一種變摩擦耗能減震裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種變摩擦耗能減震裝置，由上蓋板、滑動板、下蓋板、上固定板、下固定板、摩擦材料、主預緊螺栓、次預緊螺栓、碟形彈簧和墊條組成。上蓋板、下蓋板的工作段輪廓為一關(guān)于蓋板軸線對稱曲線，上蓋板、下蓋板通過次預緊螺栓與滑動板連接，上、下蓋板的內(nèi)表面和滑動板上、下表面的中間部分粘有摩擦材料形成摩擦面，上蓋板的上表面和下蓋板的下表面分別安置上固定板和下固定板，上固定板的上表面和下固定板的下表面通過主預緊螺栓安置碟形彈簧。本實用新型能實現(xiàn)摩擦力隨位移變化而變化的阻尼效果，克服了傳統(tǒng)摩擦阻尼器的控制效果在不同動力響應(yīng)下保持不變的問題。隨著位移的增大，摩擦力也不斷增大，從而提高耗能能力，有效提高減震效果。
【專利說明】
-種變摩擦耗能減震裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型設(shè)及一種新型變摩擦耗能減震裝置，屬于±木工程結(jié)構(gòu)耗能減震技術(shù) 領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 消能減震技術(shù)作為一種被動的結(jié)構(gòu)減震控制技術(shù)，近幾年來已經(jīng)逐步應(yīng)用在建筑 物或構(gòu)筑物中。所謂消能減震技術(shù)，是在結(jié)構(gòu)上附加消能減震裝置，附加減震裝置和結(jié)構(gòu)本 身共同承擔地震和風振等作用，通過附加減振裝置的耗能作用從而減小結(jié)構(gòu)本身的動力響 應(yīng)，保證了結(jié)構(gòu)的安全性、舒適性和正常使用性等功能要求。國內(nèi)外學者已經(jīng)對消能減振技 術(shù)進行了大量研究，開發(fā)了諸多消能減震裝置，諸如黏滯阻尼器、調(diào)諧質(zhì)量阻尼器W及摩擦 阻尼器等。運些阻尼器在實際使用中還顯露出一些不足之處。比如，傳統(tǒng)摩擦阻尼器在運動 過程中正壓力和摩擦面系數(shù)保持不變，其滯回模型類似矩形，如果起滑力較小，耗能裝置的 作用較小，而過起滑力較大，裝置滑動位移較小，不能發(fā)揮耗能作用?，F(xiàn)有變摩擦阻尼器多 通過改變摩擦面系數(shù)，正壓力等方式改變摩擦力，構(gòu)造復雜且工藝難W控制。為了克服傳統(tǒng) 阻尼器的運個缺點，有必要開發(fā)一種能夠?qū)崿F(xiàn)阻尼力隨著滑動位移變化而變化的新型摩擦 阻尼器，保證達到期望的摩擦系數(shù)，并能實現(xiàn)在不同荷載作用下靈活設(shè)計W達到較好的耗 能效果。 【實用新型內(nèi)容】
[0003] 本實用新型提供了一種變摩擦耗能減震裝置，包括上蓋板1、滑動板2、下蓋板3、上 固定板4、下固定板6、摩擦材料層5、主預緊螺栓7、次預緊螺栓9、碟形彈黃8和墊條10等部 件，該耗能減震裝置通過上、下蓋板的曲線輪廓，產(chǎn)生隨位移增大而增大的摩擦力，在不同 振動響應(yīng)下都能發(fā)揮作用，具有減震效果明顯、結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡單等特點。
[0004] 本實用新型的技術(shù)方案如下：
[0005] 本實用新型提出一種新型變摩擦耗能減震裝置，包括上蓋板1、滑動板2、下蓋板3、 上固定板4、下固定板6、摩擦材料層5、主預緊螺栓7、次預緊螺栓9、碟形彈黃8和墊條10組 成，其中：滑動板2位于上蓋板1和下蓋板3之間，且能在上蓋板1和下蓋板3之間來回移動，滑 動板2底部的中間段和下蓋板3頂部的中間段之間設(shè)置有摩擦材料層5，滑動板2頂部的中間 段和上蓋板1底部的中間段設(shè)置有摩擦材料層5，形成摩擦面;滑動板2為長條形結(jié)構(gòu)，其長 度方向上開有滑動槽11，上蓋板1和下蓋板3的結(jié)構(gòu)相同，上蓋板1或下蓋板3與滑動板2之間 摩擦的部分的兩側(cè)開有曲線槽，所述曲線槽為偶次曲線方程的形狀;所述上蓋板1頂部設(shè)有 上固定板4,下蓋板3底部設(shè)有下固定板6,主預緊螺栓7和次預螺栓9分別對稱位于上固定板 4長度方向的兩側(cè)，主預緊螺栓7自上而下依次穿過上固定板4、上蓋板1、滑動槽11、下蓋板3 和下固定板6,將上固定板4、上蓋板1、滑動槽11、下蓋板3和下固定板6連接起來，主預緊螺 栓7和上固定板4或下固定板6連接處設(shè)置有碟形彈黃8;次預緊螺栓9自上而下依次穿過上 固定板4、上蓋板1、滑動槽11、下蓋板3和下固定板6,將上固定板4、上蓋板1、滑動槽11、下蓋 板3和下固定板6連接起來;次預緊螺栓9和上固定板4或下固定板6連接處設(shè)置有墊條10。
[0006] 本實用新型中，所述偶次曲線例如二次或四次曲線，W上蓋板或下蓋板的縱軸線為X 軸，橫軸線為y軸，工作段中屯、為原點，曲線方程的形式為
m、n、l為取決于摩擦力一位移關(guān)系的常數(shù)，可根據(jù)實際需要進行計算調(diào)節(jié)。
[0007] 本實用新型中，主預緊螺栓7和次預緊螺栓9的螺桿圓屯、均位于滑動槽11的中軸線 上。
[000引本實用新型中，上固定板4和下固定板6為兩個矩形板，寬度與上蓋板或下蓋板相 等，長度為上蓋板或下蓋板的工作段的長度，且和工作段區(qū)域上下對齊放置。
[0009] 本實用新型中，在上、下固定板和主預緊螺栓7的螺母之間設(shè)置碟形彈黃8,可W根 據(jù)實際情況方便地調(diào)節(jié)螺栓預緊力，通過上、下固定板保證了傳遞到上、下蓋板上的壓力均 勻，從而在蓋板工作段摩擦面施加可調(diào)節(jié)的均勻正壓力。
[0010] 本實用新型中，上蓋板1、下蓋板3的工作段輪廓為一關(guān)于蓋板軸線對稱的任意偶 次曲線的形狀，位移不同，滑動板2的摩擦面與上下蓋板的有效接觸面積不同。W二次和四次 曲線的工作段輪廓為例，W蓋板縱軸線為X軸，橫軸線為y軸，工作段中屯、為原點，曲線方程的 形式為
m、n、l為取決于摩擦力一位移關(guān)系的常數(shù)，可根據(jù) 所需的摩擦力一位移的關(guān)系計算得出。若所需的摩擦力一位移的關(guān)系為
，相應(yīng)的滯 回曲線參閱圖7，則蓋板工作段輪廓曲線的方程為
， 若所需的摩擦力一位移的關(guān)系為
，相應(yīng)的滯回曲線參閱圖8,則蓋板工作段輪 廓曲線的方程為
上述各式中，f為摩擦力，X為位移，a、b、c為根據(jù)所需自由設(shè)定的常數(shù)，為摩擦系數(shù)，P為摩擦 面正壓力，h為摩擦面寬度。類似的，可根據(jù)實際需要，推導出任意偶次曲線的蓋板工作段輪 廓。由于奇次曲線不關(guān)于y軸對稱，在風載或地震產(chǎn)生反復位移時起到的摩擦效果不同，故 不適用。該實用新型依靠摩擦面積的變化實現(xiàn)摩擦力的變化，從而在不同的荷載作用下均 具有良好的耗能減震性能。
[0011] 本實用新型中，滑動板2為與上下蓋板寬度相同的矩形板，僅在上、下表面的中間 部分粘有摩擦材料層5形成矩形摩擦面，其余不做處理，摩擦面應(yīng)稍高于表面其余部分，裝 置工作時，滑動板2只有摩擦面與上、下蓋板良好接觸，隨著位移增大，接觸面積增大，增強 了減震裝置的耗能能力。
[0012] 本實用新型中，主預緊螺栓7和次預緊螺栓9的螺桿圓屯、位于滑動槽11的中軸線 上，滑動板2可避開預緊螺栓，在上、下蓋板之間一定范圍內(nèi)自由滑動。
[0013] 本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)越性如下：
[0014] 1、本實用新型裝置構(gòu)造簡單、成本低廉、制造容易，適用于不同建筑物的抗風、抗 震領(lǐng)域。
[0015] 2、本實用新型通過將上、下蓋板的輪廓設(shè)置成二次或四次曲線W及可推廣的任 意偶次曲線，實現(xiàn)了摩擦面積隨位移變化而變化，從而產(chǎn)生了隨位移的變化而變化的摩擦 力，在中震情況下能有效減小層間剪力，在大震情況下能有效控制結(jié)構(gòu)位移，保證了裝置在 不同振動響應(yīng)下均能發(fā)揮良好的控制效果。
[0016] 3、本實用新型僅通過改變蓋板的輪廓形狀即實現(xiàn)了變摩擦的效果，相比于其他 阻尼器通過改變正壓力或摩擦系數(shù)來實現(xiàn)變摩擦的原理更為簡單可行，且性能更加穩(wěn)定。
[0017] 4、本實用新型可W根據(jù)預設(shè)的摩擦力一位移的函數(shù)關(guān)系推導出蓋板的輪廓曲 線，從而得到理想的摩擦力一位移曲線。相比于其他變摩擦阻尼器具有的折線形摩擦力一 位移曲線，采用二次或四次函數(shù)關(guān)系在結(jié)構(gòu)的振動分析計算中更簡單方便；同時滯回曲線 飽滿，耗能能力強。
[0018] 5、本實用新型適用范圍廣，可根據(jù)不同的設(shè)計需要靈活地改變裝置的形式，從而 在各種復雜的情況下均具有良好的耗能效果。
【附圖說明】
[0019] 圖1是本實用新型實施例的試驗裝置的主視圖；
[0020] 圖2是本實用新型實施例的試驗裝置的俯視圖；
[0021 ]圖3是本實用新型實施例的試驗裝置的側(cè)視圖；
[0022] 圖4是上、下蓋板俯視圖；
[0023] 圖5是滑動板俯視圖；
[0024] 圖6是上、下固定板俯視圖；
[0025] 圖7是二次滯回曲線圖；
[0026] 圖8是四次滯回曲線圖；
[0027] 圖中標號：1為上蓋板，2為滑動板，3為下蓋板，4為上固定板，5為摩擦材料層，6為 下固定板，7為主預緊螺栓，8為碟形彈黃，9為次預緊螺栓，10為墊條，11為滑動槽，12為固定 孔，13為連接孔。
【具體實施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖和實施作進一步說明，但不作為對本實用新型的限定。
[0029] 實施例1:請參閱圖1、圖2、圖3、圖4是本實用新型試驗裝置整體結(jié)構(gòu)各個方向視圖 示意圖。
[0030] 本實用新型實施例1為一種平板式變摩擦阻尼器，由上蓋板1、滑動板2、下蓋板3W 及放置在上、下蓋板之間或外側(cè)的其它部件組成，其中位于中間的為滑動板2,分居在滑動 板2兩側(cè)的為上蓋板1和下蓋板3。上蓋板1上表面安置上固定板4,下蓋板3下表面安置下固 定板6。
[0031] 具體的，請參閱圖1、圖2、圖3、圖4、圖6所示，上蓋板1、下蓋板3W及上固定板4、下 固定板6均留有兩排固定孔12,滑動板2預留有滑動槽11，在上蓋板1和下蓋板3的次預緊螺 栓9下放置橫向墊條10,上蓋板1和下蓋板3通過次預緊螺栓9穿過兩排固定孔12進行連接， 在上固定板4和下固定板6的主預緊螺栓7下放置碟形彈黃8,上固定板4和下固定板6通過主 預緊螺栓7穿過兩排固定孔12進行連接。
[0032] 如圖2和圖5所示，滑動板2中部留有兩條滑動槽11，滑動槽11寬度稍大于主預緊螺 栓螺桿寬度，滑動板2可沿著滑動槽11在上、下蓋板之間縱向運動，滑動槽11同時用于限制 滑動板2的移動范圍，固定孔12作為上蓋板1和下蓋板3通過主預緊螺栓7和次預緊螺栓9連 接的通道。
[0033] 如圖1、圖3和圖5所示，上、下蓋板的內(nèi)表面和滑動板2的上、下表面中間區(qū)域相接 觸的部位粘有摩擦材料7形成摩擦面，在滑動板2移動過程中摩擦耗能。
[0034] 如圖2、圖4、圖5所示，上蓋板1、下蓋板3-端預留兩個連接孔13,滑動板2另一端亦 預留兩個連接孔13,上、下蓋板的一端與滑動板2的另一端通過連接孔13與建筑物或構(gòu)筑物 的構(gòu)件連接固定。
[0035] 本實用新型的工作過程如下：將本實用新型通過連接孔13與結(jié)構(gòu)的構(gòu)件（如結(jié)構(gòu) 柱)相連接或安裝在剪力墻內(nèi)，地震、風等動力荷載作用時，與結(jié)構(gòu)相連接的上蓋板1和下蓋 板3便與滑動板2產(chǎn)生相對運動。相對運動的位移不同，摩擦材料層5的有效解除面積不同； 結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)(如位移、速度、加速度)越大，相對位移越大，摩擦材料層5的有效接觸面積 越大，提供的摩擦力越大，因而消耗的能量越多，從而有效地降低了結(jié)構(gòu)在地震、風等動力 荷載作用下的響應(yīng)。
[0036] 上述的對實施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本實 用新型。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可W容易地對運些實施例做出各種修改，并把在此說 明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本實用新型不限于運 里的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實用新型的掲示，對于本實用新型做出的改進和修改 都應(yīng)該在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種變摩擦耗能減震裝置，包括上蓋板（1)、滑動板(2)、下蓋板(3)、上固定板(4)、下 固定板(6)、摩擦材料層（5)、主預緊螺栓(7)、次預緊螺栓(9)、碟形彈簧(8)和墊條（10)組 成，其特征在于：滑動板（2)位于上蓋板（1)和下蓋板（3)之間，且能在上蓋板（1)和下蓋板 (3)之間來回移動，滑動板(2)底部的中間段和下蓋板(3)頂部的中間段之間設(shè)置有摩擦材 料層(5)，滑動板(2)頂部的中間段和上蓋板（1)底部的中間段設(shè)置有摩擦材料層(5)，形成 摩擦面;滑動板(2)為長條形結(jié)構(gòu)，其長度方向上開有滑動槽（11)，上蓋板（1)和下蓋板(3) 的結(jié)構(gòu)相同，上蓋板(1)或下蓋板(3)與滑動板(2)之間摩擦的部分的兩側(cè)開有曲線槽，所述 曲線槽為偶次曲線方程的形狀;上蓋板（1)和下蓋板(3)兩側(cè)開有曲線槽的部分為工作段， 其余部分僅作連接、固定之用;所述上蓋板（1)頂部設(shè)有上固定板(4)，下蓋板(3)底部設(shè)有 下固定板(6)，主預緊螺栓(7)和次預螺栓(9)分別對稱位于上固定板(4)長度方向的兩側(cè)， 主預緊螺栓(7)自上而下依次穿過上固定板(4)、上蓋板（1)、滑動槽（11)、下蓋板(3)和下固 定板(6)，將上固定板(4)、上蓋板（1)、滑動槽（11)、下蓋板(3)和下固定板(6)連接起來，主 預緊螺栓(7)和上固定板(4)或下固定板(6)連接處設(shè)置有碟形彈簧(8);次預緊螺栓(9)自 上而下依次穿過上固定板(4)、上蓋板（1)、滑動槽（11)、下蓋板(3)和下固定板(6)，將上固 定板(4)、上蓋板(1)、滑動槽（11)、下蓋板(3)和下固定板(6)連接起來;次預緊螺栓(9)和上 固定板(4)或下固定板(6)連接處設(shè)置有墊條(10)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變摩擦耗能減震裝置，其特征在于:所述偶次曲線例如二次或 四次曲線，以上蓋板或下蓋板的縱軸線為X軸，橫軸線為y軸，工作段中心為原點，曲線方程 的形式為或，m、n、l為取決于摩擦力一位移關(guān)系的常數(shù)，根據(jù)實際需要進行計算調(diào)節(jié)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變摩擦耗能減震裝置，其特征在于：主預緊螺栓(7)和次預緊 螺栓(9)的螺桿圓心均位于滑動槽(11)的中軸線上。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變摩擦耗能減震裝置，其特征在于：上固定板(4)和下固定板 (6)為兩個矩形板，寬度與上蓋板或下蓋板相等，長度為上蓋板或下蓋板的工作段的長度， 且和工作段區(qū)域上下對齊放置。
【文檔編號】F16F15/04GK205639451SQ201620268738
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年4月5日
【發(fā)明人】王琨, 趙志鵬, 李俊衛(wèi), 張瑞甫
【申請人】同濟大學