[發(fā)明專(zhuān)利]一種螺旋式摩擦金屬阻尼器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011289055.0
• 申請(qǐng)日: 2020-11-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112483574B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魯軍凱;劉威闖;紀(jì)鵬飛;呂萌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東北林業(yè)大學(xué);山東塞米克工程科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): F16F7/09
• 分類(lèi)號(hào): F16F7/09;E04B1/98;E04H9/02
• 代理公司: 北京慕達(dá)星云知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 肖莎

本發(fā)明公開(kāi)了一種螺旋式摩擦金屬阻尼器，包括螺旋桿、旋轉(zhuǎn)片、螺旋桿套管、螺旋桿左側(cè)連接件、螺旋桿右側(cè)限位件和支撐連接件；螺旋桿左端設(shè)置有連接柱，連接柱與螺旋桿左側(cè)連接件通過(guò)螺紋連接；螺旋桿右端與螺旋桿右側(cè)限位件通過(guò)螺紋連接。本發(fā)明將傳統(tǒng)摩擦阻尼器的滑動(dòng)式耗能或轉(zhuǎn)動(dòng)式耗能轉(zhuǎn)變?yōu)槁菪胶哪埽梢源蠓黾幽Σ磷枘崞鞯暮哪苄剩M(jìn)一步提高阻尼器的耗能能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及阻尼裝置技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說(shuō)是涉及一種螺旋式摩擦金屬阻尼器。

背景技術(shù)

摩擦型金屬阻尼器是一種利用組成元件之間的界面摩擦力實(shí)現(xiàn)耗能的阻尼器。傳統(tǒng)的摩擦阻尼器主要由摩擦片、滑動(dòng)板、夾板及高強(qiáng)螺栓組成，其耗能減振機(jī)理是：阻尼器中摩擦片與滑動(dòng)板在地震作用下發(fā)生相對(duì)滑移或變形，通過(guò)兩構(gòu)件之間的摩擦將地震能量轉(zhuǎn)化為熱能進(jìn)行消耗；同時(shí)，阻尼器開(kāi)始耗能后整體結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度隨之降低，這將放大結(jié)構(gòu)的自振周期，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)減振目的。然而，傳統(tǒng)的滑動(dòng)式或轉(zhuǎn)動(dòng)式摩擦阻尼器在長(zhǎng)期使用過(guò)程中隨著摩擦次數(shù)增多，摩擦面發(fā)生磨損，導(dǎo)致摩擦板與夾板間的間隙逐漸增大，界面間的摩擦系數(shù)逐漸降低，進(jìn)而使得阻尼器無(wú)法長(zhǎng)期保持穩(wěn)定的耗能特性。另一方面，傳統(tǒng)的摩擦阻尼器的耗能位移通常為部件間的相對(duì)滑動(dòng)位移或轉(zhuǎn)動(dòng)位移，若阻尼器的相對(duì)變形較小，耗能能力將受限。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種螺旋式摩擦金屬阻尼器，至少解決上述背景技術(shù)部分所提出的問(wèn)題之一，將傳統(tǒng)摩擦阻尼器單一的滑動(dòng)位移或轉(zhuǎn)動(dòng)位移轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)片旋轉(zhuǎn)方向的環(huán)向位移以及沿螺旋軌道方向的軸向位移，大幅增加了阻尼器的有效耗能位移，進(jìn)一步提高阻尼器的耗能能力。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種螺旋式摩擦金屬阻尼器，包括螺旋桿、旋轉(zhuǎn)片、螺旋桿套管、螺旋桿左側(cè)連接件、螺旋桿右側(cè)限位件和支撐連接件；

其中所述螺旋桿上設(shè)置有螺旋曲面，所述旋轉(zhuǎn)片設(shè)置有多個(gè)，均套設(shè)在所述螺旋桿的螺旋曲面上，所述旋轉(zhuǎn)片在外力作用下能夠沿所述螺旋曲面移動(dòng)；所述螺旋桿和所述旋轉(zhuǎn)片均位于所述螺旋桿套管內(nèi)，且所述旋轉(zhuǎn)片的側(cè)面與所述螺旋桿套管的內(nèi)壁貼合；所述螺旋桿左端設(shè)置有連接柱，所述連接柱與所述螺旋桿左側(cè)連接件通過(guò)螺紋連接；所述螺旋桿右端與所述螺旋桿右側(cè)限位件通過(guò)螺紋連接。

當(dāng)軸向力施加到支撐連接件上時(shí)，旋轉(zhuǎn)片在受到軸向力作用后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，從而沿螺旋桿的螺旋曲面形成的螺旋軌道移動(dòng)，其基本原理是阻尼器工作時(shí)旋轉(zhuǎn)片在軸向力的作用下向前方產(chǎn)生了沿軌道方向的位移，由于外部螺旋軌道擁有一定的傾角，因此旋轉(zhuǎn)片在軌道上進(jìn)行較小的位移的同時(shí)仍在進(jìn)行著相對(duì)較小的轉(zhuǎn)角移動(dòng)，這種較小的轉(zhuǎn)角移動(dòng)在位移較大的時(shí)候便形成了我們所看到的旋轉(zhuǎn)片旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。

阻尼器構(gòu)件所承受軸向力方向與其自身重力方向會(huì)有所區(qū)別，考慮到重力相比于軸向力較小，因此在了解旋轉(zhuǎn)片工作原理及影響因素的過(guò)程中重力可以省略。

優(yōu)選的，在上述一種螺旋式摩擦金屬阻尼器中，所述旋轉(zhuǎn)片包括內(nèi)圓構(gòu)件、外圓構(gòu)件、碟形彈簧和旋轉(zhuǎn)片外衣，其中所述內(nèi)圓構(gòu)件的中心設(shè)置與所述螺旋桿上螺旋曲面匹配的通孔，所述旋轉(zhuǎn)片能夠通過(guò)所述通孔在所述螺旋桿上沿所述螺旋曲面移動(dòng)；所述外圓構(gòu)件由設(shè)置在所述內(nèi)圓構(gòu)件外側(cè)的兩個(gè)半圓環(huán)構(gòu)成，所述內(nèi)圓構(gòu)件的外側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有第一碟簧孔，所述外圓構(gòu)件的內(nèi)側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有第二碟簧孔，所述碟形彈簧的一端位于所述第一碟簧孔內(nèi)，另一端位于所述第二碟簧孔內(nèi)；所述旋轉(zhuǎn)片外衣將所述內(nèi)圓構(gòu)件和所述外圓構(gòu)件包裹在內(nèi)。

旋轉(zhuǎn)片耗能與軌道升角、摩擦系數(shù)有關(guān)，軸向力與軌道之間的夾角越大，旋轉(zhuǎn)片耗能能力越強(qiáng)；摩擦系數(shù)越大，旋轉(zhuǎn)片耗能能力越強(qiáng)。本發(fā)明將旋轉(zhuǎn)片外設(shè)置有旋轉(zhuǎn)片外衣，不僅能夠增大摩擦系數(shù)，而且還能夠在磨損后更換，不必更換整個(gè)旋轉(zhuǎn)片。

優(yōu)選的，在上述一種螺旋式摩擦金屬阻尼器中，所述旋轉(zhuǎn)片外衣為采用芳綸纖維制作而成。