一種摩擦力可變阻尼器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種阻尼器，尤其是一種摩擦力可變阻尼器，主要用于結(jié)構(gòu)和設(shè)備的抗風(fēng)、抗震領(lǐng)域，也可與隔震裝置、TMD等聯(lián)合使用改善其控制效果。
【背景技術(shù)】
[0002]為了減輕結(jié)構(gòu)和設(shè)備的風(fēng)振、地震響應(yīng)，可以在結(jié)構(gòu)和設(shè)備上布置耗能減振裝置耗散能量，達(dá)到減小結(jié)構(gòu)響應(yīng)的目的。耗能減振裝置按其耗能機(jī)理可以分為四類:粘彈性阻尼器、粘滯阻尼器、金屬阻尼器和摩擦阻尼器。其中摩擦阻尼器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，容易維護(hù)，更適合推廣應(yīng)用。但其滯回模型大都類似矩形，即存在一個(gè)臨界值(起滑力)，當(dāng)荷載超過該值以后，裝置開始滑動(dòng)，滑動(dòng)時(shí)其剛度變?yōu)?，摩擦力大小不變。摩擦阻尼器的滯回特性使其控制效果隨外荷載大小而變化。另外，由于強(qiáng)的非線性，使得阻尼器的分析和設(shè)計(jì)較線性阻尼器困難。為了克服常摩擦阻尼器的這個(gè)缺點(diǎn)，李宏男等發(fā)明了半主動(dòng)壓電摩擦阻尼器(公開號(hào)為CN 1594775A),通過改變正壓力大小改變摩擦力，但裝置復(fù)雜，需要一定的能源，實(shí)現(xiàn)起來有一定難度。
[0003]此外，為了克服常摩擦阻尼器只能提供不變的摩擦力的缺點(diǎn)，申請(qǐng)人曾申請(qǐng)了專利《板式變摩擦阻尼器》，該發(fā)明的基本思路是:滑動(dòng)摩擦塊滑動(dòng)過程中正壓力大小不變，將矩形的摩擦面等分為3份，中間摩擦面摩擦系數(shù)小，兩邊摩擦面摩擦系數(shù)大。摩擦塊靜止時(shí)，與中間摩擦面接觸，摩擦塊開始滑動(dòng)時(shí)，從摩擦系數(shù)小的中間摩擦面滑向摩擦系數(shù)大的兩邊摩擦面，隨著位移的增大，滑塊所接觸的大摩擦系數(shù)面積增大，摩擦力隨之增大。在具體的實(shí)施方案中，中間小摩擦系數(shù)區(qū)域安裝滾珠(滾針)或者涂特氟隆涂層，后來的試驗(yàn)證明，這兩種方案的阻尼器啟動(dòng)摩擦力較大，摩擦力可調(diào)范圍較小。另外，由于摩擦塊是整體，摩擦面上微小的不平整就會(huì)導(dǎo)致正壓力在不同的摩擦區(qū)域分布不均勻，使阻尼器的實(shí)際力-位移曲線與理論位移曲線存在差異，效果不理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于上述問題，本發(fā)明提出了一種摩擦力可變阻尼器。用以解決常規(guī)摩擦阻尼器摩擦力大小不可變及受力不均勻的技術(shù)問題。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種摩擦力可變阻尼器，包括上摩擦板、下摩擦板以及中間的滑動(dòng)板，橫斷面呈“凹”字形的上、下摩擦板以及中間的滑動(dòng)板通過預(yù)緊螺栓緊壓在一起；所述預(yù)緊螺栓的螺帽與上摩擦板或下摩擦板間還壓縮有一碟形彈簧；其特征在于:所述的中間的滑動(dòng)板一端設(shè)置有若干組小摩擦塊，每組小摩擦塊包含滑動(dòng)板兩側(cè)的上、下兩個(gè)小摩擦塊，小摩擦塊和滑動(dòng)板之間設(shè)置有彈性元件；所述滑動(dòng)板兩邊沿滑動(dòng)方向安裝有帶螺桿軸承；所述帶螺桿軸承可沿上、下摩擦板兩側(cè)凸起部分內(nèi)壁滾動(dòng)；所述上、下摩擦板均由三層疊合而成，最外層中間設(shè)置有凹槽，凹槽內(nèi)放置滾珠；中間層是一塊平板，置于最外層中的滾珠上，可以相對(duì)于最外層移動(dòng)；最上層沿滑動(dòng)方向分成5份，從中間向兩邊對(duì)稱布置，分別為正中的1號(hào)摩擦面，相鄰的2號(hào)摩擦面和兩邊上的3號(hào)摩擦面；所述1號(hào)摩擦面是由最上層中間的長(zhǎng)方形孔洞內(nèi)設(shè)置的滾針排構(gòu)成的滾動(dòng)摩擦面；所述滾針排的上、下接觸面分別是小摩擦塊和中間層；所述1號(hào)摩擦面、2號(hào)摩擦面以及3號(hào)摩擦面的摩擦系數(shù)依次增大；所述最外層和最上層端部凸起通過螺栓固定安裝成一整體。
[0006]進(jìn)一步地，所述小摩擦塊沿滑動(dòng)板滑動(dòng)方向排列，且與滑動(dòng)板在滑動(dòng)方向不發(fā)生相對(duì)位移；所述滑動(dòng)板帶小圓柱，插在小摩擦塊對(duì)應(yīng)的孔中。
[0007]進(jìn)一步地，所述1號(hào)摩擦面的摩擦系數(shù)為0.005。
[0008]進(jìn)一步地，所述滾珠設(shè)置保持架，并且保持架與摩擦板外層固定。
[0009]進(jìn)一步地，所述中間層與滾珠接觸的面設(shè)置弧形凹槽，對(duì)其運(yùn)動(dòng)起導(dǎo)向作用。
[0010]進(jìn)一步地，所述滾針排設(shè)置有保持架，并且保持架與摩擦板最上層固定。
[0011]進(jìn)一步地，所述摩擦力可變阻尼器的上摩擦板與建筑結(jié)構(gòu)相連，中間滑動(dòng)板與TMD的質(zhì)量塊相連。
[0012]本發(fā)明的工作原理為:當(dāng)阻尼器位移為零時(shí)，滑動(dòng)板上的小摩擦塊位于摩擦面中間1號(hào)摩擦面，小摩擦塊與滾針排頂面接觸，由于滾針排相對(duì)于其上、下接觸面均不固定，阻尼器滑動(dòng)只需克服滾動(dòng)摩擦，阻尼器起滑力很小；當(dāng)阻尼器位移增大，小摩擦塊與2號(hào)摩擦面接觸面積逐漸加大，摩擦力逐漸增大；當(dāng)阻尼器位移大到一定限度，小摩擦塊與3號(hào)摩擦面接觸，由于3號(hào)摩擦面摩擦系數(shù)很大，從而實(shí)現(xiàn)快速平穩(wěn)制動(dòng)。
[0013]有益效果:
1.本發(fā)明摩擦力隨位移增大而增大，具有限位功能。可以用于結(jié)構(gòu)和設(shè)備的抗風(fēng)、抗震，與TMD、隔震系統(tǒng)聯(lián)合使用時(shí)，可以大大提高系統(tǒng)的隔震、減震效果，使系統(tǒng)在小荷載下及時(shí)啟動(dòng)，發(fā)揮作用；在大荷載下保證減震效果的同時(shí)限制系統(tǒng)的過大位移。
[0014]2.本發(fā)明基于正壓力均勻分布的假設(shè)，利用摩擦面摩擦系數(shù)的變化實(shí)現(xiàn)摩擦力隨位移增大而增大。通過采用若干組獨(dú)立小摩擦塊代替整塊大摩擦塊，實(shí)現(xiàn)不同摩擦區(qū)域正壓力相同，可以有效避免摩擦面微小不平整造成的不同區(qū)域摩擦面上摩擦力分布不均勻的現(xiàn)象。其構(gòu)造簡(jiǎn)單，原理清晰。
[0015]3.本發(fā)明的“變摩擦阻尼器”基于滾針排的工作原理，在低摩擦區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了真正的滾動(dòng)摩擦，增加了阻尼器摩擦力的可調(diào)范圍。其起滑力很小，可以使阻尼器在很小的激勵(lì)下發(fā)揮作用，并增加了限位功能，使阻尼器不會(huì)在大激勵(lì)下，位移過大。
[0016]4.本發(fā)明安裝在結(jié)構(gòu)上后對(duì)結(jié)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生附加剛度，不會(huì)影響結(jié)構(gòu)本身的自振特性。同時(shí)，本發(fā)明可以做得很大，也可以做得很小，不僅適用于大型建筑，也適用于小型建筑和設(shè)備的減振。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，易于生產(chǎn)，適宜在結(jié)構(gòu)和設(shè)備抗震領(lǐng)域推廣應(yīng)用。
[0017]5.本發(fā)明避免了傳統(tǒng)線性阻尼器(如油阻尼器)造價(jià)高，維護(hù)復(fù)雜，易漏油的缺點(diǎn)；克服了常摩擦阻尼器在不能在不同大小荷載作用下保持同樣控制效果的問題。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明摩擦力可變阻尼器構(gòu)造圖；
圖2為本發(fā)明上摩擦板平面圖；
圖3為圖2中A-A剖面圖；
圖4為圖2中B-B剖面圖； 圖5為圖2中C-C剖面圖；
圖6為圖2中A1-A1剖面圖；
圖7為圖2中A2-A2剖面圖；
圖8為圖2中A3-A3剖面圖；
圖9為圖2中A4-A4剖面圖；
圖10為本發(fā)明摩擦板最外層平面圖；
圖11為本發(fā)明滑動(dòng)板平面圖；
圖12為圖11中A1-A1剖面圖；
圖13為圖11中A2-A2剖面圖；
圖14為圖11中A-A剖面圖；