位移旋轉(zhuǎn)放大型形狀記憶合金阻尼器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于工程結(jié)構(gòu)抗震減振技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種主要用于高層建筑或大跨橋梁、海洋平臺等土木結(jié)構(gòu)振動控制的新型被動耗能阻尼器。
【背景技術(shù)】
[0002]地震、強風(fēng)等外部激勵的作用使土木工程結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生大幅振動，對其安全性、舒適性構(gòu)成了嚴重的威脅。面對現(xiàn)實環(huán)境中發(fā)生的各種振動災(zāi)害，提高工程結(jié)構(gòu)的抗震、抗風(fēng)能力和抗災(zāi)性能顯得尤為重要，人們也一直在探求各種方法來有效減輕和抑制振動響應(yīng)給工程結(jié)構(gòu)帶來的危害。近年來各種利用粘彈性材料、粘滯流體等材料開發(fā)的阻尼器取得了一定的減振效果，但此類材料制作的阻尼器在工程中的應(yīng)用尚需克服諸如抗疲勞、抗老化、耐久性、耐腐蝕性及流體阻尼器可能存在的滲漏現(xiàn)象等普遍存在的問題。形狀記憶合金是一種新型功能材料，具有顯著的形狀記憶效應(yīng)、超彈性和高阻尼特性，以及可恢復(fù)變形大、高耗能、良好的耐腐蝕和耐疲勞性等優(yōu)點且其拉扭效果俱佳，開發(fā)利用形狀記憶合金材料阻尼器可以克服已有常規(guī)阻尼器的諸多問題。目前，國內(nèi)外學(xué)者陸續(xù)開展了一些形狀記憶合金材料阻尼器的研宄工作，如專利號ZL03111064.9，錐形形狀記憶合金阻尼器的專利，通過設(shè)計不同臺形的組合連接關(guān)系來發(fā)揮形狀記憶合金的超彈性耗能；專利號ZL200610200568.3，混合型形狀記憶合金阻尼器，通過奧氏體絲和馬氏體彈簧的結(jié)合設(shè)計來實現(xiàn)耗能特性與自復(fù)位效果的同時發(fā)揮；專利號ZL200810010036.2，復(fù)合型形狀記憶合金摩擦阻尼器，通過采用形狀記憶合金絲與摩擦耗能裝置的結(jié)合設(shè)計來提高耗能效果；專利號ZL200810137193.X，形狀記憶合金阻尼器，通過設(shè)計利用奧氏體細絲纏繞線圈制成微彈簧摩擦阻尼材料，通過改變材料的利用方式來增強阻尼器的耗能能力。由于阻尼器在結(jié)構(gòu)振動中所耗散能量的大小既與阻尼器自身材料性能有關(guān)，也與阻尼器安裝位置處結(jié)構(gòu)的相對變形大小有關(guān)，上述多數(shù)阻尼器不具備放大位移或位移放大較小的功能，因此，設(shè)計開發(fā)出能放大形狀記憶合金絲的相對位移、增大阻尼器的位移行程以顯著增強耗能控制效果的阻尼器有非常必要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的在于解決現(xiàn)有形狀記憶合金阻尼器耗能能力較低的問題，提供一種位移旋轉(zhuǎn)放大型形狀記憶合金阻尼器，該阻尼器是一種減振耗能能力強、效率高，能自復(fù)位且結(jié)構(gòu)簡單、便于工程實際應(yīng)用的被動耗能阻尼器，主要用于高層建筑、大跨度橋梁、海洋平臺等結(jié)構(gòu)物的振動控制。
[0004]本實用新型的目的是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的:該位移旋轉(zhuǎn)放大型形狀記憶合金阻尼器，它包括套筒，套筒的左、右端通過螺紋連接有左端蓋和右端蓋，左端蓋內(nèi)側(cè)通過緊固螺栓固連有導(dǎo)向支撐座，右端蓋內(nèi)側(cè)通過緊固螺栓固連有固定板；一根滾珠絲杠螺桿穿過左端蓋和導(dǎo)向支撐座的中心孔伸入到套筒內(nèi)，并由導(dǎo)向支撐座支撐；所述滾珠絲杠螺桿位于套筒內(nèi)的螺桿上連接有滾珠絲杠螺母，滾珠絲杠螺母通過連接螺栓與一安裝于套筒內(nèi)的球軸承的內(nèi)鋼圈固連，所述球軸承的外鋼圈外側(cè)焊接于套筒內(nèi)壁上，且球軸承的左、右側(cè)面通過均勻設(shè)在套筒內(nèi)壁上的固定擋塊限制；所述滾珠絲杠螺母和固定板上相對應(yīng)的位置各均勻設(shè)有兩個以上的通孔，相對應(yīng)的通孔之間穿過超彈性形狀記憶合金絲，通孔處通過夾具夾緊固定超彈性形狀記憶合金絲。
[0005]具體的，所述超彈性形狀記憶合金絲為NiTi記憶合金絲。
[0006]本實用新型的滾珠絲杠螺桿作為推拉桿經(jīng)由導(dǎo)向支撐座支撐，只在軸向做推拉運動；球軸承的外鋼圈外側(cè)焊接于套筒內(nèi)壁，并經(jīng)由固定擋塊限制；滾珠絲杠螺母與球軸承的內(nèi)鋼圈經(jīng)由連接螺栓固結(jié)連為一體，從而控制了滾珠絲杠螺母的軸向運動，使其只做旋轉(zhuǎn)運動；超彈性形狀記憶合金絲穿過于滾珠絲杠螺母的通孔與固定板的對應(yīng)通孔之間，并通過夾具夾緊固定；當(dāng)滾珠絲杠螺桿受到拉壓力產(chǎn)生軸向相對運動時，滾珠絲杠螺桿的推拉來回直線運動通過內(nèi)部滾珠轉(zhuǎn)換成滾珠絲杠螺母的正反向旋轉(zhuǎn)運動，滾珠絲杠螺母旋轉(zhuǎn)帶動超彈性形狀記憶合金絲旋轉(zhuǎn)拉伸，實現(xiàn)了形狀記憶合金絲位移行程的放大，從而在往復(fù)的過程中實現(xiàn)了耗能效果的顯著增強，且同時阻尼器具備著自復(fù)位的能力。
[0007]本實用新型組裝前，可根據(jù)實際工程結(jié)構(gòu)的控制要求選用不同螺紋間距的滾珠絲杠螺桿，以此來確定形狀記憶合金絲位移行程放大幅度，實現(xiàn)不同的減振效果。同時，也可通過調(diào)節(jié)套筒與右端蓋的螺紋連接程度來確定形狀記憶合金絲的預(yù)拉程度。
[0008]超彈性形狀記憶合金絲，根據(jù)需要可選用不同絲徑和不同根數(shù)，如直徑為1mm，2mm等；根數(shù)為2根、4根、6根等。
[0009]本實用新型的位移旋轉(zhuǎn)放大式形狀記憶合金阻尼器與現(xiàn)有形狀記憶合金阻尼器相比，因加入了滾珠絲杠的設(shè)計，而具有如下優(yōu)點:
[0010](I)本實用新型將直線運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動，增大了阻尼器的相對位移行程，大大增強了耗能效果；
[0011](2)實現(xiàn)了高耗能和自復(fù)位功能的結(jié)合；
[0012](3)工作原理清晰、減振效果好，構(gòu)造簡單、易于工程應(yīng)用量產(chǎn)。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型實施例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是圖1的A-A剖面圖。
[0015]圖3是圖1的B-B剖面圖。
[0016]圖4是圖1的C-C剖面圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細的描述。
[0018]參見圖1至圖4，本實施例包括套筒4，套筒4的左、右端通過螺紋連接有左端蓋2和右端蓋11，左端蓋2內(nèi)側(cè)通過緊固螺栓12固連有導(dǎo)向支撐座3，從圖3中可見，導(dǎo)向支撐座3為一個方形構(gòu)件；右端蓋11內(nèi)側(cè)通過緊固螺栓12固連有固定板10，從圖4中可見，固定板10是一個圓形構(gòu)件。從圖1中可見，滾珠絲杠螺桿I穿過左端蓋2和導(dǎo)向支撐座3的中心孔伸入到套筒4內(nèi)，并由導(dǎo)向支撐座3支撐；滾珠絲杠螺桿I位于套筒4內(nèi)的螺桿上連接有滾珠絲杠螺母5，滾珠絲杠螺母5通過連接螺栓13 (如圖2所示)與安裝于套筒4內(nèi)的球軸承7的內(nèi)鋼圈固連，球軸承7的外鋼圈外側(cè)焊接于套筒4的內(nèi)壁上，且球軸承7的左、右側(cè)面通過均勻設(shè)在套筒4內(nèi)壁上的固定擋塊6限制。滾珠絲杠螺母5和固定板10上相對應(yīng)的位置各均勻設(shè)有兩個的通孔(如圖2、圖4所示)，相對應(yīng)的通孔之間穿過超彈性形狀記憶合金絲8，通孔處通過夾具9夾緊固定超彈性形狀記憶合金絲8 ;超彈性形狀記憶合金絲8為NiTi記憶合金絲。
[0019]以下是本實施例的制作及安裝過程:
[0020](I)對受控工程結(jié)構(gòu)進行分析，根據(jù)所要求達到的性能要求，確定阻尼器的尺寸及各項參數(shù)，包括形狀記憶合金絲絲徑、絲長、絲數(shù)量、預(yù)拉程度，以及滾珠絲杠螺桿的螺紋間距等。
[0021](2)購買及加工制作所需的超彈性形狀記憶合金絲8、滾珠絲杠螺桿1、滾珠絲杠螺母5、導(dǎo)向支撐座3、球軸承7、夾具9、固定板10、套筒4、左端蓋2、右端蓋11、緊固螺栓12、連接螺栓13。
[0022](3)先將固定板10通過緊固螺栓12固定于右端蓋11內(nèi)側(cè)，導(dǎo)向支撐座3通過緊固螺栓12固定于左端蓋2內(nèi)側(cè)，將球軸承7焊接于套筒4內(nèi)壁并經(jīng)由固定擋塊6限制。
[0023](4)再把套筒4與左端蓋2通過螺紋連接緊固，將滾珠絲杠螺桿I穿過導(dǎo)向支撐座3與左端蓋2的中心孔并經(jīng)由導(dǎo)向支撐座3支撐，將滾珠絲杠螺母5裝置好與球軸承7的內(nèi)鋼圈通過連接螺栓13連接緊固。
[0024](5)將超彈性形狀記憶合金絲8穿過于滾珠絲杠螺母5的通孔與固定板10的對應(yīng)通孔之間，通過夾具6夾緊固定。
[0025](6)最后將套筒4右端蓋11通過螺紋連接，根據(jù)預(yù)拉要求擰固到確定位置，從而完成該阻尼器的整體組裝。
[0026]使用時，將阻尼器與所處位置的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接，外部結(jié)構(gòu)的拉壓運動使?jié)L珠絲杠螺桿I發(fā)生徑向運動，然后驅(qū)使?jié)L珠絲杠螺母5旋轉(zhuǎn)運動，由于滾珠絲杠螺母5與球軸承7連接，可以在滾珠絲杠螺桿I作用下自由旋轉(zhuǎn)運動，與滾珠絲杠螺母5相連的超彈性形狀記憶合金絲8即被拉伸。在往復(fù)的運動過程中，滾珠絲杠螺母5時而順時針，時而逆時針，從而驅(qū)使超彈性形狀記憶合金絲8作拉伸往復(fù)運動，實現(xiàn)阻尼器的耗能作用。
【主權(quán)項】
1.一種位移旋轉(zhuǎn)放大型形狀記憶合金阻尼器，其特征在于:它包括套筒，套筒的左、右端通過螺紋連接有左端蓋和右端蓋，左端蓋內(nèi)側(cè)通過緊固螺栓固連有導(dǎo)向支撐座，右端蓋內(nèi)側(cè)通過緊固螺栓固連有固定板；一根滾珠絲杠螺桿穿過左端蓋和導(dǎo)向支撐座的中心孔伸入到套筒內(nèi)，并由導(dǎo)向支撐座支撐；所述滾珠絲杠螺桿位于套筒內(nèi)的螺桿上連接有滾珠絲杠螺母，滾珠絲杠螺母通過連接螺栓與一安裝于套筒內(nèi)的球軸承的內(nèi)鋼圈固連，所述球軸承的外鋼圈外側(cè)焊接于套筒內(nèi)壁上，且球軸承的左、右側(cè)面通過均勻設(shè)在套筒內(nèi)壁上的固定擋塊限制；所述滾珠絲杠螺母和固定板上相對應(yīng)的位置各均勻設(shè)有兩個以上的通孔，相對應(yīng)的通孔之間穿過超彈性形狀記憶合金絲，通孔處通過夾具夾緊固定超彈性形狀記憶合金絲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述位移旋轉(zhuǎn)放大型形狀記憶合金阻尼器，其特征在于:所述超彈性形狀記憶合金絲為NiTi記憶合金絲。
【專利摘要】本實用新型公開了一種位移旋轉(zhuǎn)放大型形狀記憶合金阻尼器。它包括超彈性形狀記憶合金絲、滾珠絲杠螺桿、滾珠絲杠螺母、導(dǎo)向支撐座、固定擋塊、球軸承、夾具、固定板、套筒、左端蓋、右端蓋、連接螺栓、緊固螺栓。滾珠絲杠螺桿作為推拉桿通過導(dǎo)向支撐座支撐，只在軸向做推拉運動；滾珠絲杠螺母由球軸承支撐限制其只能做旋轉(zhuǎn)運動；超彈性形狀記憶合金絲穿過于滾珠絲杠螺母的通孔與固定板的通孔之間，并通過夾具夾緊固定。本實用新型利用滾珠絲杠將軸向直線運動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動從而放大形狀記憶合金絲的位移行程，耗能效果顯著增強，且具有自復(fù)位、結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、便于實際應(yīng)用等特點，可應(yīng)用于高層建筑、大跨橋梁等結(jié)構(gòu)的抗震減振。
【IPC分類】E04B1-98, E01D19-04, E02B17-00
【公開號】CN204326293
【申請?zhí)枴緾N201420799220
【發(fā)明人】孫洪鑫, 賓帥, 王修勇
【申請人】湖南科技大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年12月16日