形狀記憶合金摩擦大行程自復(fù)位阻尼器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于土木結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種形狀記憶合金摩擦大行程自復(fù)位阻尼器。
【背景技術(shù)】
[0002]工程結(jié)構(gòu)抗震是工程技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)必須研宄的重點(diǎn)課題之一。強(qiáng)烈的地震帶來的沉痛災(zāi)難有目共睹，大量建筑結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震作用下毀于一旦，從而造成巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)損失。因此在土木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，必須對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)且嚴(yán)格的抗震設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制技術(shù)為抗震設(shè)計(jì)提供有效的設(shè)計(jì)方法和途徑。結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制是通過吸振、隔振或者通過外部主動(dòng)輸入能量來控制工程主體結(jié)構(gòu)的振動(dòng)水平，以免強(qiáng)烈的振動(dòng)導(dǎo)致工程結(jié)構(gòu)的破壞或損傷。在實(shí)際工程中，是通過在結(jié)構(gòu)中裝設(shè)某種元件或者裝置來改變結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性，從而達(dá)到結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的目的。
[0003]傳統(tǒng)隔振技術(shù)作為主要的結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制手段已經(jīng)非常成熟，但目前工程上應(yīng)用的隔振裝置仍存在的問題有:震后自復(fù)位性能差，比如摩擦阻尼器和軟剛阻尼器等；較難維護(hù)，比如粘滯阻尼器等；耐久性和抗腐蝕性差，比如橡膠隔振器的橡膠墊易老化。形狀記憶合金是一種新型材料，具有獨(dú)特的形狀記憶效應(yīng)和偽彈性(超彈性)。其中形狀記憶效應(yīng)使該合金具有較強(qiáng)的耗能能力，而偽彈性使形狀記憶合金具有大變形自回復(fù)能力和一定的滯后耗能能力，并且具備優(yōu)秀的耐腐蝕、抗疲勞性能，利用其構(gòu)造的隔振器可以克服目前隔振器的上述缺陷。但是單純利用偽彈性形狀記憶合金構(gòu)造阻尼器，顯得耗能能力不足。而綜合利用形狀記憶合金的偽彈性和形狀記憶效應(yīng)會(huì)使結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)過于復(fù)雜，且造價(jià)較高，而不便于工程應(yīng)用。
[0004]中國專利公開號(hào)為CN 103899705 A公開了一種復(fù)合形狀記憶合金阻尼器，利用由泡沫橡膠隔振墊構(gòu)構(gòu)成彈性元件和形狀記憶合金滯回耗能特性進(jìn)行減振，但是，利用彈性元件耗能減振效果有限，另外，不同的安裝空間，阻尼器的結(jié)構(gòu)尺寸不易調(diào)整，基本要需要重新設(shè)計(jì)阻尼器。因此，亟需設(shè)計(jì)出一種新型的復(fù)合隔振器來解決上述問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種自復(fù)位能力強(qiáng)、易于維護(hù)、耗能高、抗疲勞性強(qiáng)和抗腐蝕性好的形狀記憶合金摩擦大行程自復(fù)位阻尼器。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:形狀記憶合金摩擦大行程自復(fù)位阻尼器，包括水平設(shè)置的上法蘭盤和下法蘭盤，上法蘭盤下表面設(shè)有上滑道，下法蘭盤上表面設(shè)有與上滑道平行的下滑道，上滑道通過上摩擦副滑動(dòng)連接有至少兩個(gè)上滑塊，相鄰兩個(gè)上滑塊之間通過上形狀記憶合金絲連接，下滑道通過下摩擦副滑動(dòng)連接有下滑塊，下滑塊的數(shù)目比上滑塊多一個(gè)，相鄰兩個(gè)下滑塊之間通過下形狀記憶合金絲連接，任意一個(gè)上滑塊均位于兩個(gè)下滑塊之間的下形狀記憶合金絲中點(diǎn)的正上方，任意一個(gè)上滑塊分別與兩側(cè)下方的下滑塊通過一根連桿連接，連桿上端和下端分別與上滑塊和下滑快鉸接，下法蘭盤上表面設(shè)有位于下軌道兩端的限位件。
[0007]所述限位件包括固定設(shè)在下法蘭盤上的擋塊/環(huán)，擋塊/環(huán)內(nèi)側(cè)設(shè)有與下滑塊頂壓配合的橡膠塊/圈。
[0008]所述下形狀記憶合金絲兩端分別通過下夾具與下滑塊連接，上形狀記憶合金絲兩端分別通過上夾具與上滑塊連接。
[0009]采用上述技術(shù)方案，當(dāng)阻尼器安裝于工程結(jié)構(gòu)上時(shí)，在結(jié)構(gòu)受壓或發(fā)生垂向碰撞時(shí)，將發(fā)生垂向相對(duì)位移，此時(shí)結(jié)構(gòu)通過摩擦副耗能。與此同時(shí)形狀記憶合金絲伸縮變形，由于其具有偽彈性，在卸載時(shí)形狀記憶合金會(huì)使其結(jié)構(gòu)自動(dòng)復(fù)位，同時(shí)也會(huì)耗散掉部分能量，以減輕結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。
[0010]在變形過大時(shí)，限位件可以控制結(jié)構(gòu)的最大變形，同時(shí)橡膠塊/圈的彈性可以降低振動(dòng)。
[0011]上法蘭盤和下法蘭盤上分別加工有上滑道和下滑道，上滑塊和下滑塊可分別在上滑道和下滑道內(nèi)橫向移動(dòng)。
[0012]上滑塊和下滑快的數(shù)量及其布置根據(jù)減振要求及工程結(jié)構(gòu)的安裝空間確定。
[0013]滑快和連桿的數(shù)量可調(diào)，滑塊在滑道的位置可以全部自由，也可以部分固定。
[0014]上法蘭盤和下法蘭盤是否設(shè)置安裝孔及安裝孔孔的布置根據(jù)減振結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況進(jìn)行確定。
[0015]滑道底面內(nèi)及滑塊底部粘結(jié)聚四氟乙烯形成滑動(dòng)摩擦副。
[0016]形狀記憶合金絲穿過滑塊后，端部用夾具進(jìn)行夾緊固定。形狀記憶合金絲是單根或是數(shù)根。形狀記憶合金絲為NITI合金。
[0017]本實(shí)用新型綜合利用了形狀記憶合金的自復(fù)位能力和摩擦元件高耗能特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)工程結(jié)構(gòu)在垂向的振動(dòng)控制和自行復(fù)位的目的。并且設(shè)置彈性限位裝置控制結(jié)構(gòu)的最大變形，同時(shí)也能夠降低振動(dòng)。該阻尼器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工，安裝方便靈活，適用性強(qiáng)，而且耐久性與抗腐蝕性強(qiáng)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]如圖1所示，本實(shí)用新型的形狀記憶合金摩擦大行程自復(fù)位阻尼器，包括水平設(shè)置的上法蘭盤I和下法蘭盤2，上法蘭盤I下表面設(shè)有上滑道3，下法蘭盤2上表面設(shè)有與上滑道3平行的下滑道4，上滑道3通過上摩擦副7滑動(dòng)連接有至少兩個(gè)上滑塊5，相鄰兩個(gè)上滑塊5之間通過上形狀記憶合金絲6連接，下滑道4通過下摩擦副8滑動(dòng)連接有下滑塊9，下滑塊9的數(shù)目比上滑塊5多一個(gè)，相鄰兩個(gè)下滑塊9之間通過下形狀記憶合金絲10連接，任意一個(gè)上滑塊5均位于兩個(gè)下滑塊9之間的下形狀記憶合金絲10中點(diǎn)的正上方，任意一個(gè)上滑塊5分別與兩側(cè)下方的下滑塊9通過一根連桿11連接，連桿11上端和下端分別與上滑塊5和下滑快鉸接，下法蘭盤2上表面設(shè)有位于下軌道兩端的限位件。
[0020]限位件包括固定設(shè)在下法蘭盤2上的擋塊/環(huán)12，擋塊/環(huán)12內(nèi)側(cè)設(shè)有與下滑塊9頂壓配合的橡膠塊/圈13。
[0021]下形狀記憶合金絲10兩端分別通過下夾具14與下滑塊9連接，上形狀記憶合金絲6兩端分別通過上夾具15與上滑塊5連接。
[0022]當(dāng)阻尼器安裝于工程結(jié)構(gòu)上時(shí)，在結(jié)構(gòu)受壓或發(fā)生垂向碰撞時(shí)，將發(fā)生垂向相對(duì)位移，此時(shí)結(jié)構(gòu)通過摩擦副耗能。與此同時(shí)形狀記憶合金絲伸縮變形，由于其具有偽彈性，在卸載時(shí)形狀記憶合金會(huì)使其結(jié)構(gòu)自動(dòng)復(fù)位，同時(shí)也會(huì)耗散掉部分能量，以減輕結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。
[0023]在變形過大時(shí)，限位件可以控制結(jié)構(gòu)的最大變形，同時(shí)橡膠塊/圈13的彈性可以降低振動(dòng)。
[0024]上法蘭盤I和下法蘭盤2上分別加工有上滑道3和下滑道4，上滑塊5和下滑塊9可分別在上滑道3和下滑道4內(nèi)橫向移動(dòng)。
[0025]上滑塊5和下滑快的數(shù)量及其布置根據(jù)減振要求及工程結(jié)構(gòu)的安裝空間確定。
[0026]滑快和連桿11的數(shù)量可調(diào)，滑塊在滑道的位置可以全部自由，也可以部分固定。
[0027]上法蘭盤I和下法蘭盤2是否設(shè)置安裝孔及安裝孔孔的布置根據(jù)減振結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況進(jìn)行確定。
[0028]滑道底面內(nèi)及滑塊底部粘結(jié)聚四氟乙烯形成滑動(dòng)摩擦副。
[0029]形狀記憶合金絲穿過滑塊后，端部用夾具進(jìn)行夾緊固定。形狀記憶合金絲是單根或是數(shù)根。形狀記憶合金絲為NITI合金。
[0030]本實(shí)用新型綜合利用了形狀記憶合金的自復(fù)位能力和摩擦元件高耗能特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)工程結(jié)構(gòu)在垂向振動(dòng)控制和自行復(fù)位的目的。并且設(shè)置彈性限位裝置控制結(jié)構(gòu)的最大變形，同時(shí)也能夠降低振動(dòng)。該阻尼器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工，安裝方便靈活，適用性強(qiáng)，而且耐久性與抗腐蝕性強(qiáng)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0031]本實(shí)用新型的具體安裝步驟如下:
[0032]步驟1:對(duì)工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，根據(jù)減振性能要求及工程結(jié)構(gòu)安裝空間來設(shè)計(jì)阻尼器的具體參數(shù)。
[0033]步驟2:在上法蘭盤I和下法蘭盤2上分別加工上滑道3和下滑道4，并在上滑道3和下滑道4底部粘結(jié)聚四氟乙烯。
[0034]步驟3:在上滑塊5和下滑塊9上設(shè)置內(nèi)孔以分別安裝上形狀記憶合金絲6和下形狀記憶合金絲10，底部粘結(jié)聚四氟乙烯，確定連桿11連接位置。
[0035]步驟4:在上滑道3和下滑道4內(nèi)分別布置上滑塊5和下滑塊9，用連桿11連接不同滑道之間的滑塊。
[0036]步驟5:用形狀記憶合金絲連接同一滑道上的滑塊，端部用夾具進(jìn)行固定。
[0037]步驟6:確定限位件的位置并設(shè)置限位件。
[0038]步驟7:通過上法蘭盤I和下法蘭盤2與工程結(jié)構(gòu)相連。
[0039]以上實(shí)施例僅用以說明而非限制本實(shí)用新型的技術(shù)方案，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.形狀記憶合金摩擦大行程自復(fù)位阻尼器，其特征在于:包括水平設(shè)置的上法蘭盤和下法蘭盤，上法蘭盤下表面設(shè)有上滑道，下法蘭盤上表面設(shè)有與上滑道平行的下滑道，上滑道通過上摩擦副滑動(dòng)連接有至少兩個(gè)上滑塊，相鄰兩個(gè)上滑塊之間通過上形狀記憶合金絲連接，下滑道通過下摩擦副滑動(dòng)連接有下滑塊，下滑塊的數(shù)目比上滑塊多一個(gè)，相鄰兩個(gè)下滑塊之間通過下形狀記憶合金絲連接，任意一個(gè)上滑塊均位于兩個(gè)下滑塊之間的下形狀記憶合金絲中點(diǎn)的正上方，任意一個(gè)上滑塊分別與兩側(cè)下方的下滑塊通過一根連桿連接，連桿上端和下端分別與上滑塊和下滑快鉸接，下法蘭盤上表面設(shè)有位于下軌道兩端的限位件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形狀記憶合金摩擦大行程自復(fù)位阻尼器，其特征在于:所述限位件包括固定設(shè)在下法蘭盤上的擋塊/環(huán)，擋塊/環(huán)內(nèi)側(cè)設(shè)有與下滑塊頂壓配合的橡膠塊/圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的形狀記憶合金摩擦大行程自復(fù)位阻尼器，其特征在于:所述下形狀記憶合金絲兩端分別通過下夾具與下滑塊連接，上形狀記憶合金絲兩端分別通過上夾具與上滑塊連接。
【專利摘要】形狀記憶合金摩擦大行程自復(fù)位阻尼器，包括上法蘭盤和下法蘭盤，上法蘭盤下表面設(shè)有上滑道，下法蘭盤上表面設(shè)有與上滑道平行的下滑道，上滑道通過上摩擦副滑動(dòng)連接有至少兩個(gè)上滑塊，相鄰兩個(gè)上滑塊之間通過上形狀記憶合金絲連接，下滑道通過下摩擦副滑動(dòng)連接有下滑塊，下滑塊的數(shù)目比上滑塊多一個(gè)，任意一個(gè)上滑塊分別與兩側(cè)下方的下滑塊通過一根連桿連接，連桿上端和下端分別與上滑塊和下滑快鉸接，下法蘭盤上表面設(shè)有位于下軌道兩端的限位件。本實(shí)用新型綜合利用了形狀記憶合金的自復(fù)位能力和摩擦元件高耗能特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)工程結(jié)構(gòu)在垂向振動(dòng)控制和自行復(fù)位的目的。
【IPC分類】E04B1-98
【公開號(hào)】CN204435591
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520066820
【發(fā)明人】張振華, 繩飄, 徐平, 常旭, 岳高偉, 藺海曉, 曹軍, 王欽亭
【申請(qǐng)人】河南理工大學(xué)
【公開日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年1月30日