一種利用彈性體振動耗能的流體阻尼器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種利用彈性體振動耗能的流體阻尼器，包括連接法蘭，導(dǎo)桿，密封體，主缸筒，活塞和附缸筒，所述流體阻尼器通過兩端的所述連接法蘭與主體結(jié)構(gòu)連接，一端的所述連接法蘭與所述導(dǎo)桿連接，另一端的所述連接法蘭通過第一螺母與所述附缸筒連接，所述活塞通過所述導(dǎo)桿安裝于所述主缸筒的中間位置，所述主缸筒與所述附缸筒通過第二螺母連接，所述主缸筒的通過所述密封體和所述第一螺母以及所述第二螺母封閉，內(nèi)部注滿阻尼流體。本實用新型具有構(gòu)造簡單、阻尼流體要求低、具備非線性耗能特性等優(yōu)點，能夠給土木工程結(jié)構(gòu)提供較大的阻尼，降低結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)，提高結(jié)構(gòu)安全性。
【專利說明】
一種利用彈性體振動耗能的流體阻尼器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型是一種用于工程結(jié)構(gòu)的減振裝置，可用于土木工程結(jié)構(gòu)在地震作用或風(fēng)荷載作用下的動力響應(yīng)控制，具體涉及一種利用彈性體振動耗能的流體阻尼器。
【背景技術(shù)】
[0002]粘滯流體阻尼器是一種被動耗能減振裝置，它主要包括缸體、設(shè)置于缸體內(nèi)的活塞、導(dǎo)桿、缸體兩端的密封體和充填在缸體中的粘滯流體。常用的粘滯流體阻尼器的活塞上設(shè)有節(jié)流孔，當(dāng)活塞與缸體產(chǎn)生相對運動時，粘滯流體從活塞一端通過節(jié)流孔流向另一端，進而產(chǎn)生與速度相關(guān)的粘滯阻尼力，達到耗能的目的。常用的粘滯流體阻尼器根據(jù)其構(gòu)造通?？煞譃閱纬鰲U、雙出桿、液壓缸間隙式等多種形式。目前，已公開的一些粘滯流體阻尼器多數(shù)采用了流體沿程阻尼和小孔阻尼耗能的原理，如工程結(jié)構(gòu)減振流體阻尼器(ZL200219648.4)、大出力快速響應(yīng)阻尼器(ZL200920045830.0)等。這些阻尼器多數(shù)為線性粘滯流體阻尼器，相較于這類阻尼器，非線性粘滯流體阻尼器具有更好的耗能能力和高速時較低的輸出力，在實際工程中亦有著較多的應(yīng)用。
[0003]要達到阻尼器非線性的目的，通常有兩種思路:一是對阻尼材料進行改進，二是對阻尼器的構(gòu)造進行設(shè)計。前一種主要屬于材料科學(xué)的范疇，在工程結(jié)構(gòu)減振領(lǐng)域主要是基于后一種思路，如改變阻尼孔內(nèi)壁形式的螺旋孔式粘滯阻尼器(ZL200910027946.6)、在阻尼內(nèi)填充顆粒物體的基于多孔節(jié)流的粘滯流體阻尼器(ZL201310190499.2)等，此外還有可調(diào)節(jié)阻尼器參數(shù)的可控式粘滯阻尼器(ZL200910027945.1)、阻尼力可調(diào)的粘滯阻尼器(ZL200920045831.5)等。然而，這些阻尼器多是基于流體小孔節(jié)流產(chǎn)生阻尼的原理，利用流體運動耗散結(jié)構(gòu)傳遞來的振動能量，在實際設(shè)計時對小孔的構(gòu)造和制作要求較高。
[0004]本專利利用細長彈性圓管在流動液體中易發(fā)生順流向抖振和渦激共振的原理，開發(fā)一種利用彈性體振動耗能的流體阻尼器，為粘滯流體阻尼器及其他流體阻尼器的設(shè)計提供一種新的阻尼耗能方式。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種利用細長圓柱形彈性體在流動液體中的振動耗能的流體阻尼器，用于土木工程結(jié)構(gòu)在動力災(zāi)害作用下的耗能減振，本實用新型提供了一種有別于一般粘滯流體阻尼器孔隙耗能的耗能原理，利用了細長圓柱形彈性體在流動液體中的抖振和渦振傳遞振動能量，利用彈性體自身的阻尼耗散結(jié)構(gòu)振動能量，具有加工方便、性能穩(wěn)定、耗能能力強等特點。
[0006]為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，達到上述技術(shù)效果，本實用新型通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0007]—種利用彈性體振動耗能的流體阻尼器，包括連接法蘭，導(dǎo)桿，密封體，主缸筒，活塞和附缸筒，所述流體阻尼器通過兩端的所述連接法蘭與主體結(jié)構(gòu)連接，一端的所述連接法蘭與所述導(dǎo)桿連接，另一端的所述連接法蘭通過第一螺母與所述附缸筒連接，所述活塞通過所述導(dǎo)桿安裝于所述主缸筒的中間位置，所述主缸筒與所述附缸筒通過第二螺母連接，所述主缸筒的通過所述密封體和所述第一螺母以及所述第二螺母封閉，內(nèi)部注滿阻尼流體。
[0008]進一步的，所述活塞中設(shè)有細長彈性體。
[0009]進一步的，所述密封體對所述導(dǎo)桿起到導(dǎo)向和密閉的作用，所述密封體與所述導(dǎo)桿之間通過密封圈和油封的方式進行密封，與所述主缸筒之間通過橡膠圈密封，所述活塞與所述主缸筒之間進行油封。
[0010]進一步的，所述細長彈性體是圓形截面，由防水外殼、剛度層和阻尼層組成。
[0011]進一步的，所述阻尼流體為其物理參數(shù)能夠使所述細長彈性體發(fā)生抖振和渦振的液體。
[0012]本實用新型的有益效果:
[0013]本實用新型具有構(gòu)造簡單、減振效果好、阻尼耗能方式新等優(yōu)點。首先，作為一種耗能減振裝置，本實用新型能夠有效控制土木工程結(jié)構(gòu)在動力荷載作用下的響應(yīng)，保護主體結(jié)構(gòu)。同時，利用細長彈性體在液體中相對運動時產(chǎn)生的大幅度振動變形來耗散液體中的能量，使得耗能效率高的高阻尼材料(鉛等)或高阻尼構(gòu)造(振子)替代了低效率的液體自身耗能，使得流體阻尼器的阻尼材料選擇不再局限于高性能粘滯流體等高成本液體，同時也為獲取非線性流體阻尼器提供了新的思路，增加了流體阻尼器的設(shè)計選擇。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型利用彈性體振動耗能的流體阻尼器的外觀示意圖；
[0015]圖2為本實用新型利用彈性體振動耗能的流體阻尼器的結(jié)構(gòu)縱剖面構(gòu)造示意圖；
[0016]圖3(a)為本實用新型利用彈性體振動耗能的流體阻尼器的1-1剖面第一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3(b)為本實用新型利用彈性體振動耗能的流體阻尼器的1-1剖面第二種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4為本實用新型利用彈性體振動耗能的流體阻尼器的細長彈性體剖面示意圖。
[0019]圖中標(biāo)號說明:1、連接法蘭，2、導(dǎo)桿，31、第一螺母，32、第二螺母，4、密封體，5、主缸筒，6、活塞，7、細長彈性體，8、附缸筒，9、阻尼流體。
【具體實施方式】
[0020]下面將參考附圖并結(jié)合實施例，來詳細說明本實用新型。
[0021]參照圖1-圖4所示，一種利用彈性體振動耗能的流體阻尼器，包括連接法蘭I，導(dǎo)桿2，密封體4，主缸筒5，活塞6和附缸筒8，所述流體阻尼器通過兩端的所述連接法蘭I與主體結(jié)構(gòu)連接，一端的所述連接法蘭I與所述導(dǎo)桿2連接，另一端的所述連接法蘭I通過第一螺母31與所述附缸筒8連接，所述活塞6通過所述導(dǎo)桿2安裝于所述主缸筒5的中間位置，所述主缸筒5與所述附缸筒8通過第二螺母32連接，所述主缸筒5的通過所述密封體4和所述第一螺母31以及所述第二螺母32封閉，內(nèi)部注滿阻尼流體9。
[0022]進一步的，所述活塞6中設(shè)有細長彈性體7。
[0023]進一步的，所述密封體4對所述導(dǎo)桿2起到導(dǎo)向和密閉的作用，所述密封體4與所述導(dǎo)桿2之間通過密封圈和油封的方式進行密封，與所述主缸筒5之間通過橡膠圈密封，所述活塞6與所述主缸筒5之間進行油封。
[0024]進一步的，所述細長彈性體7是圓形截面，由防水外殼71、剛度層72和阻尼層73組成，，所述防水外殼71位于所述細長彈性體7最外側(cè)，用于保護所述剛度層72和阻尼層73在液體中正常工作，且所形成的外部圓柱形狀提供了渦激共振發(fā)生的條件之一，所述細長彈性體7所在的所述活塞6在所述主缸筒5內(nèi)運動時，由于所述主缸筒5內(nèi)的阻尼流體9存在，使得所述細長彈性體7發(fā)生由抖振和渦振引起的大幅振動，導(dǎo)致運動能量傳遞到所述細長彈性體7，并由所述阻尼層73為所述細長彈性體7提供耗散能量的阻尼，可選用鉛、高阻尼橡膠等耗能材料，所述剛度層72為所述細長彈性體7提供剛度，可根據(jù)需要選擇鋼材、鋁材等;所述細長彈性體7與所述活塞6的連接根據(jù)剛度需求設(shè)計為鉸接、剛接或半剛接，通過改變所述細長彈性體7的長度、截面尺寸、所述剛度層72、所述阻尼層73、連接形式，以及所述阻尼流體9的種類，能夠調(diào)節(jié)該流體阻尼器的性能參數(shù)。
[0025]進一步的，所述阻尼流體9為其物理參數(shù)能夠使所述細長彈性體7發(fā)生抖振和渦振的液體。
[0026]優(yōu)選的，所述主缸筒5采用高強度合金鋼無縫鋼管，并對其內(nèi)表面采用冷擠壓工藝，增強耐磨性，防止在工作過程中被活塞拉毛或劃傷產(chǎn)生泄漏。
[0027]進一步的，所述導(dǎo)桿2導(dǎo)桿采用高強度合金實心導(dǎo)桿，外表面鍍硬鉻，增強其強度、耐磨性和抗腐蝕能力，避免導(dǎo)桿表面的磨損，有利于提高阻尼器的密封效果。
[0028]優(yōu)選的，細長彈性體7為圓形截面，
[0029]本實用新型的原理:
[0030]主體結(jié)構(gòu)的振動引起了連接于主體結(jié)構(gòu)的兩端連接法蘭I相對位置的變化，從而導(dǎo)致與導(dǎo)桿2連接的活塞6在主缸筒5內(nèi)發(fā)生運動，因此細長彈性體7跟隨活塞6在流體中運動，從而引發(fā)了細長彈性體7的抖振。與此同時，由于結(jié)構(gòu)振動往往由某些主要頻率成分的振動疊加而成，且多數(shù)時候某個頻率成分的振動起主導(dǎo)作用，導(dǎo)致活塞6與流體的相對運動保持在某個特定速度范圍內(nèi)，從而可以誘發(fā)特殊設(shè)計的細長彈性體7的渦激共振。通過這兩種誘發(fā)彈性體振動的形式，將結(jié)構(gòu)振動的能量傳遞給了細長彈性體7，并通過彈性體中阻尼層73的大幅變形耗散能量，并提供阻尼力，以此抑制主體結(jié)構(gòu)的振動響應(yīng)，保護主體結(jié)構(gòu)在地震、風(fēng)荷載等動力災(zāi)害作用下的安全。
[0031]本實用新型的具體實施步驟:
[0032](I)對結(jié)構(gòu)進行分析，計算出所需要的減振裝置參數(shù)，據(jù)此確定流體阻尼器截面形狀、直徑、活塞深度、細長彈性體尺寸和數(shù)量等設(shè)計參數(shù)。
[0033](2)加工細長圓筒形的阻尼層73，在其外面套上或包裹剛度層72，最后在剛度層72外套上防水外殼71，組裝成細長彈性體;按圖3所示加工活塞6，并根據(jù)設(shè)計所需要的連接方式將細長彈性體安裝于活塞6內(nèi)。
[0034](3)將阻尼器活塞6安裝在導(dǎo)桿2的中間位置；導(dǎo)桿2兩端與主缸筒5之間各設(shè)有密封體4一套，密封體4為環(huán)形，一端通過卡槽卡在主缸筒5上，并通過螺母3與主缸筒5固定;密封體4與導(dǎo)桿2之間通過密封圈和油封的方式進行密封，與主缸筒5之間通過橡膠圈密封;活塞6與主缸筒5之間進行油封。
[0035](4)主缸筒5與附缸筒8之間通過螺母3連接，灌入阻尼流體9并封口；最后，一端連接法蘭I直接與導(dǎo)桿連接，另一端連接法蘭I通過螺母3與附缸筒8連接。
[0036]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種利用彈性體振動耗能的流體阻尼器，其特征在于，包括連接法蘭(I)，導(dǎo)桿(2)，密封體(4)，主缸筒(5)，活塞(6)和附缸筒(8)，所述流體阻尼器通過兩端的所述連接法蘭(I)與主體結(jié)構(gòu)連接，一端的所述連接法蘭(I)與所述導(dǎo)桿(2)連接，另一端的所述連接法蘭(I)通過第一螺母(31)與所述附缸筒(8)連接，所述活塞(6)通過所述導(dǎo)桿(2)安裝于所述主缸筒(5)的中間位置，所述主缸筒(5)與所述附缸筒(8)通過第二螺母(32)連接，所述主缸筒(5)的通過所述密封體(4)和所述第一螺母(31)以及所述第二螺母(32)封閉，內(nèi)部注滿阻尼流體(9)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用彈性體振動耗能的流體阻尼器，其特征在于，所述活塞(6 )中設(shè)有細長彈性體(7 )。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用彈性體振動耗能的流體阻尼器，其特征在于，所述密封體(4)對所述導(dǎo)桿(2)起到導(dǎo)向和密閉的作用，所述密封體(4)與所述導(dǎo)桿(2)之間通過密封圈和油封的方式進行密封，與所述主缸筒(5)之間通過橡膠圈密封，所述活塞(6)與所述主缸筒(5)之間進行油封。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用彈性體振動耗能的流體阻尼器，其特征在于，所述細長彈性體(7)是圓形截面，由防水外殼(71)、剛度層(72)和阻尼層(73)組成。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用彈性體振動耗能的流體阻尼器，其特征在于，所述阻尼流體(9)為其物理參數(shù)能夠使細長彈性體(7)發(fā)生抖振和渦振的液體。
【文檔編號】F16F9/50GK205446521SQ201620181553
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月10日
【發(fā)明人】陳鑫, 李愛群, 張志強, 李啟才
【申請人】蘇州科技學(xué)院