[發明專利]一種利用齒輪放大位移的自復位阻尼器

在審

• 申請號: 202210400307.5
• 申請日: 2022-04-16
• 公開（公告）號: CN114645583A
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 王超;董慧慧;杜修力;韓強
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04H9/02
• 代理公司: 北京大地智谷知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11957
• 代理人: 武麗華

本發明涉及一種利用齒輪放大位移的自復位阻尼器。屬于消能減震技術領域。包括耗能模塊、位移放大模塊以及自復位模塊；所述耗能模塊包括缸體、粘滯阻尼液、活塞桿、活塞、密封端板；位移放大模塊包括齒輪組、導桿、齒條；自復位模塊包括復位端板、碟簧。耗能模塊通過四根導向軸和端板與位移放大模塊及自復位模塊連接為一個整體。本發明使用含有大小齒輪的齒輪組將導桿與粘滯阻尼器的活塞桿連接，通過控制大小齒輪的半徑比來控制位移放大系數。阻尼器的耗能能力主要來自粘滯阻尼器的耗能，自復位能力由組合碟簧提供。同時，通過端板和擋塊的設計，實現阻尼器無論處于受拉或者受壓狀態下，碟簧均處于受壓狀態，阻尼器均具備自復位能力。

技術領域

本發明涉及一種利用齒輪放大位移的自復位阻尼器。屬于消能減震技術領域。

背景技術

地震災害具有突發性和不可預測性特點，并且極具破壞性。尤其當中震和大震發生時，地震所釋放的能量巨大，結構會發生較大的破壞。按照當前設防標準，可以保證結構在大震下不倒，但是其產生的較大的塑性變形難以修復，只能重建，造成嚴重的資源浪費。

傳統的阻尼器在小震作用下，難以充分發揮其耗能減震作用，結構無法取得預期的減震效果，單純的增加造價；在極罕遇地震乃至超出預期的大地震作用下，若阻尼器的位移或阻尼力等超過極限能力則阻尼器會失效，喪失消能減震作用，使結構面臨著損傷破壞甚至倒塌的風險。

阻尼器響應放大技術是利用各種機構或機械裝置將結構的位移、速度等放大，使阻尼器在小震或風荷載作用下發揮明顯的耗能能力；同時，在大震作用下，由于阻尼器的作用被放大，消能效果增加，因此可以減少阻尼器的數量，降低消能減震結構成本，取得較好的經濟效益

粘滯阻尼器一般由缸體、活塞和流體組成，缸內充滿硅油或其他粘滯流體，活塞在缸體內可做往復運動，活塞上有適量小孔。粘滯阻尼器對結構控制的機理是：當活塞與缸筒之間發生相對運動時，由于活塞前后的壓力差使流體阻尼材料從阻尼孔中通過，從而產生阻尼力，將結構振動的部分能量通過粘滯阻尼材料轉化為熱能，達到減小結構反應的目的。黏滯阻尼器屬于速度型阻尼器，緩慢變形發生時不會引起阻尼器的出力，其產生的阻尼力與活塞運動速度有關。

碟簧具有極好的彈性，相比較形狀記憶合金具有較好的穩定性，不受溫度影響，成本較低；相比較預應力筋有較大的變形能力，可以滿足大變形的結構的需求。

因此，急需設計一種具備位移、速度放大效果的自復位阻尼器，確保阻尼器在中小震作用下仍具備較好的耗能減震效果，在大震作用下不易失效。

發明內容

為了解決背景技術中所存在的問題，提出一種利用齒輪放大位移的自復位阻尼器。當導桿發生運動時，經齒輪裝置將位移、速度放大之后傳遞給粘滯阻尼器內的活塞桿，使活塞產生位移，活塞前后的壓力差使流體阻尼材料從阻尼孔中通過，從而產生阻尼力，耗散能量。并且阻尼器能在中小震作用下仍發揮出良好的耗能能力。無論阻尼器處于受壓還是受拉狀態，碟簧均屬于受壓狀態，提供自復位能力。

為解決上述問題，本發明采用了如下技術方案：

一種利用齒輪放大位移的自復位阻尼器，包括耗能模塊、位移放大模塊以及自復位模塊；

所述耗能模塊包括缸體、粘滯阻尼液、活塞桿、活塞、密封端板；位移放大模塊包括齒輪組、導桿、齒條；自復位模塊包括復位端板、碟簧；

所述缸體與活塞、密封端板共同構成了密封腔體，活塞設置于缸體內部，其兩側設置有密封端板，活塞和密封端板均套設在活塞桿上，且密封腔體內充滿粘滯阻尼液；所述缸體兩端還設有固定端板，固定端板與密封端板之間構成兩個副腔室，左側腔室為活塞桿的滑動提供空間，右側腔室設置有齒輪組；

所述碟簧設置于兩塊復位端板之間，且碟簧中心套設在所述導桿上，導桿左端伸出復位端板并伸入所述右側腔室內；

所述活塞桿右端與導桿左端均相對焊有齒條，齒條間設置有齒輪組，導桿通過齒輪組和齒條將運動傳遞到活塞桿；