具有復阻尼特征的板式向心摩擦阻尼器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種具有復阻尼特征的板式向心摩擦阻尼器，可應用于工程結構減振控制，屬于振動控制技術領域。
【背景技術】
[0002]工程結構減振和隔振領域采用的減振阻尼器目前大體上可分為速度相關型和位移相關型兩大類，位移相關型阻尼器主要包括利用金屬材料塑性變形耗能的各種金屬阻尼器和利用摩擦機制耗能的各類摩擦阻尼器;速度相關型阻尼器目前主要包括利用粘滯流體通過阻尼孔產生阻尼力耗散能量的粘滯阻尼器和利用粘彈性材料塑性能力耗能的粘彈性阻尼器。大多數位移相關型阻尼器具有明確的開始耗能的阻尼力閾值，當阻尼器受力小于該閾值時，阻尼器提供彈性剛度，不產生能量消耗，當其受力超過該閾值后，阻尼器進入屈服狀態(tài)或摩擦滑動狀態(tài)，開始耗散能量，但其阻尼力隨變形的增長通常很小或者不再增長。從這個角度看，位移相關型通常需要設定其發(fā)揮耗能作用的變形條件，變形小于設定值時，阻尼器不起耗能作用，而當變形遠大于設定值，由于對阻尼力的增長較小，其附加的等效阻尼比將隨變形的增加而減小，僅在設定變形幅值附近可提供預期的附加阻尼比。粘滯阻尼器則可隨速度變化提供不同的阻尼力和能量消耗，速度越高、阻尼力越大、消耗能量越多，不存在位移相關型閾值問題，因而在工程結構的減振控制中粘滯阻尼器的使用要多于位移相關型。不過粘滯阻尼器的加工精度和密封要求要遠遠高于位移相關型，這導致其造價也要遠遠高于一般的位移相關型，綜合其性價比不如后者。但在一些特殊情況下，粘滯阻尼器具有一些位移相關型不具備的優(yōu)勢，通常情況下不能用位移型阻尼器替代。例如對于TMD減振結構體系，未獲得最優(yōu)的減震效果TMD子結構的阻尼比存在最優(yōu)值，且其振幅通常不確定，采用位移相關型明顯是不行的:如果選擇過高的起阻尼力閾值，會導致TMD不能適時啟動而失去調頻減振作用;選擇過小的起滑力閾值，又會出現耗能能力不足缺陷，導致TMD在大振幅作用下控制效果不佳。因而目前的TMD減振工程應用中，絕大多數情況下都是采用粘滯阻尼器提供阻尼力。另外，常規(guī)摩擦阻尼器需要預加摩擦正應力，摩擦界面在長期處于高應力狀態(tài)下的摩擦性能會發(fā)生變化。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型為了解決現有阻尼器的上述缺陷，本實用新型提出了一種具有復阻尼特征的板式向心摩擦阻尼器，用以提供復阻尼特征以及穩(wěn)定的摩擦界面。
[0004]為了實現上述目的，本實用新型采取了如下技術方案:
[0005]—種具有復阻尼特征的板式向心摩擦阻尼器，所述阻尼器包括摩擦板、上部固定板、下部固定板、端板、中間連接板、楔形滑動摩擦塊、擠壓楔形塊以及壓縮彈簧;兩塊摩擦板、上部固定板以及下部固定板圍成一板式腔體，腔體左端與端板連接，腔體內部設有變摩擦構造裝置，所述變摩擦構造裝置由一對摩擦組件、中間連接板和壓縮彈簧組成;每個摩擦組件均由兩個楔形滑動摩擦塊以及兩個擠壓楔形塊組成;壓縮彈簧固定安裝在兩個摩擦組件之間，其兩端分別固定在兩個摩擦組件內側的兩個擠壓楔形塊上；中間連接板中部開有洞口，用壓縮彈簧連接的兩個摩擦組件安裝在中間連接板的洞口中；摩擦板的一側平面開有凹槽，摩擦板的摩擦面位于凹槽的底面，用壓縮彈簧連接的兩個摩擦組件正好嵌于兩個摩擦板的凹槽中，使得楔形滑動摩擦塊不能移動到凹槽之外；中間連接板通過擠壓楔形塊上部與下部的凹槽卡住連接，從而可帶動中間的摩擦組件左、右往復移動。
[0006]進一步地，所述腔體左端通過限位螺栓與端板連接，且上部固定板、下部固定板分別用螺栓連接在兩塊摩擦板的側邊，用于固定摩擦板的位置。
[0007]進一步地，所述中間連接板位于擠壓楔形塊中間。
[0008]進一步地，兩個所述摩擦組件中與中間連接板洞口接觸的端部的兩個擠壓楔形塊通過螺栓固定在中間連接板上。
[0009]進一步地，所述中間連接板與端板之間留有間隙，且中間連接板左端與左側端板之間的距離，大于中間連接板向左移動的最遠距離，以保證中間連接板向左側的運動不受阻礙。
[0010]進一步地，楔形滑動摩擦塊包括一個摩擦面和兩個斜面，擠壓楔形塊包括上、下兩個斜面，兩個斜面相對的擠壓楔形塊、兩個楔形滑動摩擦塊組成一個摩擦組件，摩擦組件中兩個楔形滑動摩擦塊的摩擦面分別與兩個摩擦板的摩擦面接觸，摩擦組件中楔形滑動摩擦塊的兩個斜面分別與兩個擠壓楔形塊的斜面接觸。
[0011]進一步地，所述壓縮彈簧連接的摩擦組件至少為一對。
[0012]進一步地，所述楔形滑動摩擦塊的大小和尺寸相同。
[0013]進一步地，所述壓縮彈簧采用高性能鉻合金彈簧鋼制作，且壓縮彈簧的壓縮反力大于楔形滑動摩擦塊與摩擦板摩擦面之間的摩擦力。
[0014]進一步地，所述上部固定板、下部固定板中間沿中間連接板移動方向設有凹槽，以使中間連接板和摩擦組件往復運動時，不會被擠壓造成錯動而偏離，影響滯回性能的穩(wěn)定性。
[0015]當阻尼器安裝于結構上時，分別連接在端板和中間連接板上。初始狀態(tài)時，壓縮彈簧處于不受力狀態(tài)，當中間連接板進行加載時，中間連接板會帶動擠壓楔形塊擠壓與之相接觸的楔形滑動摩擦塊的斜面，而該楔形滑動摩擦塊的另外一個斜面與該摩擦組件中另外一個與壓縮彈簧相連的擠壓楔形塊接觸，中間連接板的運動會導致壓縮彈簧的壓縮變形，壓縮彈簧變形后產生的壓力會通過該摩擦組件中兩個相對的擠壓楔形塊對楔形滑動摩擦塊的擠壓作用傳遞到楔形滑動摩擦塊與摩擦板之間的接觸面上，壓縮彈簧壓縮量越大，楔形滑動摩擦塊與摩擦板之間的摩擦力就越大，且摩擦力與彈簧壓縮量呈線性關系。加載時，阻尼力等于彈簧壓縮反力與楔形滑動摩擦塊和摩擦板之間摩擦力之和；當中間連接板從位移幅值處卸載時，阻尼力等于二者之差。通常設置為壓縮彈簧的壓縮反力大于摩擦力，這樣可使得卸載時阻尼器可以自行回到初始位置。由于組成阻尼力的兩部分力都與壓縮彈簧壓縮量保持線性關系，因此，在往復荷載作用下阻尼器的滯回曲線為位于一、三象限的兩個對角三角形，具有復阻尼特征。同時，初始狀態(tài)時，所述楔形滑動摩擦塊與摩擦板之間無預壓力(即接觸應力為零)，故阻尼器的加載不需要起滑力，這有利于保證摩擦界面的性能穩(wěn)定。
[0016]相對于現有技術，本實用新型具有以下有益效果:
[0017]該阻尼器制作簡單、成本低廉、性能穩(wěn)定，同時該阻尼器還具有以下優(yōu)點:
[0018]1)阻尼力隨變形線性變化，具有復阻尼特征，在大多數情況下可替代粘滯阻尼器。即該阻尼器在變形從初始位置增大時(即加載過程)，提供隨位移幅值線性增加的阻尼力，當其從振幅位置向初始位置回復時(即卸載過程)，提供隨位移幅值線性減小的阻尼力，且相同變形位置處對應的加載過程阻尼力大于卸載過程阻尼力。由于加載過程和卸載過程都是線性的，二者對應的力-變形曲線所圍面積(即為耗散的能量)也隨著振幅的增加而線性增加；當結構保持彈性時，該阻尼器附加給結構的等效阻尼比不受變形幅值的影響，具有復阻尼的特征。復阻尼力隨變形幅值線性變化，粘滯阻尼力隨變形速度線性變化，在絕大多數工程應用條件下，包括TMD減振結構體系中，兩種阻尼具有相近的減振效果。而本實用新型的造價遠低于粘滯阻尼器，性價比占優(yōu)。
[0019]2)摩擦界面初始狀態(tài)無接觸應力，即本實用新型提出的阻尼器雖然也是基于摩擦機制提供耗能，但在初始狀態(tài)時，摩擦界面接觸應力為零，有利于保證摩擦界面的性能穩(wěn)定性，這也是一個重要的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型的具有復阻尼特征的板式向心摩擦阻尼器的結構構造圖；
[0021]圖2是圖1的C-C剖面圖；
[0022]圖3是楔形滑動摩擦塊的結構示意圖；
[0023]圖4是圖3的A-A剖面圖；
[0024]圖5是圖3楔形滑動摩擦塊的三維立體圖；
[0025]圖6是擠壓楔形塊的結構示意圖；
[0026]圖7是圖6的B-B剖面圖；
[0027]圖8是圖6擠壓楔形塊的三維立體圖；
[0028]圖9是中間連接板的結構示意圖；
[0029]圖10是圖9的A-A剖面圖
[0030]圖11是圖9中間連接板的三維立體圖；
[0031]圖12是本實用新型阻尼器滯回曲線；
[0032]圖13是本實用新型阻尼器所用不同彈簧的力-位移關系曲線；
[0033]圖中:1:摩擦板，2:上部固定板，3:下部固定板，4:端板，5:中間連接板，6、7:楔形滑動摩擦塊、8、9、10、11:擠壓楔形塊，12:壓縮彈簧。
【具體實施方式】
[0034]下面結合實施例對本實用新型進行進一步說明。
[0035]如