布有供粘滞阻尼液流通的节流孔；所述导杆上设置有第一螺套、第二螺套、第一挡块、第二挡块；第一弹簧复位装置的两块承压板，设置于外侧的承压板为第一承压板，设置于内侧的承压板为第二承压板；第二弹簧复位装置的两块承压板，设置于内侧的承压板为第三承压板，设置于外侧的承压板为第四承压板；所述的第一挡块设置在第二承压板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于组合弹簧的自复位粘滞阻尼器，包括粘滞阻尼耗能装置、弹簧复位装置和传力装置，粘滞阻尼耗能装置通过传力装置与弹簧复位装置联动，传力装置包括外传力构件和内传力构件；外传力构件包括筒体，粘滞阻尼耗能装置、弹簧复位装置均安装在筒体内，内传力构件包括导杆，导杆沿着筒体的轴向布置，并与粘滞阻尼耗能装置连接固定，其特征在于：所述的弹簧复位装置包括复位弹簧件以及两块分设在复位弹簧件轴向两端的承压板，每一块承压板均套接在导杆的外围并能够沿着导杆可移动设置；/n所述复位弹簧件套接在导杆外围，并可通过导杆实现内导向；/n当导杆受拉或受压时，弹簧复位装置的两块承压板中，处于导杆受力方向前端的承压板通过外传力构件的轴向限位而保持原位不动，处于导杆受力方向后端的承压板，在导杆移动所产生推力的作动下，能够随着导杆的移动而同步移动，以挤压复位弹簧件，促使复位弹簧件产生自复位合力，以缓冲导杆移动，并在导杆受力消除后，自动复位。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于组合弹簧的自复位粘滞阻尼器，包括粘滞阻尼耗能装置、弹簧复位装置和传力装置，粘滞阻尼耗能装置通过传力装置与弹簧复位装置联动，传力装置包括外传力构件和内传力构件；外传力构件包括筒体，粘滞阻尼耗能装置、弹簧复位装置均安装在筒体内，内传力构件包括导杆，导杆沿着筒体的轴向布置，并与粘滞阻尼耗能装置连接固定，其特征在于：所述的弹簧复位装置包括复位弹簧件以及两块分设在复位弹簧件轴向两端的承压板，每一块承压板均套接在导杆的外围并能够沿着导杆可移动设置；
所述复位弹簧件套接在导杆外围，并可通过导杆实现内导向；
当导杆受拉或受压时，弹簧复位装置的两块承压板中，处于导杆受力方向前端的承压板通过外传力构件的轴向限位而保持原位不动，处于导杆受力方向后端的承压板，在导杆移动所产生推力的作动下，能够随着导杆的移动而同步移动，以挤压复位弹簧件，促使复位弹簧件产生自复位合力，以缓冲导杆移动，并在导杆受力消除后，自动复位。


2.根据权利要求1所述的基于组合弹簧的自复位粘滞阻尼器，其特征在于：所述的复位弹簧件为组合弹簧，包括环形弹簧组以及碟形弹簧组，碟形弹簧组包括若干片碟形弹簧，各碟形弹簧依次套接在处于两块承压板之间的导杆外围，并能够通过导杆实现内导向，环形弹簧组则套接在碟形弹簧组的外围，并能够通过筒体的内壁实现外导向，且环形弹簧组的内径大于碟形弹簧组的外径，同时环形弹簧组和碟形弹簧组之间的间隙满足两者受压变形后能够始终避免接触干涉；碟形弹簧组、环形弹簧组的轴向两端均对应地与所述的两块承压板相抵接。


3.根据权利要求2所述的基于组合弹簧的自复位粘滞阻尼器，其特征在于：所述的弹簧复位装置包括两个，对应为第一、第二弹簧复位装置，分别位于粘滞阻尼耗能装置的轴向两侧；所述外筒的两端敞口设置，且外筒的两个敞口端分别对应地安装第一压紧螺母（3）、第二压紧螺母（23）；
筒体分段设置，并依次分段为第一弹簧套筒（5）、粘滞耗能钢筒（9）、第二弹簧套筒（17）、第二弹簧套筒副筒（22）；
粘滞阻尼耗能装置安装于粘滞耗能钢筒（9）中，第一、第二弹簧复位装置分别对应地安装在第一弹簧套筒（5）、第二弹簧套筒（17）中；
导杆的一端外露于第一压紧螺母（3）的外侧，并与第一耳环（1）连接，导杆的另一端依次穿过第一弹簧复位装置、粘滞阻尼耗能装置、第二弹簧复位装置后处于第二弹簧套筒副筒（22）中。


4.根据权利要求3所述的基于组合弹簧的自复位粘滞阻尼器，其特征在于：所述的第一弹簧套筒（5）、粘滞耗能钢筒（9）、第二弹簧套筒（17）、第二弹簧套筒副筒（22）均为相互独立的构件，第一弹簧套筒（5）、粘滞耗能钢筒（9）、第二弹簧套筒（17）、第二弹簧套筒副筒（22）顺序拼接形成所述的外筒；
在粘滞耗能钢筒（9）与第一弹簧套筒（5）的拼接位置处，粘滞耗能钢筒（9）的外径小于第一弹簧套筒（5）的内径，促使处于初始状态的第一弹簧复位装置的两承压板，能够分别通过第一压紧螺母、粘滞耗能钢筒（9）进行轴向限位；
在粘滞耗能钢筒（9）与第二弹簧套筒（17）的拼接位置处，粘滞耗能钢筒（9）的外径小于第二弹簧套筒（17）的内径，促使处于初始状态的第二弹簧复位装置的两承压板，能够通过第二弹簧套筒副筒（22）、粘滞耗能钢筒（9）进行轴向限位。


5.根据权利要求4所述的基于组合弹簧的自复位粘滞阻尼器，其特征在于：所述粘滞耗能钢筒（9）的两端均外设有法兰盘，对应为法兰盘a、法兰盘b；
所述第一弹簧套筒（5）的一端设置有与法兰盘a对接的法兰盘c，另一端则通过螺纹连接的方式与第一压紧螺母连接；第一弹簧复位装置处于初始状态时，一侧的承压板与第一压紧螺母的内侧表面抵紧，另一侧的承压板则与粘滞耗能钢筒（9）连接有法兰盘a一端的端面抵紧；
所述第二弹簧套筒（17）的一端设置有与法兰盘b对接的法兰盘d，另一端则通过螺纹连接的方式与第二弹簧套筒副筒（22）连接；第二弹簧复位装置处于初始状态时，一侧的承压板与第二弹簧套筒副筒（22）的内侧端面抵紧，另一侧的承压板则与粘滞耗能钢筒（9）连接有法兰盘b一端的端面抵紧。


6.根据权利要求3所述的基于组合弹簧的自复位粘滞阻尼器，其特征在于：所述粘滞阻尼耗能装置，为粘滞耗能活塞组件，包括第一阻尼端盖（10）、活塞（13）、第二阻尼端盖（15）以及粘滞阻尼液（12）；
第一阻尼端盖（10）、第二阻尼端盖（15）间隔地套接在导杆（26）外围，并分别与粘滞耗能钢筒（9）的内壁固定，以形成密闭腔室，所述的密闭腔室中灌注有所述的粘滞阻尼液（12）；
所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒赣平，严鑫，秦颖，谢韩涛，刘汶津，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32