自復位型壓電半主動摩擦阻尼器的制造方法
【專利摘要】自復位型壓電半主動摩擦阻尼器，包括由頂蓋和小箱組成的外殼，還包括套筒，套筒的一端置于小箱底面上的底座上，另一端設置在頂蓋底面下的頂座且與頂座間留有一定空隙，壓電陶瓷驅動器放置于套筒中，壓電陶瓷驅動器的導線通過套筒側面的小槽及小箱側壁上狹長的孔槽伸出到阻尼器外與外接電源連接，壓電陶瓷驅動器的兩端均設置有墊片，擋板用固定螺釘固定于小箱側壁，預壓力通過頂蓋上的預緊螺釘施加，平衡拉桿穿過擋板與套筒側壁連接，連接拉桿通過六角螺母固定于小箱側壁，作動拉桿穿過小箱側壁與套筒連接，復位彈簧分別置于平衡拉桿和作動拉桿上，該發(fā)明控制系統(tǒng)簡單，壓電陶瓷驅動器性能穩(wěn)定，預壓力施加方便，輸入能量小而出力大，并且活塞可以自復位。
【專利說明】自復位型壓電半主動摩擦阻尼器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明主要服務于抗震【技術領域】，具體涉及一種自復位型壓電半主動摩擦阻尼器。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)結構抗震體系主要是從結構自身出發(fā)，通過加大構件截面尺寸，提高構件材料強度來增加結構的剛度，或者依靠某些附加構件的破壞來消耗和儲存能量，從而達到提高抵御地震作用的能力，這種做法既增加了經(jīng)濟投入，抗震效果也不是很理想。
[0003]普通摩擦阻尼器一般是基于被動控制進行消能減震。為大震作用下設置的普通摩擦阻尼器，在小震作用下由于力較小，活塞不能滑動，所以不能起到耗能減震作用；反之，小震作用下的摩擦阻尼器，在大震作用下減震能力不夠，也達不到預想的結果；由于沒有復位功能，不能循環(huán)使用，每次地震后都需重新調節(jié)或更換，從而也增加了經(jīng)濟成本和工作的復雜性。
[0004]自復位型壓電半主動摩擦阻尼器基于壓電陶瓷驅動器的逆壓電效應，通過施加電壓使壓電陶瓷驅動器產(chǎn)生形變，從而改變摩擦接觸面上的正壓力來實時改變阻尼器的摩擦力，達到對結構進行半主動控制的目的?；趶椈傻膹臀还δ埽枘崞骺梢远啻窝h(huán)使用，從而達到高效和經(jīng)濟的效果。
[0005]我國專利號為CN101250909A的專利公布了一種壓電摩擦智能阻尼器，但預壓力施加不方便；其次，沒有采取更有效的措施保護壓電陶瓷驅動器，壓電陶瓷驅動器易側向受力發(fā)生剪切破壞；同時，初始預壓力與壓電陶瓷驅動器施加壓力不是疊加的關系，出力效果不理想。
[0006]專利號為ZL201220633674.1的專利公布了一種壓電半主動摩擦耗能器，雖然對上述阻尼器有了大的改進，但沒有考慮活塞滑動時，壓電陶瓷驅動器的導線處理問題，且沒有復位功能，無法循環(huán)使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服上述的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種自復位型壓電半主動摩擦阻尼器，具有自復位，重量輕，控制系統(tǒng)簡單，輸入能量小而出力大等特點。
[0008]為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為:
[0009]自復位型壓電半主動摩擦阻尼器，包括由頂蓋6和小箱10組成的外殼，其特征在于，還包括套筒4，套筒4的一端設置在位于小箱10底面上的底座7上，另一端設置在頂蓋6底面下的頂座8下方且與頂座8間留有一定空隙，壓電陶瓷驅動器3設置于套筒4中，壓電陶瓷驅動器3的兩端均設有墊片2，頂蓋6上設置有用于施加預壓力的預緊螺釘1，位于小箱10 —側的平衡拉桿12穿過擋板11與套筒4的側壁連接，連接拉桿9通過六角螺母15固定于小箱10的該側側壁，位于小箱10另一側的作動拉桿5穿過小箱10側壁與套筒4的側壁連接，平衡拉桿12和作動拉桿5上均設置有復位彈簧13。[0010]所述小箱10左右兩側側壁各有一條狹長孔槽以及用來固定擋板11的固定螺釘。[0011 ] 所述套筒4的數(shù)量有多個，平衡拉桿12和作動拉桿5分別與兩端的套筒4的側壁連接。
[0012]所述擋板11中間留有圓形孔洞以使平衡拉桿12穿過，同時用來限制復位彈簧13的位置和改變阻尼器的量程。
[0013]所述復位彈簧13長度比阻尼器量程略長。
[0014]所述平衡拉桿12的軸線方向與套筒4軸線方向垂直。
[0015]所述套筒4內(nèi)部為圓形通道，壓電陶瓷驅動器3與套筒4的內(nèi)側壁間留有空隙。
[0016]所述墊片2置于套筒4中壓電陶瓷驅動器3的上下端部并與頂座8和底座7接觸。
[0017]所述平衡拉桿12、頂座8、底座7、墊片2以及套筒4構成阻尼器的活塞機構，該活塞機構的高度略高于外殼凈高，從而可以通過調節(jié)頂蓋6上的預緊螺釘I使得活塞機構與外殼間產(chǎn)生預壓力，得到所需的摩擦力。
[0018]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點是:
[0019]1，小箱側壁上留有狹長孔洞，在活塞滑動時壓電陶瓷驅動器的導線跟著一起滑動，避免了導線被拉斷的風險。
[0020]2，活塞具有復位功能，可以在地震中多次循環(huán)使用。
[0021]3，壓電陶瓷驅動器受到套筒的保護，不易發(fā)生剪切破壞。
[0022]4，阻尼器輸入能量小而出力效果好，因為壓電陶瓷驅動器剛度大，且墊片使壓電陶瓷驅動器端部受力均勻，約束效果更好。
[0023]5，控制系統(tǒng)簡單，通過簡單調整預緊螺釘即可達到所需的預壓力，且與壓電陶瓷驅動器的壓力是疊加的關系。
[0024]6，平衡拉桿穿過擋板滑動左右自由滑動，保證了阻尼器活塞的受力方向與小箱外殼的水平軸線平行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明阻尼器總剖面圖。
[0026]圖2為本發(fā)明阻尼器俯視圖。
【具體實施方式】:
[0027]下面通過附圖對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細說明。
[0028]如圖1和圖2所示，本發(fā)明是一種自復位型壓電半主動摩擦阻尼器，外殼由頂蓋6和小箱10組成；頂蓋6與小箱10底面的內(nèi)表面貼有耐磨碳纖維摩阻材料，頂蓋6的下表面設置頂座8，小箱10底面上設置底座7 ;在兩槽型支座中間放置多個并列的套筒4 ;套筒內(nèi)放置壓電陶瓷驅動器3，壓電陶瓷驅動器3兩端各設有墊片2，壓電陶瓷驅動器3的電源線由套筒4外壁開的小槽導出，并通過小箱10側壁上的孔洞與外部電源連接；擋板11用固定螺釘14固定于小箱10的側壁；預壓力通過頂蓋6上的預緊螺釘I施加；平衡拉桿12通過限位擋板11固定于左側套筒4的外壁上，連接拉桿9固定于小箱10的左側壁上，作動拉桿穿過小箱10側壁與右側套筒4連接，復位彈簧13分別設置于平衡拉桿12和作動拉桿5上。頂座8、底座7、墊片2以及套筒4構成活塞機構，該活塞機構的高度略高于外殼凈高。[0029]該阻尼器既可以作為被動摩擦阻尼器，也可以作為智能變摩擦阻尼器。該阻尼器可以根據(jù)結構所需的最大阻尼力的大小選取不同數(shù)量的壓電陶瓷驅動器。其原理是地震時，作動拉桿受到結構的作用帶動活塞機構沿著外殼進行滑動，通過摩擦來耗能減震，同時由于彈簧的復位功能，該阻尼器在一次地震后，仍可恢復到最初位置，不需調節(jié)或更換下次地震仍可使用。
[0030]當其作為被動摩擦阻尼器時，因為活塞機構的高度略高于外殼的凈高，所以可以通過調節(jié)頂蓋6上的預緊螺釘來使得活塞與外殼間產(chǎn)生預壓力，從而達到地震時結構所需的最大摩阻力。
[0031]當其作為智能變摩擦阻尼器時，當系統(tǒng)獲得結構的地震反應狀態(tài)時，通過智能控制算法分析出需要輸出多大的阻尼力，通過控制施加電壓的大小來改變活塞與阻尼器外殼的正壓力，從而得到所需的摩擦力。
【權利要求】
1.自復位型壓電半主動摩擦阻尼器，包括由頂蓋(6)和小箱(10)組成的外殼，其特征在于，還包括套筒(4)，套筒(4)的一端設置在位于小箱(10)底面上的底座(7)上，另一端設置在頂蓋(6)底面下的頂座(8)下方且與頂座(8)間留有一定空隙，壓電陶瓷驅動器(3)設置于套筒(4)中，壓電陶瓷驅動器(3)的兩端均設有墊片(2)，頂蓋(6)上設置有用于施加預壓力的預緊螺釘(1)，位于小箱(10) —側的平衡拉桿(12)穿過擋板(11)與套筒(4)的側壁連接，連接拉桿(9)通過六角螺母(15)固定于小箱(10)的該側側壁，位于小箱(10)另一側的作動拉桿(5)穿過小箱(10)側壁與套筒(4)的側壁連接，平衡拉桿(12)和作動拉桿(5)上均設置有復位彈簧(13)。
2.按照權利要求1所述自復位型壓電半主動摩擦阻尼器，其特征在于，所述小箱(10)左右兩側側壁各有一條狹長孔槽以及用來固定擋板(11)的固定螺釘。
3.按照權利要求1所述自復位型壓電半主動摩擦阻尼器，其特征在于，所述套筒(4)的數(shù)量有多個，平衡拉桿(12)和作動拉桿(5)分別與兩端的套筒(4)的側壁連接。
4.按照權利要求1所述自復位型壓電半主動摩擦阻尼器，其特征在于，所述擋板(11)中間留有圓形孔洞以使平衡拉桿(12)穿過，同時用來限制復位彈簧(13)的位置和改變阻尼器的量程。
5.按照權利要求1或4所述自復位型壓電半主動摩擦阻尼器，其特征在于，所述復位彈簧(13 )長度比阻尼器量程略長。
6.按照權利要求5所述自復位型壓電半主動摩擦阻尼器，其特征在于，所述平衡拉桿(12)的軸線方向與套筒(4)軸線方向垂直。
7.按照權利要求1所述自復位型壓電半主動摩擦阻尼器，其特征在于，所述套筒(4)內(nèi)部為圓形通道，壓電陶瓷驅動器(3)與套筒(4)的內(nèi)側壁間留有空隙。
8.按照權利要求1所述自復位型壓電半主動摩擦耗能器，其特征在于，所述墊片(2)置于套筒(4)中壓電陶瓷驅動器(3)的上下端部并與頂座(8)和底座(7)接觸。
9.按照權利要求1所述自復位型壓電半主動摩擦阻尼器，其特征在于，所述平衡拉桿(12)、頂座(8)、底座(7)、墊片(2)以及套筒(4)構成阻尼器的活塞機構，該活塞機構的高度略高于外殼凈高，從而可以通過調節(jié)頂蓋(6)上的預緊螺釘(I)使得活塞機構與外殼間產(chǎn)生預壓力，得到所需的摩擦力。
10.按照權利要求1所述自復位型壓電半主動摩擦阻尼器，其特征在于，所述頂蓋(6)與小箱(10)底面的內(nèi)表面貼有耐磨碳纖維摩阻材料。
【文檔編號】E04B1/98GK103485436SQ201310449860
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月27日 優(yōu)先權日:2013年9月27日
【發(fā)明者】朱軍強, 王社良, 朱熹育, 展猛, 趙歆冬 申請人:西安建筑科技大學