一种基于压电变摩擦的粘滞阻尼器制造技术

本发明专利技术提供了一种基于压电变摩擦的粘滞阻尼器，包括缸筒，缸筒内安设有活塞，活塞连接有活塞杆，活塞的内部安置有叠层式压电驱动器，叠层式压电驱动器与活塞杆相互垂直但不相交。本发明专利技术通过在粘滞阻尼器的内部设置有叠层式压电驱动器，在正压电效应下可以将电能转化为机械能，即通过对叠层式压电陶瓷通电流，改变压电陶瓷的形变量，改变作用于摩擦片上的应力，从而改变推动活塞杆的力大小，增加粘滞阻尼器的耗能，同时可以给予结构额外的刚度，辅助结构抵挡外部荷载。该技术具有灵活性高、稳定性高，精度高，使用周期长等优点，可以用来改善低频下粘滞阻尼器耗能能力低，不能为结构提供额外刚度的问题。供额外刚度的问题。供额外刚度的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于压电变摩擦的粘滞阻尼器


[0001]本专利技术属于结构工程、振动控制领域，具体而言，涉及一种基于压电变摩擦的粘滞阻尼器。

技术介绍

[0002]框架结构广泛应用于民用建筑中，在地震等强烈的外部作用下，框架结构的安全关系到众多人民的生命、财产安全。规范要求框架结构在设计时得以“小震不坏、中震可修、大震不倒”为目标，遵循“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点弱构件”的思想。但是在大震面前，结构损伤依然非常大，传统的加固方法增大截面法、加固截点法、粘钢加固法均是按照加强结构本身的强度、刚度、延性等传统抗震方法抵御地震作用，且效果有限，这样不仅会直接增加建造费用，而且在强震作用下，结构发生破坏也不易修复。
[0003]于是有研究者提出在结构中布置减震装置，通过摩擦、弯曲、弹塑性滞回变形等耗能方式合理有效地抗震，由结构和布置的减震装置共同承受地震作用，使减震装置先于结构耗散地震输入的能量，如果地震能量过大，先于结构破坏，从而减少了主体结构的损伤，传统的耗能减震装置有：金属阻尼器、摩擦阻尼器、粘滞阻尼器、以及橡胶隔震支座等。摩擦阻尼器是利用摩擦学原理，耗散由于振动而输入到结构中的能量；粘滞阻尼器利用粘滞流体材料通过节流孔或者间隙时耗散和吸收了外部荷载输入到结构中的部分能量，转化为热能等其他形式的能量的原理制成,是一种速度相关型的阻尼器。但是其本身存在一定缺点，首先它安装在结构中会增加结构的阻尼，但并不会为结构提供刚度；其次在低频结构振动中，粘滞阻尼器提供的能量耗散太少，这时只能靠结构耗散大量能量，阻尼器起不到应有的作用。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于压电变摩擦的粘滞阻尼器，通过在粘滞阻尼器的内部设置叠层式压电驱动器，使得压电变摩擦的粘滞阻尼器具有以下优点，承载力大、响应快、位移可重复性好、电场控制相对简单。
[0006]为了实现上述技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种基于压电变摩擦的粘滞阻尼器，包括缸筒，所述缸筒内安设有活塞，所述活塞连接有活塞杆，所述活塞的内部安置有叠层式压电驱动器，所述叠层式压电驱动器与所述活塞杆相互垂直但不相交。
[0008]现有技术中，粘滞阻尼器安装在结构中会增加结构的阻尼，但并不会为结构提供刚度；其次在低频结构振动中，粘滞阻尼器提供的能量耗散太少，这时只能靠结构耗散大量能量，阻尼器起不到应有的作用。
[0009]本专利技术通过在粘滞阻尼器的内部设置有叠层式压电驱动器，在正压电效应下可以将电能转化为机械能，即通过对叠层式压电陶瓷通电流，改变压电陶瓷的形变量，改变作用
于摩擦片上的应力，从而改变推动活塞杆的力大小，增加粘滞阻尼器的耗能，同时可以给予结构额外的刚度，辅助结构抵挡外部荷载。该技术具有灵活性高、稳定性高，精度高，使用周期长等优点，可以用来改善低频下粘滞阻尼器耗能能力低，不能为结构提供额外刚度的问题。
[0010]优选的，所述叠层式压电驱动器包括压电片用以调节正应力，所述压电片的个数大于等于2。
[0011]优选的，所述缸筒的内壁均匀包覆有摩擦材料用以增加摩擦力。
[0012]优选的，所述摩擦材料和所述活塞之间设置有摩擦片，所述摩擦片为环形。
[0013]优选的，所述活塞开设有阻尼孔用以降低压力。
[0014]优选的，所述缸筒的内部填充有阻尼介质用以增大阻尼力。
[0015]优选的，所述缸筒的两边设置有缸筒封塞用以防止活塞杆氧化受损。
[0016]优选的，所述活塞杆与连接杆为一体化设计，所述活塞杆处于所述缸筒的内部，所述连接杆处于所述缸筒的外部。
[0017]优选的，所述连接杆连接有连接件，所述连接件用以将所述粘滞阻尼器与结构相连。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0019](1)本专利技术利用正压电效应，通过改变通入压电驱动器的电流，调整压电驱动器的形变情况，从而直接改变作用于摩擦片上的正应力，起到调整摩擦的作用。
[0020](2)本专利技术基于压电变效应的工作原理，技术思路清晰，形状尺寸规整，结构简单，安装与维护方便。适用于多种工程结构，耗能效果好，压电响应速度迅速。
[0021](3)本专利技术创新性的提出了将压电变摩擦阻尼器与粘滞阻尼器结合在一起。在正常使用阶段，以压电变摩擦阻尼器为主，粘滞阻尼器为辅，为主体结构提供一定的刚度，并维持一定范围的耗能能力(调整通入压电的电流大小，改变摩擦力大小，改变耗能能力)；在高频外荷载作用时，以粘滞阻尼器为主，压电变摩擦阻尼器为辅，粘滞阻尼器是速度型阻尼器，在快速的往复振动中能够耗散大量能量；在像地震、台风等强烈荷载作用下，两者相辅相成，共同作用，耗散能量，能够很有效的减少外界带来的能量。
附图说明
[0022]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0023]图1为本专利技术的一种基于压电变摩擦的粘滞阻尼器的纵截面剖图；
[0024]图2为本专利技术的一种基于压电变摩擦的粘滞阻尼器的横截面剖图；
[0025]图3为本专利技术的一种基于压电变摩擦的粘滞阻尼器的结构示意图；
[0026]图4为本专利技术的叠层式压电驱动器。
[0027]其中：
[0028]1‑
缸筒；2
‑
摩擦材料；3
‑
摩擦片；4
‑
阻尼介质；5
‑
活塞；6
‑
叠层式压电驱动器；7
‑
阻尼孔、8
‑
前缸筒封塞；9
‑
后缸筒封塞；10
‑
连接杆；11
‑
连接件；12
‑
活塞杆；13
‑
压电片。
具体实施方式
[0029]下面将结合附图和具体实施方式对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0030]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于压电变摩擦的粘滞阻尼器，其特征在于，包括缸筒，所述缸筒内安设有活塞，所述活塞连接有活塞杆，所述活塞的内部安置有叠层式压电驱动器，所述叠层式压电驱动器与所述活塞杆相互垂直但不相交。2.根据权利要求1所述的粘滞阻尼器，其特征在于，所述叠层式压电驱动器包括压电片用以调节正应力，所述压电片的个数大于等于2。3.根据权利要求1所述的粘滞阻尼器，其特征在于，所述缸筒的内壁均匀包覆有摩擦材料用以增加摩擦力。4.根据权利要求3所述的粘滞阻尼器，其特征在于，所述摩擦材料和所述活塞之间设置有摩擦片，所述摩擦片为环形。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂建维，刘家利，周欣茹，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：