速度位移雙鎖限壓式粘滯阻尼器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑、橋梁結(jié)構(gòu)的耗能減振技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種速度位移雙鎖限壓式粘滯阻尼器。
【背景技術(shù)】
[0002]高層建筑和大跨橋梁等大型結(jié)構(gòu)在地震或風(fēng)的作用下會(huì)發(fā)生大幅振動(dòng)，結(jié)構(gòu)的大幅振動(dòng)將導(dǎo)致其部分構(gòu)件的破壞或整體坍塌。為了減少地震或風(fēng)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，粘滯阻尼器被廣泛應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)和橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行耗能減振。粘滯阻尼器的結(jié)構(gòu)一般采用剪切閥式，如圖1所示。圖1中，31為缸體，32為活塞，33為活塞桿，34為節(jié)流孔，35為粘滯流體。
[0003]阻尼器減振的效果處決于其耗能能力W，在結(jié)構(gòu)的一個(gè)振動(dòng)周期T內(nèi):
[0004]W = 2Fx(I)
[0005]其中F為平均阻尼力，X為結(jié)構(gòu)振動(dòng)一個(gè)周期內(nèi)阻尼器活塞桿的行程。阻尼器活塞桿的一個(gè)行程內(nèi)，阻尼力F的大小隨活塞運(yùn)動(dòng)速度變化關(guān)系可近似表示為:
[0006]F = CV0(2)
[0007]其中c為阻尼器粘性系數(shù)，與活塞上節(jié)流孔的大小及活塞截面積之比有關(guān)；v為活塞桿與阻尼器缸體運(yùn)動(dòng)的相對(duì)速度，速度指數(shù)α (0〈α < I)是粘滯阻尼器的一個(gè)重要性能指標(biāo)，α越小，阻尼力越便于控制。
[0008]對(duì)于結(jié)構(gòu)或橋梁在地震、風(fēng)作用下的抗震或減振，目前主要采用粘滯阻尼器與其它隔震(隔振)措施共同完成。例如在橋梁主梁與橋墩間安裝粘滯阻尼器，可有效抑制橋梁在強(qiáng)風(fēng)作用下的振動(dòng)，同時(shí)可以抑制一般地震對(duì)橋梁的破壞。但在超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)或強(qiáng)地震作用下，阻尼器的耗能不足可能導(dǎo)致主梁振動(dòng)位移過大而與橋墩發(fā)生碰撞或滑落，導(dǎo)致橋梁的嚴(yán)重破壞或損毀。高層建筑一般采用隔振支座和粘滯阻尼器結(jié)合進(jìn)行地震的減隔震和強(qiáng)風(fēng)作用下的減振，在超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)或強(qiáng)地震作用下，結(jié)構(gòu)柱可能發(fā)生過大的錯(cuò)動(dòng)而導(dǎo)致整座大樓的坍塌。采用圖1所示阻尼器，當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生過大的振動(dòng)(震動(dòng))時(shí)，活塞與活塞缸體間將發(fā)生剛性碰撞，從而導(dǎo)致阻尼器破壞，最終可能導(dǎo)致橋梁或房屋結(jié)構(gòu)破壞。
[0009]粘滯阻尼器在大跨度橋梁和超高層建筑結(jié)構(gòu)中大量應(yīng)用，對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)耗能減振起到關(guān)鍵性的作用，但現(xiàn)有粘滯阻尼器阻尼力F中α較大，導(dǎo)致阻尼器阻尼力F在正常工作階段變化就比較大，不利于其耗能能力的充分發(fā)揮。目前雖然出現(xiàn)了調(diào)壓式粘滯阻尼器，通過在活塞桿內(nèi)設(shè)置流體通道和限壓調(diào)節(jié)裝置，減小了粘滯阻尼器阻尼力F中α值，但這種在活塞桿內(nèi)設(shè)置流體通道和限壓調(diào)節(jié)裝置的阻尼器結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，制作和安裝困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有粘滯阻尼器在結(jié)構(gòu)發(fā)生過大的振動(dòng)(震動(dòng))時(shí)，活塞與活塞缸體間將發(fā)生剛性碰撞的問題，提供一種能防止活塞與活塞缸體間發(fā)生剛性碰撞，且結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、能充分發(fā)揮粘滯阻尼器耗能能力的速度位移雙鎖限壓式粘滯阻尼器。
[0011]本發(fā)明的目的是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:該速度位移雙鎖限壓式粘滯阻尼器，包括缸體、活塞、活塞桿、缸體內(nèi)的粘性流體；所述缸體的外筒兩端從外至內(nèi)設(shè)有端蓋、密封座，密封座內(nèi)的活塞桿外嵌套有密封環(huán)；活塞桿的一端封閉于端蓋內(nèi)，另一端伸出端蓋；活塞通過活塞桿上的軸肩和壓緊螺母固定；所述活塞的左、右端面上分別均勻加工有兩個(gè)限壓孔和兩個(gè)限速限位孔，左端面上的限壓孔與右端面上的限速限位孔相對(duì)應(yīng)并通過活塞節(jié)流孔連通，左端面上的限速限位孔則與右端面上的限壓孔相對(duì)應(yīng)并通過活塞節(jié)流孔連通；所述限壓孔的外端口上設(shè)有帶節(jié)流孔的限壓螺母，限壓孔的內(nèi)端面上設(shè)有中心帶有節(jié)流孔、與活塞節(jié)流孔相抵端為花鍵形的限壓閥芯，限壓螺母與限壓閥芯之間設(shè)有限壓彈簧；所述限速限位孔的外端口上依次設(shè)有內(nèi)限位螺母和外限位螺母，內(nèi)限位螺母和外限位螺母內(nèi)套裝有底板中心設(shè)有節(jié)流孔、側(cè)壁設(shè)有限速限位槽的凹形限速限位閥芯，限速限位閥芯的凹形口朝向限速限位孔內(nèi)端面，限速限位閥芯的凹形口內(nèi)端面與限速限位孔內(nèi)端面之間設(shè)有限速限位彈簧。
[0012]具體的，所述限壓螺母為一個(gè)圓形塊狀構(gòu)件，其中心及其上均勻設(shè)有共五個(gè)節(jié)流孔。
[0013]具體的，所述限壓閥芯為一個(gè)凸圓臺(tái)形構(gòu)件，其中心設(shè)有節(jié)流孔，其底部直徑大于活塞節(jié)流孔直徑，并且其底部四周延伸為四個(gè)呈十字形的花鍵。
[0014]具體的，所述限速限位閥芯為一個(gè)凹槽形圓筒狀構(gòu)件，其底板中心設(shè)有節(jié)流孔，其圓筒側(cè)壁上均勻設(shè)有四個(gè)軸向的限速限位槽。
[0015]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的粘滯阻尼器在結(jié)構(gòu)發(fā)生過大的振動(dòng)(震動(dòng))時(shí)，活塞與活塞缸體間將發(fā)生剛性碰撞的問題，采用在活塞上設(shè)置多個(gè)單向限速限位閥和壓簧的方式，防止活塞與活塞缸體間發(fā)生剛性碰撞。其原理為(以活塞右側(cè)流體受壓為例):
[0016]采用壓簧和限位螺母共同作用設(shè)定限速限位閥芯的位置，在限速限位閥芯側(cè)壁設(shè)置節(jié)流槽即限速限位槽，底板設(shè)置節(jié)流孔。當(dāng)阻尼器外筒與活塞發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)使得右側(cè)流體受壓，流體通過限速限位閥芯側(cè)壁節(jié)流槽和底板節(jié)流孔、沖開限壓閥芯、通過限壓螺母上的節(jié)流孔流向活塞左側(cè)。通過調(diào)節(jié)限速限位閥芯節(jié)流槽和節(jié)流孔的大小可以改變限速限位閥芯兩側(cè)流體的壓力差，同時(shí)通過壓簧的剛度改變限速限位閥芯所能承受的壓力，二者的有效配合，使得當(dāng)阻尼器外筒與活塞發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度(與結(jié)構(gòu)振動(dòng)速度對(duì)應(yīng))超過限定值時(shí)，限速限位閥芯進(jìn)入活塞孔內(nèi)，強(qiáng)迫流體只能通過限速限位閥芯底板節(jié)流孔和外限位螺母與限速限位閥芯間的細(xì)小間隙，由于底板節(jié)流孔孔徑和外限位螺母與限速限位閥芯間的細(xì)小間隙尺寸小，使得活塞兩側(cè)壓力差迅速增大，阻尼器阻尼力迅速提高，防止阻尼器發(fā)生剛性碰撞。當(dāng)阻尼器發(fā)生過大的變形時(shí)，限速限位閥芯首先與阻尼器端部密封座接觸，壓縮限速限位閥芯進(jìn)入活塞內(nèi)，強(qiáng)迫流體只能通過外限位螺母與限速限位閥芯間的細(xì)小間隙、限速限位閥芯側(cè)壁限速限位槽、沖開限壓閥芯、通過限壓螺母上的節(jié)流孔流向活塞左偵牝從而與限速的原理一樣，迅速增大阻尼力，避免阻尼器發(fā)生剛性碰撞。調(diào)節(jié)限速限位閥芯側(cè)壁節(jié)流槽和底板節(jié)流孔尺寸、壓簧剛度和長度，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)阻尼器的最大限速、沖擊系數(shù)(限速限位后的最大沖擊力與正常工作時(shí)最大阻尼力的比值，沖擊系數(shù)過大易導(dǎo)致阻尼器和結(jié)構(gòu)的損壞，過小同樣可能導(dǎo)致阻尼器最終的剛性碰撞)。當(dāng)左側(cè)流體受壓時(shí)，原理同上。
[0017]在活塞內(nèi)流體通道上設(shè)置限壓螺母、限壓閥芯、限壓彈簧，形成了流體限壓內(nèi)流通道。其中限壓閥芯為花鍵形截面，限壓閥芯受限壓彈簧擠壓堵住活塞節(jié)流孔。當(dāng)活塞右側(cè)流體受壓，流體壓力差推動(dòng)限壓閥芯左移，流體通過限壓閥芯與節(jié)流孔間隙，經(jīng)花鍵部位的間隙槽流入左側(cè)。通過調(diào)節(jié)左側(cè)壓簧的剛度與初始長度，可以達(dá)到調(diào)節(jié)流體流動(dòng)時(shí)的壓差，并且保持其基本穩(wěn)定，從而達(dá)到調(diào)節(jié)阻尼力，并且降低阻尼力F中的α值的目的，由此提高阻尼器的耗能能力。
[0018]因此，本發(fā)明通能有效防止粘