[实用新型]一种变刚度摩擦阻尼器

说明书

技术领域

本实用新型涉及阻尼器，更具体地说，涉及一种变刚度摩擦阻尼器。

背景技术

用于结构振动控制的摩擦阻尼器通过一对或多对摩擦面间的相对滑动产生摩擦力而耗散振动能量，达到减小结构位移或加速度等动力反应的目的。摩擦面发生滑移前，摩擦阻尼器的初始刚度较大，当产生滑移后，摩擦力一般保持为常数，即其力-位移关系滞回曲线一般为矩形。

当结构遭受中小地震作用时，通过安装摩擦阻尼器可以提供摩擦阻尼，可以减小结构加速度和位移。在中小地震下，若向结构附加过大刚度，可能引起加速度反应的上升，以及引起结构层间剪力上升，进而导致室内加速度相关的设备的破坏。

当结构遭受大地震作用时，主体结构可能发生屈服导致结构体系整体刚度降低，此时结构层间位移对刚度较敏感，结构整体刚度过低可能引起过大层间位移，继而导致结构层破坏等失效模式。

即结构遭受中小地震和大地震时，有不同的控制目标，因而对附加阻尼和附加刚度有不同的需求，现有的阻尼器无法满足该需求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种在小变形时提供摩擦阻尼耗能，在大变形时还可以提供附加刚度的变刚度摩擦阻尼器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种变刚度摩擦阻尼器，包括套筒、阶梯轴和摩擦环，所述阶梯轴包括第一滑动部和第二滑动部，所述第一滑动部的直径小于第二滑动部的直径，所述第二滑动部位于所述套筒内部，所述第一滑动部伸出所述套筒；所述套筒内部的两端设有第一弹簧和第二弹簧，所述第一弹簧套在所述第一滑动部外侧，所述第一弹簧和第二弹簧分设在所述第二滑动部的两侧，所述摩擦环固定在所述第二滑动部上，所述摩擦环与所述套筒的内壁接触。

在本实用新型所述的变刚度摩擦阻尼器中，所述摩擦环与所述套筒过盈配合。

在本实用新型所述的变刚度摩擦阻尼器中，所述第二滑动部的两端设有橡胶垫。

实施本实用新型的变刚度摩擦阻尼器，具有以下有益效果：

1、摩擦环在套筒内沿轴向运动，摩擦环与套筒的接触面产生摩擦力，用于耗散振动能量。发生大变形时，第二滑动部位移较大，第二滑动部与第一弹簧或第二弹簧接触，第一弹簧或第二弹簧产生轴向弹性回复力，此时摩擦阻尼器的力为摩擦力与弹力的合力。本实用新型在提供摩擦耗能减震作用的同时，还可以在大变形时向结构提供附加刚度，防止结构塑性变形过大，还可减小主体结构的残余变形。

2、本实用新型阻尼器的附加刚度仅在大变形时启动，避免中小震时结构刚度过大引起地震作用力增加。

3、本实用新型阻尼器构造简单，制作方便，实用经济。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型变刚度摩擦阻尼器的结构示意图；

图2是图1中的I-I剖视图；

图3是变刚度摩擦阻尼器的滞回曲线。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1、图2所示，本实用新型变刚度摩擦阻尼器包括套筒1、阶梯轴、第一弹簧5、第二弹簧6和摩擦环2。

套筒1为空心的圆柱体，阶梯轴可在套筒1内滑动。阶梯轴进一步包括第一滑动部3和第二滑动部4，第一滑动部3的直径小于第二滑动部4的直径。第二滑动部4位于套筒1内部，第一滑动部3伸出套筒1。

套筒1的内部设有第一弹簧5和第二弹簧6，第一弹簧5和第二弹簧6分别固定在套筒1的两端，本实施例中通过焊接方式固定。第一弹簧5套在第一滑动部3外侧，第一弹簧5和第二弹簧6分设在第二滑动部4的两侧，当阶梯轴的位移较大时，第二滑动部4与第一弹簧5或第二弹簧6接触，第一弹簧5或第二弹簧6被压缩。第一弹簧5和第二弹簧6与第二滑动部4端面的初始距离根据结构设计需要设定。第一滑动部3从第一弹簧5中间穿过，套筒1、摩擦环2、第一滑动部3、第二滑动部4、第一弹簧5和第二弹簧6轴线保持一致。

摩擦环2固定在第二滑动部4上，摩擦环2与套筒1的内壁接触。本实施例中的摩擦环2为圆柱体，套筒1的内径稍小于摩擦环2的外径，摩擦环2与套筒1为过盈配合，摩擦环2安装进套筒1后，摩擦环2与套筒1间存在初始径向压力。

进一步的，第二滑动部4的两端设有橡胶垫7，本实施例中橡胶垫7粘贴在第二滑动部4的表面。通过设置橡胶垫7可以减小第二滑动部4与第一弹簧5和第二弹簧6接触时的碰撞噪音。