[发明专利]一种摩擦力可变阻尼器

说明书

技术领域

本发明涉及一种阻尼器，尤其是一种摩擦力可变阻尼器，主要用于结构和设备的抗风、抗震领域，也可与隔震装置、TMD等联合使用改善其控制效果。

背景技术

为了减轻结构和设备的风振、地震响应，可以在结构和设备上布置耗能减振装置耗散能量，达到减小结构响应的目的。耗能减振装置按其耗能机理可以分为四类：粘弹性阻尼器、粘滞阻尼器、金属阻尼器和摩擦阻尼器。其中摩擦阻尼器结构简单，造价低廉，容易维护，更适合推广应用。但其滞回模型大都类似矩形，即存在一个临界值（起滑力），当荷载超过该值以后，装置开始滑动，滑动时其刚度变为0，摩擦力大小不变。摩擦阻尼器的滞回特性使其控制效果随外荷载大小而变化。另外，由于强的非线性，使得阻尼器的分析和设计较线性阻尼器困难。为了克服常摩擦阻尼器的这个缺点，李宏男等发明了半主动压电摩擦阻尼器（公开号为CN1594775A）,通过改变正压力大小改变摩擦力，但装置复杂，需要一定的能源，实现起来有一定难度。

此外，为了克服常摩擦阻尼器只能提供不变的摩擦力的缺点，申请人曾申请了专利《板式变摩擦阻尼器》，该发明的基本思路是：滑动摩擦块滑动过程中正压力大小不变，将矩形的摩擦面等分为3份，中间摩擦面摩擦系数小，两边摩擦面摩擦系数大。摩擦块静止时，与中间摩擦面接触，摩擦块开始滑动时，从摩擦系数小的中间摩擦面滑向摩擦系数大的两边摩擦面，随着位移的增大，滑块所接触的大摩擦系数面积增大，摩擦力随之增大。在具体的实施方案中，中间小摩擦系数区域安装滚珠（滚针）或者涂特氟隆涂层，后来的试验证明，这两种方案的阻尼器启动摩擦力较大，摩擦力可调范围较小。另外，由于摩擦块是整体，摩擦面上微小的不平整就会导致正压力在不同的摩擦区域分布不均匀，使阻尼器的实际力-位移曲线与理论位移曲线存在差异，效果不理想。

发明内容

基于上述问题，本发明提出了一种摩擦力可变阻尼器。用以解决常规摩擦阻尼器摩擦力大小不可变及受力不均匀的技术问题。

本发明的技术方案如下：

一种摩擦力可变阻尼器，包括上摩擦板、下摩擦板以及中间的滑动板，横断面呈“凹”字形的上、下摩擦板以及中间的滑动板通过预紧螺栓紧压在一起；所述预紧螺栓的螺帽与上摩擦板或下摩擦板间还压缩有一碟形弹簧；其特征在于：所述的中间的滑动板一端设置有若干组小摩擦块，每组小摩擦块包含滑动板两侧的上、下两个小摩擦块，小摩擦块和滑动板之间设置有弹性元件；所述滑动板两边沿滑动方向安装有带螺杆轴承；所述带螺杆轴承可沿上、下摩擦板两侧凸起部分内壁滚动；所述上、下摩擦板均由三层叠合而成，最外层中间设置有凹槽，凹槽内放置滚珠；中间层是一块平板，置于最外层中的滚珠上，可以相对于最外层移动；最上层沿滑动方向分成5份，从中间向两边对称布置，分别为正中的1号摩擦面，相邻的2号摩擦面和两边上的3号摩擦面；所述1号摩擦面是由最上层中间的长方形孔洞内设置的滚针排构成的滚动摩擦面；所述滚针排的上、下接触面分别是小摩擦块和中间层；所述1号摩擦面、2号摩擦面以及3号摩擦面的摩擦系数依次增大；所述最外层和最上层端部凸起通过螺栓固定安装成一整体。

进一步地，所述小摩擦块沿滑动板滑动方向排列，且与滑动板在滑动方向不发生相对位移；所述滑动板带小圆柱，插在小摩擦块对应的孔中。

进一步地，所述1号摩擦面的摩擦系数为0.005。

进一步地，所述滚珠设置保持架，并且保持架与摩擦板外层固定。

进一步地，所述中间层与滚珠接触的面设置弧形凹槽，对其运动起导向作用。

进一步地，所述滚针排设置有保持架，并且保持架与摩擦板最上层固定。

进一步地，所述摩擦力可变阻尼器的上摩擦板与建筑结构相连，中间滑动板与TMD的质量块相连。

本发明的工作原理为：当阻尼器位移为零时，滑动板上的小摩擦块位于摩擦面中间1号摩擦面，小摩擦块与滚针排顶面接触，由于滚针排相对于其上、下接触面均不固定，阻尼器滑动只需克服滚动摩擦，阻尼器起滑力很小；当阻尼器位移增大，小摩擦块与2号摩擦面接触面积逐渐加大，摩擦力逐渐增大；当阻尼器位移大到一定限度，小摩擦块与3号摩擦面接触，由于3号摩擦面摩擦系数很大，从而实现快速平稳制动。

有益效果：

1．本发明摩擦力随位移增大而增大，具有限位功能。可以用于结构和设备的抗风、抗震，与TMD、隔震系统联合使用时，可以大大提高系统的隔震、减震效果，使系统在小荷载下及时启动，发挥作用；在大荷载下保证减震效果的同时限制系统的过大位移。