智能速度鎖定裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型為一種智能速度鎖定裝置，包括一雙出桿活塞缸，活塞與缸體之間設有密封裝置，由活塞將缸體分隔為密封的左腔室和右腔室；缸體一端的活塞桿固定連接有第一耳板，與第一耳板相對的缸體另一端設有第二耳板，第二耳板與缸體固定連接；缸體的左、右腔室內(nèi)充滿液體介質(zhì)；左、右腔室分別通過對應出油口與一智能控制單元連接；該智能速度鎖定裝置，用于橋梁、建筑工程抵御地震、大風引起沖擊荷載，具有精準控制鎖定速度、根據(jù)環(huán)境溫度智能調(diào)整缸筒內(nèi)壓、根據(jù)荷載大小智能調(diào)整鎖定狀態(tài)；能很好地適應橋梁、建筑在受溫度變化等因素影響下的緩慢運動，并在地震、大風引起沖擊荷載時提供限位和傳遞荷載作用；從而有效解決現(xiàn)有鎖定裝置中存在的不足。
【專利說明】
【技術(shù)領域】
[0001] 本實用新型屬于橋梁、建筑工程減隔震【技術(shù)領域】，是關于一種用于橋梁、建筑工程 抵御地震、大風引起沖擊荷載的速度鎖定裝置，尤其涉及一種智能速度鎖定裝置。 智能速度鎖定裝置

【背景技術(shù)】
[0002] 地震對橋梁和建筑結(jié)構(gòu)造成的危害巨大，采用怎樣的方式對橋梁和建筑結(jié)構(gòu)進行 減、隔震處理將直接影響地震災害中橋梁和建筑結(jié)構(gòu)的壽命。我國境內(nèi)分布著多條地震 帶，有大量地區(qū)地震動峰值加速度達到〇. 25g以上，即抗震設防烈度為8度，有的甚至達到 〇. 40g，即抗震設防烈度9度，因此抗震性是橋梁和建筑結(jié)構(gòu)設計時需要考慮的重要因素。 當?shù)卣饎臃逯导铀俣?lt; 〇. 2g時，抗震設計多采用加強部件自身的強度和剛度來實現(xiàn)，當?shù)?震動峰值加速度> 〇. 2g時，此時僅僅依靠結(jié)構(gòu)自身強度和剛度的增加很難達到理想的抗 震效果，而采用合理的減、隔震措施可以提高橋梁和建筑結(jié)構(gòu)的性價比，有效降低工程造 價，同時改善結(jié)構(gòu)的地震響應。
[0003] 近年來，隨著減隔震技術(shù)的進步和減隔震設計規(guī)范的完善，越來越多的橋梁、建筑 工程采用減隔震設計，配套的減隔震產(chǎn)品也發(fā)展迅速，其中速度鎖定裝置是較常用的減隔 震產(chǎn)品之一。
[0004] 現(xiàn)有速度鎖定裝置通常由缸體、活塞、活塞桿、阻尼介質(zhì)、端蓋、耳板（環(huán)）等部件 組成，阻尼介質(zhì)充滿活塞前后的腔體，活塞桿連帶活塞可在缸體的內(nèi)腔滑動，阻尼介質(zhì)在活 塞滑動過程中，由一個腔體通過活塞與缸體間的縫隙流動到另一個腔體。當活塞的滑動速 度較快，阻尼介質(zhì)因自身的粘度來不及通過縫隙時，結(jié)構(gòu)鎖死，成為荷載傳遞裝置。
[0005] 速度鎖定裝置（Lock-up Device)是一種速度依賴型裝置，其通常設置在有相對位 移的結(jié)構(gòu)之間，如橋梁的梁體與橋墩之間，建筑結(jié)構(gòu)的上層結(jié)構(gòu)與基礎之間。當其連接的兩 個結(jié)構(gòu)出現(xiàn)緩慢相對位移時，速度鎖定裝置可通過自身的伸縮適應所述的位移，且產(chǎn)生較 小的伸縮阻力，相當于一個可伸縮的彈簧；當其連接的兩個結(jié)構(gòu)的相對位移速度達到其鎖 定速度時，速度鎖定裝置鎖死，自身部件間無相對滑動，完全變成剛性連桿，實現(xiàn)相鄰結(jié)構(gòu) 力的傳遞。
[0006] 速度鎖定裝置（速度鎖定器）通常設置在橋梁的梁端，通過錨碇板與梁體和橋墩 連接；設置速度鎖定器的橋墩通常是活動墩，即梁體與橋墩間可產(chǎn)生相對滑動，梁體與橋墩 間不能滑動的橋墩為固定墩，橋上的水平荷載（非地震時如：車輛摩擦力、制動力、牽引力 等，地震時為地震力）由固定墩傳至地面基礎，因此固定墩通常比活動墩尺寸大、造價高。 正常工作狀態(tài)引起梁端滑動的原因有：環(huán)境溫度高低變化時梁體有長度方向的變化，車輛 荷載也會引起梁體發(fā)生變形從而產(chǎn)生梁端位移。梁端滑動的速度非常緩慢，梁端的正?；?動在非地震動時應保證順暢，否則會引起梁體的內(nèi)力。但地震時，地震荷載也會引起梁與墩 之間的相對滑動，該運動的速度極快，當設置速度鎖定器的梁端產(chǎn)生的滑動速度達到鎖定 器的鎖定速度時，梁與墩被鎖死，無相對位移，此時活動墩也變成了固定墩，與原來的固定 墩共同承受地震荷載。因此設置速度鎖定器后，活動墩可當成固定墩使用，原來的固定墩即 可優(yōu)化設計，減小尺寸，從而降低工程造價。
[0007] 目前，工程上應用的速度鎖定器是由活塞與缸筒之間的間隙控制鎖定速度和鎖定 力，該結(jié)構(gòu)存在以下問題：一）鎖定速度依賴于活塞與缸筒之間的間隙，而此間隙在加工制 造上實現(xiàn)非常困難，往往會造成同一型號同一批次產(chǎn)品的鎖定速度都不一致，因此發(fā)揮鎖 定功能的工況也不一致，影響一座橋或一整棟建筑中的速度鎖定器同時發(fā)揮作用；二）填 充的阻尼介質(zhì)為硅膠或黏度很大的流體，該類介質(zhì)溫度相關性大，特別在低溫（零下20°C ) 情況下，阻尼介質(zhì)硬度大幅增加，難以流動，使正?；瑒訒r阻力增加，引起梁體和墩臺的附 加力增大，對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利的影響；三）產(chǎn)品處于高溫或低溫時，阻尼介質(zhì)的熱脹冷縮會對 缸體產(chǎn)生附加應力，附加應力會大幅降低缸筒抵御地震的能力；四）該種鎖定裝置的鎖定 力與鎖定速度成函數(shù)關系，當?shù)卣甬a(chǎn)生的相對位移速度超過鎖定速度達到某個數(shù)值時，鎖 定裝置產(chǎn)生的鎖定力（即：其傳遞的荷載）將超過其結(jié)構(gòu)自身所能承受的荷載，引起鎖定裝 置結(jié)構(gòu)的局部損壞或鎖定裝置整體破壞，從而喪失傳遞荷載的作用，即抗震措施失效。
[0008] 由此，本發(fā)明人憑借多年從事相關行業(yè)的經(jīng)驗與實踐，提出一種智能速度鎖定裝 置，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。 實用新型內(nèi)容
[0009] 本實用新型的目的在于提供一種智能速度鎖定裝置，以精準控制鎖定速度。
[0010] 本實用新型的另一目的在于提供一種智能速度鎖定裝置，識別荷載并產(chǎn)生過載保 護，通過恒壓器調(diào)節(jié)缸筒內(nèi)的油壓，消除溫度變化引起的缸筒附加應力。
[0011] 本實用新型的又一目的在于提供一種智能速度鎖定裝置，根據(jù)環(huán)境溫度智能調(diào)整 缸筒內(nèi)壓、根據(jù)荷載大小智能調(diào)整鎖定狀態(tài)，更好地適應橋梁、建筑在受溫度變化等因素影 響下的緩慢運動，并在地震、大風引起沖擊荷載時提供限位和傳遞荷載作用。
[0012] 本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，一種智能速度鎖定裝置，包括一雙出桿活塞缸， 活塞與缸體之間設有密封裝置，由活塞將缸體分隔為密封的左腔室和右腔室；缸體一端的 活塞桿固定連接有第一耳板，與第一耳板相對的缸體另一端設有第二耳板，所述第二耳板 與缸體固定連接；所述缸體的左、右腔室內(nèi)充滿液體介質(zhì)；左、右腔室分別通過對應出油口 與一智能控制單元連接；所述智能控制單元包括兩條同方向并聯(lián)設置且分別設有兩個導通 方向相同的單向閥的第一管路和第二管路，設有一流量閥的第三管路與第一管路和第二管 路并聯(lián)設置；所述流量閥中設有限流孔，所述流量閥一側(cè)并聯(lián)有一溢流閥；所述第一管路 中順序設有第一和第二單向閥，第二管路中順序設有第三和第四單向閥，在所述第一單向 閥與第二單向閥之間通過一第五管路連接至缸體左腔室的出油口；在所述第三單向閥與第 四單向閥之間通過一第六管路連接至缸體右腔室的出油口。
[0013] 在本實用新型的一較佳實施方式中，所述流量閥中設有調(diào)節(jié)限流孔流量的控制按 鈕。
[0014] 在本實用新型的一較佳實施方式中，在所述第三管路一端通過一第四管路連接一 恒壓器。
[0015] 在本實用新型的一較佳實施方式中，所述恒壓器包括一密封腔體，該密封腔體內(nèi) 設有一彈性氣囊，該彈性氣囊內(nèi)充滿額定壓力的氣體；所述密封腔體由第四管路連通于智 能控制單元。
[0016] 在本實用新型的一較佳實施方式中，所述智能控制單元和恒壓器固定于缸體外 壁。
[0017] 在本實用新型的一較佳實施方式中，所述第五管路通過一第五單向閥連接有第一 快接接頭，所述第五單向閥由第一快接接頭向第五管路單向?qū)?；所述第六管路通過一第 六單向閥連接有第二快接接頭，所述第六單向閥由第二快接接頭向第六管路單向?qū)ā?br> [0018] 在本實用新型的一較佳實施方式中，所述第一耳板和第二耳板上分別設有球鉸軸 承，球鉸軸承中設有銷軸。
[0019] 在本實用新型的一較佳實施方式中，所述液體介質(zhì)為硅油或液壓油。
[0020] 由上所述，本實用新型的智能速度鎖定裝置，可用于橋梁、建筑工程抵御地震、大 風引起沖擊荷載，其具有精準控制鎖定速度、根據(jù)環(huán)境溫度智能調(diào)整缸筒內(nèi)壓、根據(jù)荷載大 小智能調(diào)整鎖定狀態(tài)；能很好地適應橋梁、建筑在受溫度變化等因素影響下的緩慢運動，并 在地震、大風引起沖擊荷載時提供限位和傳遞荷載作用；從而有效解決現(xiàn)有鎖定裝置中存 在的不足。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 以下附圖僅旨在于對本實用新型做示意性說明和解釋，并不限定本實用新型的范 圍。其中：
[0022] 圖1 :為本實用新型智能速度鎖定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖2 :為本實用新型智能速度鎖定裝置的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖3 :為本實用新型中智能控制單元的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

【具體實施方式】
[0025] 為了對本實用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照【專利附圖】

【附圖說明】 本實用新型的【具體實施方式】。
[0026] 如圖1、圖2所示，本實用新型提出一種智能速度鎖定裝置100,所述智能速度鎖定 裝置100包括一雙出桿活塞缸1，活塞11與缸體13之間設有密封裝置，由活塞11將缸體 13分隔為密封的左腔室131和右腔室132 ;缸體一端的活塞桿12固定連接有第一耳板21， 與第一耳板21相對的缸體13另一端設有第二耳板22,所述第二耳板22與缸體13固定連 接；所述缸體的左、右腔室131U32內(nèi)充滿液體介質(zhì)，在本實施方式中，所述液體介質(zhì)為低 黏度硅油或液壓油；左、右腔室131、132分別通過對應出油口 1311、1321與一智能控制單元 3連接；如圖3所示，所述智能控制單元3包括兩條同方向并聯(lián)設置且分別設有兩個導通方 向相同的單向閥的第一管路31和第二管路32,設有一流量閥331的第三管路33與第一管 路31和第二管路32并聯(lián)設置；所述流量閥331中設有限流孔（圖中未示出），所述流量閥 331 -側(cè)并聯(lián)有一溢流閥332 ;所述第一管路31中順序設有第一單向閥311和第二單向閥 312,第二管路32中順序設有第三單向閥321和第四單向閥322,在所述第一單向閥311與 第二單向閥312之間通過一第五管路35連接至缸體左腔室131的出油口 1311 ;在所述第 三單向閥321與第四單向閥322之間通過一第六管路36連接至缸體右腔室132的出油口 1321。所述流量閥331中設有調(diào)節(jié)限流孔流量的控制按鈕（圖中未示出），可調(diào)節(jié)限流孔直 徑的初始值，從而調(diào)節(jié)控制流量的大小，該控制流量與鎖定速度相關；當設計鎖定速度發(fā)生 變化時，該調(diào)節(jié)按鈕可調(diào)節(jié)流量以適應該變化。
[0027] 由上所述，本實用新型的智能速度鎖定裝置，可以實現(xiàn)精準控制鎖定速度；在本實 施方式中，由流量閥331通過閥內(nèi)的限流孔控制單位時間內(nèi)通過閥體的液體總量，該總量 為流動速度、限流孔孔徑的乘積，因此當流動速度升高時，限流孔孔徑縮小，當液體流動速 度達到控制速度時，限流孔關閉，裝置鎖定并產(chǎn)生鎖定力。液體的流動速度由活塞11的運 動速度決定，當設定活塞11速度％為裝置鎖定速度時，對應的液體流動速Vi為流量閥331 的控制速度。
[0028] 當速度鎖定裝置正常工作時，左腔室131里的液體介質(zhì)由出油口 1311通過第一單 向閥311流向流量閥331，流量閥331控制總流量：當介質(zhì)流動速度V小于控制速度Vi時， 液體通過流量閥331，經(jīng)第四單向閥322由出油口 1321進入右腔室132,裝置產(chǎn)生相應的阻 力和活塞的滑移，此刻裝置相當于一個彈簧；當介質(zhì)流動速度V等于控制速度％時，液體瞬 間無法通過流量閥331，即裝置鎖定，產(chǎn)生相應的鎖定力，活塞無滑移，此時裝置相當于剛性 連接；當介質(zhì)流動速度V大于控制速度L時，溢流閥332打開，僅允許部分液體通過溢流閥 332 (該溢流閥為先導式，可自檢油壓，即鎖定速度大于控制速度時，溢流閥開啟，允許部分 液體通過），該部分液體通過第四單向閥322及出油口 1321進入右腔室132,裝置產(chǎn)生與鎖 定力相同的阻力的同時，活塞有小量的滑移，此時裝置相當于塑性連接。
[0029] 反向時相同：右腔室132里的液體介質(zhì)由出油口 1321通過第三單向閥321流向 流量閥331，流量閥331控制總流量：當介質(zhì)流動速度V小于控制速度％時，液體正常通過 流量閥331，并產(chǎn)生相應的阻力，經(jīng)第二單向閥312由出油口 1311進入左腔室131 ;當介質(zhì) 流動速度V等于控制速度％時，液體瞬間無法通過流量閥331，即裝置鎖定，產(chǎn)生相應的鎖 定力；當介質(zhì)流動速度V大于控制速度 ' 時，溢流閥332打開，僅允許部分液體通過溢流閥 332,該部分液體通過第二單向閥312及出油口 1311進入左腔室131，裝置產(chǎn)生鎖定力，活塞 有少量滑移。
[0030] 進一步，如圖1、圖2和圖3所示，在本實施方式中，在所述第三管路33 -端通過 一第四管路34連接一恒壓器（或稱為蓄能器）4,恒壓器4端部為設有單向閥的快接接頭 41 ;所述恒壓器4包括一密封腔體，該密封腔體內(nèi)設有一彈性氣囊，該彈性氣囊內(nèi)充滿額定 壓力的氣體；所述密封腔體由第四管路34連通于智能控制單元3。恒壓器的工作原理為： 當溫度升高時，左、右腔室內(nèi)的介質(zhì)體積增大，壓力增加，此時左腔室131的液體通過出油 口 1311和第一單向閥311及流量閥331經(jīng)第四管路34流入恒壓器4,右腔室132的液體 通過出油口 1321和第三單向閥321及流量閥331經(jīng)第四管路34流入恒壓器4的腔體，使 左、右腔室內(nèi)的壓力保持穩(wěn)定；當溫度降低時，左右腔室內(nèi)的介質(zhì)體積縮小，產(chǎn)生真空壓力， 此時恒壓器4內(nèi)的液體介質(zhì)通過第四管路34和第二單向閥312及出油口 1311進入左腔室 131，同時通過第四管路34和第四單向閥322及出油口 1321進入右腔室132,使左右腔室內(nèi) 的壓力保持穩(wěn)定。
[0031] 如圖2所示，在本實施方式中，所述智能控制單元3和恒壓器4通過螺栓固定于缸 體13的外壁。所述缸體13是由一缸筒及其兩端的密封端蓋構(gòu)成的，所述出油口 1311、1321 分別設置在兩個密封端蓋上。所述第一耳板21和第二耳板22上分別設有球鉸軸承5,可使 速度鎖定裝置在一定的偏轉(zhuǎn)角下仍正常工作；球鉸軸承5中設有銷軸51。
[0032] 在本實施方式中，在缸筒左側(cè)端蓋外側(cè)的活塞桿上設有防護罩6,該防護罩6可以 防止雜質(zhì)進入缸筒13內(nèi)。
[0033] 在本實施方式中，所述第五管路35通過一第五單向閥351連接有第一快接接頭 352,所述第五單向閥351由第一快接接頭352向第五管路35單向?qū)ǎ凰龅诹苈?6 通過一第六單向閥361連接有第二快接接頭362,所述第六單向閥361由第二快接接頭362 向第六管路36單向?qū)?。第一快接接頭352和第二快接接頭362用于連接外部油路；由第 一快接接頭352和第二快接接頭362分別向左右腔體內(nèi)灌注液體介質(zhì)，同時快捷接頭可連 接壓力表測量腔體內(nèi)液體壓力，實現(xiàn)壓力的實時監(jiān)控。
[0034] 由上所述，本實用新型的智能速度鎖定裝置，可用于橋梁、建筑工程抵御地震、大 風引起沖擊荷載，其具有精準控制鎖定速度、根據(jù)環(huán)境溫度智能調(diào)整缸筒內(nèi)壓、根據(jù)荷載大 小智能調(diào)整鎖定狀態(tài)；能很好地適應橋梁、建筑在受溫度變化等因素影響下的緩慢運動，并 在地震、大風引起沖擊荷載時提供限位和傳遞荷載作用；從而有效解決現(xiàn)有鎖定裝置中存 在的不足。
[0035] 以上所述僅為本實用新型示意性的【具體實施方式】，并非用以限定本實用新型的范 圍。任何本領域的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變 化與修改，均應屬于本實用新型保護的范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種智能速度鎖定裝置，包括一雙出桿活塞缸，活塞與缸體之間設有密封裝置，由 活塞將缸體分隔為密封的左腔室和右腔室；缸體一端的活塞桿固定連接有第一耳板，與第 一耳板相對的缸體另一端設有第二耳板，所述第二耳板與缸體固定連接；其特征在于：所 述缸體的左、右腔室內(nèi)充滿液體介質(zhì)；左、右腔室分別通過對應出油口與一智能控制單元連 接；所述智能控制單元包括兩條同方向并聯(lián)設置且分別設有兩個導通方向相同的單向閥的 第一管路和第二管路，設有一流量閥的第三管路與第一管路和第二管路并聯(lián)設置；所述流 量閥中設有限流孔，所述流量閥一側(cè)并聯(lián)有一溢流閥；所述第一管路中順序設有第一和第 二單向閥，第二管路中順序設有第三和第四單向閥，在所述第一單向閥與第二單向閥之間 通過一第五管路連接至缸體左腔室的出油口；在所述第三單向閥與第四單向閥之間通過一 第六管路連接至缸體右腔室的出油口。
2. 如權(quán)利要求1所述的智能速度鎖定裝置，其特征在于：所述流量閥中設有調(diào)節(jié)限流 孔流量的控制按鈕。
3. 如權(quán)利要求1所述的智能速度鎖定裝置，其特征在于：在所述第三管路一端通過一 第四管路連接一恒壓器。
4. 如權(quán)利要求3所述的智能速度鎖定裝置，其特征在于：所述恒壓器包括一密封腔體， 該密封腔體內(nèi)設有一彈性氣囊，該彈性氣囊內(nèi)充滿額定壓力的氣體；所述密封腔體由第四 管路連通于智能控制單元。
5. 如權(quán)利要求3所述的智能速度鎖定裝置，其特征在于：所述智能控制單元和恒壓器 固定于缸體外壁。
6. 如權(quán)利要求1所述的智能速度鎖定裝置，其特征在于：所述第五管路通過一第五單 向閥連接有第一快接接頭，所述第五單向閥由第一快接接頭向第五管路單向?qū)?；所述?六管路通過一第六單向閥連接有第二快接接頭，所述第六單向閥由第二快接接頭向第六管 路單向?qū)ā?br> 7. 如權(quán)利要求1所述的智能速度鎖定裝置，其特征在于：所述第一耳板和第二耳板上 分別設有球鉸軸承，球鉸軸承中設有銷軸。
8. 如權(quán)利要求1所述的智能速度鎖定裝置，其特征在于：所述液體介質(zhì)為硅油或液壓 油。
【文檔編號】E01D19/00GK203890861SQ201420215734
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】臧曉秋, 胡所亭, 仝強, 石秋君, 李東昇, 佟嘉明, 吳成亮, M·托索 申請人:中國鐵道科學研究院鐵道建筑研究所, 湖北菲浦橋梁構(gòu)件有限責任公司