自復(fù)位型壓電半主動(dòng)摩擦阻尼器的制造方法
【專利摘要】自復(fù)位型壓電半主動(dòng)摩擦阻尼器，包括由頂蓋和小箱組成的外殼，還包括套筒，套筒的一端置于小箱底面上的底座上，另一端設(shè)置在頂蓋底面下的頂座且與頂座間留有一定空隙，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器放置于套筒中，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的導(dǎo)線通過(guò)套筒側(cè)面的小槽及小箱側(cè)壁上狹長(zhǎng)的孔槽伸出到阻尼器外與外接電源連接，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的兩端均設(shè)置有墊片，擋板用固定螺釘固定于小箱側(cè)壁，預(yù)壓力通過(guò)頂蓋上的預(yù)緊螺釘施加，平衡拉桿穿過(guò)擋板與套筒側(cè)壁連接，連接拉桿通過(guò)六角螺母固定于小箱側(cè)壁，作動(dòng)拉桿穿過(guò)小箱側(cè)壁與套筒連接，復(fù)位彈簧分別置于平衡拉桿和作動(dòng)拉桿上，該發(fā)明控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器性能穩(wěn)定，預(yù)壓力施加方便，輸入能量小而出力大，并且活塞可以自復(fù)位。
【專利說(shuō)明】自復(fù)位型壓電半主動(dòng)摩擦阻尼器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型主要服務(wù)于抗震【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種自復(fù)位型壓電半主動(dòng)摩擦阻尼器。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)抗震體系主要是從結(jié)構(gòu)自身出發(fā)，通過(guò)加大構(gòu)件截面尺寸，提高構(gòu)件材料強(qiáng)度來(lái)增加結(jié)構(gòu)的剛度，或者依靠某些附加構(gòu)件的破壞來(lái)消耗和儲(chǔ)存能量，從而達(dá)到提高抵御地震作用的能力，這種做法既增加了經(jīng)濟(jì)投入，抗震效果也不是很理想。
[0003]普通摩擦阻尼器一般是基于被動(dòng)控制進(jìn)行消能減震。為大震作用下設(shè)置的普通摩擦阻尼器，在小震作用下由于力較小，活塞不能滑動(dòng)，所以不能起到耗能減震作用；反之，小震作用下的摩擦阻尼器，在大震作用下減震能力不夠，也達(dá)不到預(yù)想的結(jié)果；由于沒有復(fù)位功能，不能循環(huán)使用，每次地震后都需重新調(diào)節(jié)或更換，從而也增加了經(jīng)濟(jì)成本和工作的復(fù)雜性。
[0004]自復(fù)位型壓電半主動(dòng)摩擦阻尼器基于壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的逆壓電效應(yīng)，通過(guò)施加電壓使壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生形變，從而改變摩擦接觸面上的正壓力來(lái)實(shí)時(shí)改變阻尼器的摩擦力，達(dá)到對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行半主動(dòng)控制的目的。基于彈簧的復(fù)位功能，阻尼器可以多次循環(huán)使用，從而達(dá)到高效和經(jīng)濟(jì)的效果。
[0005]我國(guó)專利號(hào)為CN 101250909A的專利公布了一種壓電摩擦智能阻尼器，但預(yù)壓力施加不方便；其次，沒有采取更有效的措施保護(hù)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器易側(cè)向受力發(fā)生剪切破壞；同時(shí)，初始預(yù)壓力與壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器施加壓力不是疊加的關(guān)系，出力效果不理想。
[0006]專利號(hào)為ZL 2012 2 0633674.1的專利公布了一種壓電半主動(dòng)摩擦耗能器，雖然對(duì)上述阻尼器有了大的改進(jìn)，但沒有考慮活塞滑動(dòng)時(shí)，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的導(dǎo)線處理問(wèn)題，且沒有復(fù)位功能，無(wú)法循環(huán)使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服上述的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種自復(fù)位型壓電半主動(dòng)摩擦阻尼器，具有自復(fù)位，重量輕，控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，輸入能量小而出力大等特點(diǎn)。
[0008]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:
[0009]自復(fù)位型壓電半主動(dòng)摩擦阻尼器，包括由頂蓋6和小箱10組成的外殼，其特征在于，還包括套筒4，套筒4的一端設(shè)置在位于小箱10底面上的底座7上，另一端設(shè)置在頂蓋6底面下的頂座8下方且與頂座8間留有一定空隙，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器3設(shè)置于套筒4中，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器3的兩端均設(shè)有墊片2，頂蓋6上設(shè)置有用于施加預(yù)壓力的預(yù)緊螺釘1，位于小箱10 —側(cè)的平衡拉桿12穿過(guò)擋板11與套筒4的側(cè)壁連接，連接拉桿9通過(guò)六角螺母15固定于小箱10的該側(cè)側(cè)壁，位于小箱10另一側(cè)的作動(dòng)拉桿5穿過(guò)小箱10側(cè)壁與套筒4的側(cè)壁連接，平衡拉桿12和作動(dòng)拉桿5上均設(shè)置有復(fù)位彈簧13。[0010]所述小箱10左右兩側(cè)側(cè)壁各有一條狹長(zhǎng)孔槽以及用來(lái)固定擋板11的固定螺釘。[0011 ] 所述套筒4的數(shù)量有多個(gè)，平衡拉桿12和作動(dòng)拉桿5分別與兩端的套筒4的側(cè)壁連接。
[0012]所述擋板11中間留有圓形孔洞以使平衡拉桿12穿過(guò)，同時(shí)用來(lái)限制復(fù)位彈簧13的位置和改變阻尼器的量程。
[0013]所述復(fù)位彈簧13長(zhǎng)度比阻尼器量程略長(zhǎng)。
[0014]所述平衡拉桿12的軸線方向與套筒4軸線方向垂直。
[0015]所述套筒4內(nèi)部為圓形通道，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器3與套筒4的內(nèi)側(cè)壁間留有空隙。
[0016]所述墊片2置于套筒4中壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器3的上下端部并與頂座8和底座7接觸。
[0017]所述平衡拉桿12、頂座8、底座7、墊片2以及套筒4構(gòu)成阻尼器的活塞機(jī)構(gòu)，該活塞機(jī)構(gòu)的高度略高于外殼凈高，從而可以通過(guò)調(diào)節(jié)頂蓋6上的預(yù)緊螺釘I使得活塞機(jī)構(gòu)與外殼間產(chǎn)生預(yù)壓力，得到所需的摩擦力。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:
[0019]1，小箱側(cè)壁上留有狹長(zhǎng)孔洞，在活塞滑動(dòng)時(shí)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的導(dǎo)線跟著一起滑動(dòng)，避免了導(dǎo)線被拉斷的風(fēng)險(xiǎn)。
[0020]2，活塞具有復(fù)位功能，可以在地震中多次循環(huán)使用。
[0021]3，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器受到套筒的保護(hù)，不易發(fā)生剪切破壞。
[0022]4，阻尼器輸入能量小而出力效果好，因?yàn)閴弘娞沾沈?qū)動(dòng)器剛度大，且墊片使壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器端部受力均勻，約束效果更好。
[0023]5，控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，通過(guò)簡(jiǎn)單調(diào)整預(yù)緊螺釘即可達(dá)到所需的預(yù)壓力，且與壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的壓力是疊加的關(guān)系。
[0024]6，平衡拉桿穿過(guò)擋板滑動(dòng)左右自由滑動(dòng)，保證了阻尼器活塞的受力方向與小箱外殼的水平軸線平行。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本實(shí)用新型阻尼器總剖面圖。
[0026]圖2為本實(shí)用新型阻尼器俯視圖。
【具體實(shí)施方式】:
[0027]下面通過(guò)附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0028]如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型是一種自復(fù)位型壓電半主動(dòng)摩擦阻尼器，外殼由頂蓋6和小箱10組成；頂蓋6與小箱10底面的內(nèi)表面貼有耐磨碳纖維摩阻材料，頂蓋6的下表面設(shè)置頂座8，小箱10底面上設(shè)置底座7 ;在兩槽型支座中間放置多個(gè)并列的套筒4 ;套筒內(nèi)放置壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器3，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器3兩端各設(shè)有墊片2，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器3的電源線由套筒4外壁開的小槽導(dǎo)出，并通過(guò)小箱10側(cè)壁上的孔洞與外部電源連接；擋板11用固定螺釘14固定于小箱10的側(cè)壁；預(yù)壓力通過(guò)頂蓋6上的預(yù)緊螺釘I施加；平衡拉桿12通過(guò)限位擋板11固定于左側(cè)套筒4的外壁上，連接拉桿9固定于小箱10的左側(cè)壁上，作動(dòng)拉桿穿過(guò)小箱10側(cè)壁與右側(cè)套筒4連接，復(fù)位彈簧13分別設(shè)置于平衡拉桿12和作動(dòng)拉桿5上。頂座8、底座7、墊片2以及套筒4構(gòu)成活塞機(jī)構(gòu)，該活塞機(jī)構(gòu)的高度略高于外殼凈高。[0029]該阻尼器既可以作為被動(dòng)摩擦阻尼器，也可以作為智能變摩擦阻尼器。該阻尼器可以根據(jù)結(jié)構(gòu)所需的最大阻尼力的大小選取不同數(shù)量的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器。其原理是地震時(shí)，作動(dòng)拉桿受到結(jié)構(gòu)的作用帶動(dòng)活塞機(jī)構(gòu)沿著外殼進(jìn)行滑動(dòng)，通過(guò)摩擦來(lái)耗能減震，同時(shí)由于彈簧的復(fù)位功能，該阻尼器在一次地震后，仍可恢復(fù)到最初位置，不需調(diào)節(jié)或更換下次地震仍可使用。
[0030]當(dāng)其作為被動(dòng)摩擦阻尼器時(shí)，因?yàn)榛钊麢C(jī)構(gòu)的高度略高于外殼的凈高，所以可以通過(guò)調(diào)節(jié)頂蓋6上的預(yù)緊螺釘來(lái)使得活塞與外殼間產(chǎn)生預(yù)壓力，從而達(dá)到地震時(shí)結(jié)構(gòu)所需的最大摩阻力。
[0031]當(dāng)其作為智能變摩擦阻尼器時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)獲得結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)狀態(tài)時(shí)，通過(guò)智能控制算法分析出需要輸出多大的阻尼力，通過(guò)控制施加電壓的大小來(lái)改變活塞與阻尼器外殼的正壓力，從而得到所需的摩擦力。
【權(quán)利要求】
1.自復(fù)位型壓電半主動(dòng)摩擦阻尼器，包括由頂蓋(6)和小箱(10)組成的外殼，其特征在于，還包括套筒(4)，套筒(4)的一端設(shè)置在位于小箱(10)底面上的底座(7)上，另一端設(shè)置在頂蓋(6)底面下的頂座(8)下方且與頂座(8)間留有一定空隙，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器(3)設(shè)置于套筒(4)中，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器(3)的兩端均設(shè)有墊片(2)，頂蓋(6)上設(shè)置有用于施加預(yù)壓力的預(yù)緊螺釘(1)，位于小箱(10) —側(cè)的平衡拉桿(12)穿過(guò)擋板(11)與套筒(4)的側(cè)壁連接，連接拉桿(9)通過(guò)六角螺母(15)固定于小箱(10)的該側(cè)側(cè)壁，位于小箱(10)另一側(cè)的作動(dòng)拉桿(5)穿過(guò)小箱(10)側(cè)壁與套筒(4)的側(cè)壁連接，平衡拉桿(12)和作動(dòng)拉桿(5)上均設(shè)置有復(fù)位彈簧(13)。
2.按照權(quán)利要求1所述自復(fù)位型壓電半主動(dòng)摩擦阻尼器，其特征在于，所述小箱(10)左右兩側(cè)側(cè)壁各有一條狹長(zhǎng)孔槽以及用來(lái)固定擋板(11)的固定螺釘。
3.按照權(quán)利要求1所述自復(fù)位型壓電半主動(dòng)摩擦阻尼器，其特征在于，所述套筒(4)的數(shù)量有多個(gè)，平衡拉桿(12)和作動(dòng)拉桿(5)分別與兩端的套筒(4)的側(cè)壁連接。
4.按照權(quán)利要求1所述自復(fù)位型壓電半主動(dòng)摩擦阻尼器，其特征在于，所述擋板(11)中間留有圓形孔洞以使平衡拉桿(12)穿過(guò)，同時(shí)用來(lái)限制復(fù)位彈簧(13)的位置和改變阻尼器的量程。
5.按照權(quán)利要求1或4所述自復(fù)位型壓電半主動(dòng)摩擦阻尼器，其特征在于，所述復(fù)位彈簧(13 )長(zhǎng)度比阻尼器量程略長(zhǎng)。
6.按照權(quán)利要求5所述自復(fù)位型壓電半主動(dòng)摩擦阻尼器，其特征在于，所述平衡拉桿(12)的軸線方向與套筒(4)軸線方向垂直。
7.按照權(quán)利要求1所述自復(fù)位型壓電半主動(dòng)摩擦阻尼器，其特征在于，所述套筒(4)內(nèi)部為圓形通道，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器(3)與套筒(4)的內(nèi)側(cè)壁間留有空隙。
8.按照權(quán)利要求1所述自復(fù)位型壓電半主動(dòng)摩擦阻尼器，其特征在于，所述墊片(2)置于套筒(4)中壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器(3)的上下端部并與頂座(8)和底座(7)接觸。
9.按照權(quán)利要求1所述自復(fù)位型壓電半主動(dòng)摩擦阻尼器，其特征在于，所述平衡拉桿(12)、頂座(8)、底座(7)、墊片(2)以及套筒(4)構(gòu)成阻尼器的活塞機(jī)構(gòu)，該活塞機(jī)構(gòu)的高度略高于外殼凈高，從而可以通過(guò)調(diào)節(jié)頂蓋(6)上的預(yù)緊螺釘(I)使得活塞機(jī)構(gòu)與外殼間產(chǎn)生預(yù)壓力，得到所需的摩擦力。
【文檔編號(hào)】E04B1/98GK203594125SQ201320602600
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】朱軍強(qiáng), 王社良, 朱熹育, 展猛, 趙歆冬 申請(qǐng)人:西安建筑科技大學(xué)