利用摩擦和沖擊耗能的阻尼器的制作方法

本發明涉及摩擦阻尼器和沖擊阻尼器，在腔體內放置固定和可移動的摩擦片，通過摩擦片之間的摩擦、碰撞緩沖裝置與腔體的撞擊、摩擦材料與擋板的摩擦來耗能，屬于土木結構（包括高層建筑、高聳結構和橋梁結構等）振動控制領域。

背景技術：

近年來，基礎隔震、消能減震以及調諧減震控制等被動控制技術由于其概念簡單、機理明確在國內外土木工程中得到廣泛應用。其中，摩擦阻尼器由于其摩擦力大小易于控制，可方便地通過調節預壓力來確定，其性能對環境溫度及摩擦生熱不敏感而被廣泛應用。沖擊阻尼器利用固體顆粒與主體結構碰撞時引起的動量交換和能量耗散來減小系統的振動，具有耐久性好，可靠度高，對溫度變化不敏感，易于用在惡劣環境等優點，因此也受到了廣泛的應用。

然而，傳統的摩擦阻尼器和沖擊阻尼器仍存在著一些不足：首先，傳統的摩擦阻尼器在預緊力較大時能獲得較好的耗能效果，但是，此時它在小震狀態下不起滑，若預緊力較小，則在大震情況下不能有很好的耗能效果；其次，傳統的沖擊阻尼器加速度較大、接觸力較高，由于這些原因，阻尼器的壽命較短，并且其較大的噪音也是限制其發展的一個重要因素。因此，在現有的摩擦阻尼器基礎上加以改進，施加較小預緊力或不施加預緊力，使阻尼器在小震情況下可以滑動。當大震來臨時，摩擦片滑動劇烈，一部分能量消耗在摩擦片之間的摩擦力上；此外，可移動摩擦片會撞擊腔體，通過動量交換達到減震的目的；在撞擊的同時，一部分能量由緩沖裝置轉化，最終消耗在摩擦材料和擋板的摩擦中。這種新型的阻尼器有三條耗能途徑，可以有效提高耗能能力，并且由于緩沖裝置的作用可以克服傳統沖擊阻尼器的不足，這對于實際工程的減震具有重大的意義。

技術實現要素：

為了解決傳統阻尼器不能兼顧小震和大震，同時解決沖擊阻尼器大噪音，高加速度和高接觸力的問題，本發明的目的在于提出一種多能耗方式的阻尼器。該裝置在發揮傳統摩擦阻尼器和沖擊阻尼器的優勢的基礎上加以改進，即增加能耗的途徑，使大震和小震能夠有對應合適的耗能能力。在小震時，由于摩擦片還未撞擊到腔體，也可大大降低平時使用時的噪音。可移動摩擦片端部的緩沖裝置，一方面可以把一部分能量耗散在摩擦材料和擋板的摩擦中，另一方面它允許摩擦片撞擊腔體的同時有一定緩沖的余地，增加了碰撞的接觸時間，從而降低了阻尼器的加速度和接觸力，增加了阻尼器的壽命。

為了實現上述目的，本發明采取如下技術方案。

本發明提出的一種利用摩擦和沖擊耗能的阻尼器，由阻尼器腔體單元5、立桿1、第一摩擦片2、第二摩擦片3和撞擊緩沖裝置4組成，其中：阻尼器腔體單元5為長方體結構，阻尼器腔體單元5內豎直固定有立桿1，立桿1上沿水平方向固定有若干第一摩擦片２，相鄰的第一摩擦片2之間放置有可移動的第二摩擦片3，所述第二摩擦片３穿過立桿１，每個可移動的第二摩擦片3兩端裝有撞擊緩沖裝置4；所述撞擊緩沖裝置4由三組桿件7、轉軸6、固定桿8、彈簧9和擋板10組成，三組桿件7由三根連桿和軸組成，三根連桿分別與軸連接，三組桿件７的軸套于轉軸６外，且三組桿件７可繞轉軸6轉動，三組桿件７的軸通過固定桿8固定在擋板10上，其中一根桿件的一端通過彈簧9固定在擋板10上；若干個阻尼器腔體單元5相互垂直固定在結構的頂層或相對位移較大的地方；在風或/和地震等作用下，通過第一摩擦片與第二摩擦片之間的摩擦、碰撞緩沖裝置與阻尼器腔體單元５的撞擊、第一摩擦片２與擋板10的摩擦來轉移并耗散結構的能量。

本發明中，三組桿件7、轉軸6、固定桿8、彈簧9和擋板10均為鋼材，三組桿件7中的每兩根連件之間夾角為120°。撞擊緩沖裝置4與第二摩擦片3采用焊接或用釘子連接。

本發明中，第一摩擦片2和第二摩擦片3可依據需要確定其數量，所述的第一摩擦片２或第二摩擦片３采用鋼片或者木板；第一摩擦片2中央有一個與立桿1截面大小形狀相同的孔洞，可移動的第二摩擦片3上有一個長條形的孔洞，第一摩擦片２或第二摩擦片３通過相應的孔洞穿在立桿1上，長條形的孔洞使第二摩擦片３能在兩片第一摩擦片２之間來回移動。

本發明中，阻尼器腔體單元5材質為5mm-10mm的金屬材料，立桿1材質為金屬材料，立杜１底部與阻尼器腔體單元5采用焊接連接。

與現有技術相比，本發明的優點如下：

（1）本發明一共有三種能耗的途徑，使大震和小震能夠有對應合適的耗能能力。

（2）在小震時僅啟動第一重能耗方式，可大大降低絕大多數時間由于阻尼器帶來的噪音。

（3）撞擊緩沖裝置在增加能耗途徑的同時，通過增加接觸時間可大大降低接觸力和摩擦片的加速度。

附圖說明

圖1為本發明利用摩擦和沖擊耗能的阻尼器正立面圖；

圖2為本發明利用摩擦和沖擊耗能的阻尼器的撞擊緩沖裝置的正立面圖；

圖3為本發明利用摩擦和沖擊耗能的阻尼器的可移動摩擦片的俯視圖；

圖4為本發明利用摩擦和沖擊耗能的阻尼器的固定摩擦片的俯視圖；

圖中標號1為立桿，2為第一摩擦片，3為第二摩擦片，4為撞擊緩沖裝置，5為阻尼器腔體單元，6為轉軸，7為三組桿件，8為固定桿，9為彈簧，10為擋板，11為摩擦材料，12為撞擊點。

具體實施方式

下面結合圖1和圖2詳細說明本發明的具體實施方式。

實施例1：如圖1所示，本發明的一種利用摩擦和沖擊耗能的阻尼器的實施例，其主要包括阻尼器腔體單元5、立桿1、固定的第一摩擦片2、可移動的第二摩擦片3和撞擊緩沖裝置4。

阻尼器腔體單元5是由5mm-10mm厚的鋼板焊接而成的長方體空腔，通過一定的方式與結構固定。立桿1也為金屬材料，通過焊接固定在腔體中央。固定摩擦片2的中央有一個與立桿截面形狀大小相同的孔洞，可把固定摩擦片通過孔洞穿入立桿。可移動摩擦片3中央有一長條形孔洞，可通過孔洞將其穿入立桿1。把兩種摩擦片穿過立桿1交替堆疊在一起。在可移動摩擦片3的兩端裝上撞擊緩沖裝置，用焊接或用釘子連接。

如圖2所示，撞擊緩沖裝置由三組桿件7、轉軸6、固定桿8、彈簧9以及擋板10組成。三組桿件7可繞轉軸6轉動，它們由固定桿8固定在擋板10上，其中一組桿件由彈簧9固定在擋板10上。各構件均為為鋼材，由焊接連接。三組桿件7中的每兩組桿件的夾角為120°。在距離擋板10較近的桿件端部包裹上摩擦材料11。撞擊緩沖裝置4與可移動摩擦片3為焊接或用釘子連接。

多個阻尼器腔體單元5相互垂直固定在結構的頂層或相對位移較大的地方；在風或/和地震等作用下，通過摩擦片之間的摩擦、碰撞緩沖裝置與腔體的撞擊、摩擦材料與擋板的摩擦來轉移并耗散結構的能量。