一種復(fù)位型sma壓電摩擦混合阻尼器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工程結(jié)構(gòu)減振控制領(lǐng)域，特別涉及一種復(fù)位型SMA壓電摩擦混合阻尼器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的壓電摩擦阻尼器是土木工程結(jié)構(gòu)控制常見的一種耗能減振裝置，根據(jù)結(jié)構(gòu)減振的要求，利用壓電陶瓷的電致變形改變摩擦片之間的緊固力，控制摩擦片之間的正壓力，就可以實時調(diào)節(jié)摩擦片的摩擦力，使摩擦阻尼器具有智能特性。但是壓電摩擦阻尼器一般都需要施加一定的初始壓力，在小震中可能由于摩擦面難于滑動而失效，大震中也可能由于耗能不足而起不到有效地減震作用，因而，在工程應(yīng)用中有一定的限制。SMA絲具有很好地耐久性和耐腐蝕性能，以及超彈性能等特點，但其制成的阻尼器往往控制力不可實時調(diào)整，這也限制了其在結(jié)構(gòu)振動控制中的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)位型SMA壓電摩擦混合阻尼器，將壓電摩擦阻尼器和SMA絲結(jié)合，以SMA絲作為被動控制減震系統(tǒng)，當(dāng)結(jié)構(gòu)振動達(dá)到一定程度時，再加以半主動控制手段，以形成混合控制系統(tǒng)，從而全面有效地提高結(jié)構(gòu)減震效果。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種復(fù)位型SMA壓電摩擦混合阻尼器，包括阻尼器箱體10，阻尼器箱體10中設(shè)置有帶壓電陶瓷驅(qū)動器16的壓電陶瓷驅(qū)動器箱體13，壓電陶瓷驅(qū)動器箱體13的左側(cè)設(shè)置豎直的左滑板12，右側(cè)設(shè)置豎直的右滑板14，左滑板12上下兩端從阻尼器箱體10上的左滑槽20伸出，右滑板14上下兩端從阻尼器箱體10上的右滑槽21伸出，在阻尼器箱體10外左滑板12與右滑板14之間連接有SM絲5。
[0006]所述左滑板12和右滑板14的上下兩端位置處均安裝繞絲具4，繞絲具4被固定螺絲6固定在左滑板12和右滑板14上，SMA絲5經(jīng)繞絲具4纏繞成上下兩組絲束，并由夾具7固定在左滑板12和右滑板14上，對相應(yīng)SM絲5施加3%的預(yù)應(yīng)變。
[0007]所述左滑槽20設(shè)置于阻尼器箱體10的左側(cè)壁和左滑板12之間，以供左滑板12在槽中沿左右方向滑動；所述右滑槽21設(shè)置于阻尼器箱體10的右側(cè)壁和右滑板14之間，以供右滑板14在槽中沿左右方向滑動。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，作動桿I會沿軸線方向受拉或受壓，進而帶動左滑板12或右滑板14在滑槽內(nèi)滑動?；劬嚯x是一定的，當(dāng)作動桿I受拉或受壓帶動左右滑板滑動到滑槽末端會被滑槽內(nèi)壁卡住而不能滑動。
[0008]所述阻尼器箱體10設(shè)置有水平的作動桿1，作動桿I依次穿過阻尼器箱體10的左側(cè)壁、左滑板12、壓電陶瓷驅(qū)動器箱體13的左右側(cè)壁和右滑板14，作動桿I上固定有左卡環(huán)3和右卡環(huán)8，左卡環(huán)3緊近左滑板12的右側(cè)面設(shè)置，右卡環(huán)8緊近右滑板14的左側(cè)面設(shè)置。
[0009]所述阻尼器箱體10中位于其右側(cè)壁和右滑板14之間設(shè)置有固定擋板9，右滑槽21位于固定擋板9的左側(cè)，作動桿I的右端穿過固定擋板9，與阻尼器箱體10右側(cè)壁上的連接螺栓孔11對應(yīng)，可以通過螺栓或桿件與結(jié)構(gòu)固定。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，阻尼器會受到沿作動桿I軸線方向的拉力或壓力，使得設(shè)置于左右滑板之間的SMA絲5總是處于受拉狀態(tài)。
[0010]所述阻尼器箱體10中位于其左側(cè)壁和左滑板12之間設(shè)置有復(fù)位彈簧一 2，以加強左滑板12的復(fù)位；所述阻尼器箱體10中位于其右滑板14和固定擋板9之間設(shè)置有復(fù)位彈簧二 15，以加強右滑板14的復(fù)位，所述復(fù)位彈簧一 2和復(fù)位彈簧二 15均套在作動桿I上，且不固定。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有電致變形、響應(yīng)時間短，驅(qū)動力大，控制效果好等特點。本發(fā)明應(yīng)用摩擦片來實現(xiàn)摩擦耗能，并且與SMA絲組合，耗能效果顯著；阻尼器箱體右側(cè)壁設(shè)有鏈接螺栓孔，可與各種構(gòu)件連接；本發(fā)明中的SMA絲不但可以耗能，也可以提供一定的復(fù)位能力，復(fù)位彈簧可以加強滑板的復(fù)位效果；通過壓電陶瓷驅(qū)動器調(diào)節(jié)壓電陶瓷驅(qū)動器箱體與阻尼器頂蓋的接觸正壓力，能夠滿足不同強度地震的耗能要求。
[0012]當(dāng)斷電時，壓電陶瓷驅(qū)動器不能正常工作，所布置的SMA絲也可以起到被動耗能效果來減少地震對結(jié)構(gòu)的破壞。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明阻尼器的總剖面圖。
[0014]圖2為本發(fā)明阻尼器的正視圖。
[0015]圖3為本發(fā)明阻尼器外殼示意圖。
[0016]圖4為本發(fā)明阻尼器滑板示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式。
[0018]如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明是一種復(fù)位型SMA壓電摩擦混合阻尼器，外殼由頂蓋22和阻尼器箱體10組成；預(yù)壓力通過頂蓋22上的預(yù)緊螺釘19施加。頂蓋22與阻尼器箱體10的內(nèi)表面貼有耐磨碳纖維摩阻材料；套筒17固定于壓電陶瓷驅(qū)動器箱體13中，套筒17內(nèi)放置壓電陶瓷驅(qū)動器16，壓電陶瓷驅(qū)動器16兩端各設(shè)有墊片18 ;豎直的固定擋板9被焊接在阻尼器箱體10中靠近其右側(cè)壁的位置。壓電陶瓷驅(qū)動器箱體13的左側(cè)設(shè)置豎直的左滑板12，右側(cè)設(shè)置豎直的右滑板14，如圖4所示，左滑板12上下兩端從阻尼器箱體10上的左滑槽20伸出，右滑板14上下兩端從阻尼器箱體10上的右滑槽21伸出，左滑槽20設(shè)置于阻尼器箱體10的左側(cè)壁和左滑板12之間，以供左滑板12在槽中沿左右方向滑動；右滑槽21設(shè)置于固定擋板9和右滑板14之間，以供右滑板14在槽中沿左右方向滑動。
[0019]阻尼器箱體10設(shè)置有水平的作動桿1，作動桿I依次穿過阻尼器箱體10的左側(cè)壁、左滑板12、壓電陶瓷驅(qū)動器箱體13的左右側(cè)壁、右滑板14和固定擋板9，與阻尼器箱體10右側(cè)壁上的連接螺栓孔11對應(yīng)。作動桿I上固定有左卡環(huán)3和右卡環(huán)8，左卡環(huán)3緊近左滑板12的右側(cè)面設(shè)置，右卡環(huán)8緊近右滑板14的左側(cè)面設(shè)置。
[0020]阻尼器箱體10中位于其左側(cè)壁和左滑板12之間設(shè)置有復(fù)位彈簧一 2，以加強左滑板12的復(fù)位；阻尼器箱體10中位于固定擋板9和右滑板14之間設(shè)置有復(fù)位彈簧二 15，以加強右滑板14的復(fù)位，復(fù)位彈簧一 2和復(fù)位彈簧二 15均套在作動桿I上，且不固定。
[0021]當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，作動桿I發(fā)生沿桿軸線方向的往復(fù)運動，通過調(diào)節(jié)壓電陶瓷驅(qū)動器16的電壓使其伸縮產(chǎn)生垂直于頂蓋22的壓力，進而使壓電陶瓷驅(qū)動器箱體13上部的摩擦板與阻尼器頂蓋22產(chǎn)生摩擦力。摩擦力會隨電壓的變化而變化，起到實時控制效果。
[0022]當(dāng)作動桿I受到沿軸線方向向右的壓力時，此時，左滑板12被左滑槽20的右端卡住靜止不動，作動桿I上的右卡環(huán)8頂住右滑板14向右側(cè)移動。SM絲5成受拉狀態(tài)，起耗能和復(fù)位作用；固定擋板9和右滑板14之間設(shè)置的復(fù)位彈簧二 15成受壓狀態(tài)，起加強復(fù)位作用。當(dāng)左卡環(huán)3運動至壓電陶瓷驅(qū)動器箱體13的左側(cè)壁時，壓電陶瓷驅(qū)動器箱體13開始向右滑動，起摩擦耗能作用，并可根據(jù)壓電陶瓷驅(qū)動器16的輸入電壓的大小調(diào)整其摩擦力。
[0023]當(dāng)作動桿I受到沿軸線方向向左的拉力時，此時，右滑板14被右滑槽22的左端卡住靜止不動，作動桿I上的左卡環(huán)3頂住左滑板12向左側(cè)移動。SMA絲5成受拉狀態(tài)，起耗能和復(fù)位作用；阻尼器箱體10中位于其左側(cè)壁和左滑板12之間設(shè)置的復(fù)位彈簧一 2成受壓狀態(tài)，起加強復(fù)位作用。當(dāng)右卡環(huán)8運動至壓電陶瓷驅(qū)動器箱體13的右側(cè)壁時，壓電陶瓷驅(qū)動器箱體13開始向左滑動，起摩擦耗能作用，并可根據(jù)壓電陶瓷驅(qū)動器16的輸入電壓的大小調(diào)整其摩擦力。
【主權(quán)項】
1.一種復(fù)位型SMA壓電摩擦混合阻尼器，包括阻尼器箱體(10)，阻尼器箱體(10)中設(shè)置有帶壓電陶瓷驅(qū)動器(16)的壓電陶瓷驅(qū)動器箱體(13)，壓電陶瓷驅(qū)動器箱體(13)的左側(cè)設(shè)置豎直的左滑板(12)，右側(cè)設(shè)置豎直的右滑板(14)，其特征在于，左滑板(12)上下兩端從阻尼器箱體(10)上的左滑槽(20)伸出，右滑板(14)上下兩端從阻尼器箱體(10)上的右滑槽(21)伸出，在阻尼器箱體(10)外左滑板(12)與右滑板(14)之間連接有SMA絲(5)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)位型SMA壓電摩擦混合阻尼器，其特征在于，所述左滑板(12)和右滑板(14)的上下兩端位置處均安裝繞絲具(4)，繞絲具(4)被固定螺絲￠)固定在左滑板(12)和右滑板(14)上，SMA絲(5)經(jīng)繞絲具(4)纏繞成上下兩組絲束，并由夾具(7)固定在左滑板(12)和右滑板(14)上，對相應(yīng)SMA絲(5)施加3%的預(yù)應(yīng)變。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)位型SMA壓電摩擦混合阻尼器，其特征在于，所述左滑槽(20)設(shè)置于阻尼器箱體(10)的左側(cè)壁和左滑板(12)之間，以供左滑板(12)在槽中沿左右方向滑動；所述右滑槽(21)設(shè)置于阻尼器箱體(10)的右側(cè)壁和右滑板(14)之間，以供右滑板(14)在槽中沿左右方向滑動。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)位型SMA壓電摩擦混合阻尼器，其特征在于，所述阻尼器箱體(10)設(shè)置有水平的作動桿(1)，作動桿(1)依次穿過阻尼器箱體(10)的左側(cè)壁、左滑板(12)、壓電陶瓷驅(qū)動器箱體(13)的左右側(cè)壁和右滑板(14)，作動桿(1)上固定有左卡環(huán)(3)和右卡環(huán)(8)，左卡環(huán)(3)緊近左滑板(12)的右側(cè)面設(shè)置，右卡環(huán)(8)緊近右滑板(14)的左側(cè)面設(shè)置。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述復(fù)位型SMA壓電摩擦混合阻尼器，其特征在于，所述阻尼器箱體(10)中位于其右側(cè)壁和右滑板(14)之間設(shè)置有固定擋板(9)，右滑槽(21)位于固定擋板(9)的左側(cè)，作動桿(1)的右端穿過固定擋板(9)，與阻尼器箱體(10)右側(cè)壁上的連接螺栓孔(11)對應(yīng)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述復(fù)位型SMA壓電摩擦混合阻尼器，其特征在于，所述阻尼器箱體(10)中位于其左側(cè)壁和左滑板(12)之間設(shè)置有復(fù)位彈簧一(2)，以加強左滑板(12)的復(fù)位；所述阻尼器箱體(10)中位于其右滑板(14)和固定擋板(9)之間設(shè)置有復(fù)位彈簧二(15)，以加強右滑板(14)的復(fù)位，所述復(fù)位彈簧一(2)和復(fù)位彈簧二(15)均套在作動桿(1)上，且不固定。
【專利摘要】一種復(fù)位型SMA壓電摩擦混合阻尼器，包括阻尼器箱體，阻尼器箱體中設(shè)置有帶壓電陶瓷驅(qū)動器的壓電陶瓷驅(qū)動器箱體，壓電陶瓷驅(qū)動器箱體的左側(cè)設(shè)置豎直的左滑板，右側(cè)設(shè)置豎直的右滑板，左滑板上下兩端從阻尼器箱體上的左滑槽伸出，右滑板上下兩端從阻尼器箱體上的右滑槽伸出，在阻尼器箱體外左滑板與右滑板之間連接有SMA絲，在阻尼器箱體中位于其左側(cè)壁與左滑板之間、右滑板與固定擋板之間設(shè)置復(fù)位彈簧，作動桿依次穿過阻尼器左側(cè)壁、左滑板、壓電陶瓷箱體、右滑板和固定擋板，通過作動桿上的左卡環(huán)和右卡環(huán)與左滑板和右滑板固定，本發(fā)明構(gòu)造簡單，加工方便，耗能能力強，控制效果好，能夠有效地應(yīng)用于耗能減震領(lǐng)域。
【IPC分類】E04B1/98
【公開號】CN105350679
【申請?zhí)枴緾N201510939490
【發(fā)明人】展猛, 王社良, 趙云
【申請人】西安建筑科技大學(xué)
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年12月15日