本發(fā)明涉及減震裝置，特別是涉及采用圓柱形螺旋壓縮彈簧的阻尼器。

背景技術(shù)：

阻尼器是一種以提供運(yùn)動的阻力來耗減運(yùn)動能量的減震裝置。利用阻尼器來耗能減震是一種被廣泛應(yīng)用于航天、航空、軍工、槍炮以及汽車等行業(yè)的傳統(tǒng)技術(shù)。自二十世紀(jì)七十年代以來，人們開始逐步的把利用阻尼器耗能減震的技術(shù)應(yīng)用到建筑、橋梁、鐵路等結(jié)構(gòu)工程中。而螺旋彈簧阻尼器以其抗沖擊能力高、成本低、減震效果好的特性被廣泛應(yīng)用于各種建筑的抗震結(jié)構(gòu)中。

人們對于建筑物尤其是高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)追求一種“抗”與“耗”相結(jié)合的綜合的抗震性能，即在弱風(fēng)振和小地震的作用下抗震結(jié)構(gòu)能為建筑物主體提供額外的附加剛度來抵抗外部載荷的作用，保持主體結(jié)構(gòu)的完整性，避免結(jié)構(gòu)主體出現(xiàn)內(nèi)部損傷，而在強(qiáng)風(fēng)振和大地震的作用下抗震結(jié)構(gòu)則開始屈服變形，通過抗震結(jié)構(gòu)中的阻尼器的阻尼作用來耗散外部能量，使結(jié)構(gòu)主體在強(qiáng)風(fēng)振和大地震中不至于被嚴(yán)重破壞甚至倒塌，保證人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。這便要求應(yīng)用于抗震結(jié)構(gòu)在外部弱載荷的作用下能保持剛性，不發(fā)生變形；在外部強(qiáng)載荷的作用下則能變形耗能。然而現(xiàn)有的彈簧阻尼器還無法滿足上述抗震需求，任何彈簧阻尼器在外部載荷的作用下均會產(chǎn)生或多或少的彈性變形。因此上述人們所追求的建筑物抗震結(jié)構(gòu)的性能是很難實(shí)現(xiàn)的。

授權(quán)公告號為CN 204081122 U的實(shí)用新型專利申請公開了一種建筑用抗風(fēng)減震彈簧阻尼器，該阻尼器將導(dǎo)向套內(nèi)的兩只彈性體(即兩只螺旋彈簧)分別固接在中心軸上的中間限制組件上，當(dāng)阻尼器受拉或受壓時(shí)，其中一個(gè)彈性體受拉，另一彈性體受壓，從而實(shí)現(xiàn)抗風(fēng)減震。但是，該實(shí)用新型專利明顯存在下述缺點(diǎn)：1、需要兩只螺旋彈簧，整個(gè)阻尼器的長度較長，不適合在距離較小的空間安裝；2、在工藝上很難甚至不可能保證兩只彈簧的剛度(包括拉伸剛度和壓縮剛度)相等，因此風(fēng)向不同減震效果即不同；3、無法改變阻尼器的早期剛度，達(dá)到預(yù)設(shè)抗風(fēng)級別，降低減震成本的目的；4、一只螺旋彈簧同時(shí)在拉伸與壓縮兩種狀態(tài)下工作，現(xiàn)有彈簧的金屬材料和生產(chǎn)工藝很難滿足要求，只能通過縮小螺旋彈簧的彈性變形范圍來實(shí)現(xiàn)拉伸與壓縮兩種工作狀態(tài)，這顯然會造成資源浪費(fèi)。

公開號為CN 102409777A的專利申請公開了“一種結(jié)構(gòu)三維隔震和抗傾覆裝置”，該裝置包括疊層橡膠隔震支座和設(shè)在疊層橡膠隔震支座下部的由螺旋壓縮彈簧構(gòu)成的彈簧隔震支座，其中彈簧隔震支座主要用于隔離豎向地震波；但是由于豎向地震波為雙向的，而該發(fā)明中的彈簧隔震支座僅能壓縮變形耗能；因此該裝置無法隔離地震中地表瞬間向下移動的負(fù)向波。此外，該裝置還存在無法改變阻尼器的剛度，達(dá)到預(yù)設(shè)抗震烈度，降低減震成本的目的。

公開號為CN101457553A的發(fā)明專利申請公開了一種“彈簧剛度可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器”，該減振器是一種復(fù)合阻尼器，通過改變質(zhì)量塊的厚度改變其特征頻率，通過改變粘滯阻尼器的工作介質(zhì)的流量改變其阻尼比，通過改變彈簧的有效工作長度改變其剛度，其中改變彈簧的有效工作長度的手段有三種，一是采用固化材料將彈簧位于固化筒內(nèi)的一段固化，二是往螺旋彈簧的中心孔內(nèi)塞入約束塊，二者過盈配合，使與約束塊接觸的一段彈簧失效，三是在約束塊表面設(shè)置螺旋狀凸起，將螺旋狀凸起卡在彈簧絲之間，使彈簧絲之間卡有螺旋狀凸起的一段彈簧失效。由此可見，該專利申請方案中的彈簧雖然可改變剛度，但所述的彈簧不僅有效工作長度明顯縮短，而且只能壓縮耗能減振，不能拉伸耗能減振。另外，通過改變彈簧有效工作長度的方式來改變彈簧的剛度，調(diào)節(jié)范圍受彈簧自身材質(zhì)和形狀的約束，調(diào)節(jié)范圍十分有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種拉桿導(dǎo)向式螺旋彈簧阻尼器，該阻尼器不僅保持了彈簧的有效工作長度，而且既可壓縮耗能減振，又可拉伸耗能減振。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是：

一種拉桿導(dǎo)向式螺旋彈簧阻尼器，該阻尼器包括兩塊端板，所述的兩塊端板之間設(shè)有圓柱形螺旋壓縮彈簧；其特征在于，

所述的兩塊端板之間還設(shè)有反壓裝置，該反壓裝置包括數(shù)量分別至少為三根的兩組預(yù)壓拉桿、兩塊浮動壓板和數(shù)量為所述兩組預(yù)壓拉桿數(shù)量之和的限位元件，其中，

所述的兩塊浮動壓板分別設(shè)在一塊端板與圓柱形螺旋壓縮彈簧之間；

所述的兩組預(yù)壓拉桿分別與所述圓柱形螺旋壓縮彈簧的軸線平行，其中一組繞圓柱形螺旋壓縮彈簧的軸線對稱分布在圓柱形螺旋壓縮彈簧的中心孔內(nèi)，另一組繞圓柱形螺旋壓縮彈簧的軸線對稱分布在圓柱形螺旋壓縮彈簧的四周；每一組預(yù)壓拉桿的一頭分別固定在一塊浮動壓板上，另一頭分別穿過另一塊浮動壓板和與該另一塊浮動壓板相鄰的端板固定在一限位元件上；

所述的限位元件分別作用在兩塊端板上，通過兩組預(yù)壓拉桿將所述的兩塊浮動壓板之間的距離限制為圓柱形螺旋壓縮彈簧壓縮至預(yù)設(shè)的早期剛度時(shí)的長度。

為便于調(diào)節(jié)兩塊浮動壓板之間的距離，使其等于將圓柱形螺旋壓縮彈簧壓縮至預(yù)設(shè)早期剛度的長度，上述方案中所述的限位元件為六角法蘭螺母，所述的預(yù)壓拉桿為光桿螺栓，二者螺紋連接固定在一起。

為了避免限位元件與兩塊端板之間產(chǎn)生剛性撞擊，上述方案中，所述的兩塊端板與限位元件接觸的表面上分別嵌設(shè)有彈性高分子材料，如橡膠片。

本發(fā)明所述的阻尼器可廣泛用于各種一維隔震領(lǐng)域，如，機(jī)械設(shè)備內(nèi)部振動的隔離、設(shè)備基礎(chǔ)隔震、建筑結(jié)構(gòu)的抗震加固、建筑基礎(chǔ)隔震等。

本發(fā)明所述的阻尼器具有如下有益效果：

(1)僅需一只螺旋壓縮彈簧就可使阻尼器無論所受軸向外力為正向還是反向，所述的圓柱形螺旋壓縮彈簧均能產(chǎn)生彈性壓縮變形而耗能，不僅節(jié)省了一只彈簧，而且大大的縮短了阻尼器的長度。

(2)當(dāng)動載荷大于阻尼器所設(shè)早期剛度的抵御能力時(shí)，雙向彈性變形對稱，因此外力載荷的正負(fù)方向的變化不影響其壓縮變形而耗能的效果。

(3)可預(yù)設(shè)早期剛度，改變預(yù)壓拉桿的長度即可改變整個(gè)阻尼器的早期剛度，當(dāng)早期剛度大于零時(shí)，外力在克服該早期剛度之前無法使阻尼器產(chǎn)生變形，因此將其用于建筑結(jié)構(gòu)抗震時(shí)，可預(yù)設(shè)地震設(shè)防等級，顯著降低隔震成本。

(4)預(yù)設(shè)所述預(yù)壓拉桿的長度即可預(yù)設(shè)阻尼器早期剛度，而且所述圓柱形螺旋壓縮彈簧中沒有一圈彈簧失效，即有效工作長度不變，不會改變圓柱形螺旋壓縮彈簧原有的特性參數(shù)。

附圖說明

圖1～6為本發(fā)明所述阻尼器的一個(gè)具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖1為主視圖(剖視)，圖2為圖1的A-A剖視圖，圖3為圖1的B-B剖視圖，圖4為圖1的C-C剖視圖，圖5為圖1中局部Ⅰ的放大圖，圖6為圖1中局部Ⅱ的放大圖。

圖7～10為本發(fā)明所述阻尼器第二個(gè)具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖7為主視圖(剖視)，圖8俯視圖，圖9為仰視圖，圖10為圖7的D-D剖視圖。

具體實(shí)施方式

例1

參見圖1，本例中的拉桿導(dǎo)向式螺旋彈簧阻尼器是一種可用于建筑結(jié)構(gòu)抗震加固的耗能裝置，該阻尼器包括兩塊圓盤狀的端板、圓柱形螺旋壓縮彈簧8和反壓裝置；其中，所述的兩塊端板為分別位于圓柱形螺旋壓縮彈簧8上下兩端的上端板1和下端板2。所述上端板1的上表面和下端板2的下表面分別沿圓柱形螺旋壓縮彈簧8的軸線向遠(yuǎn)離圓柱形螺旋壓縮彈簧8的方向延伸一連接桿10，每一連接桿10的末端設(shè)有鉸接孔11。

參見圖1～6，所述的反壓裝置包括兩組作為預(yù)壓拉桿的光桿螺栓、兩塊浮動壓板和十只作為限位元件的六角法蘭螺母7；其中，所述的兩塊浮動壓板分別為設(shè)在上端板1與圓柱形螺旋壓縮彈簧8之間的第一浮動壓板3和設(shè)在下端板2與圓柱形螺旋壓縮彈簧8之間的第二浮動壓板4；所述的兩組光桿螺栓分別為由六根光桿螺栓組成的第一組光桿螺栓5和由四根光桿螺栓組成的第二組光桿螺栓6。

參見圖1～6，所述的兩組光桿螺栓中每一根均與所述的圓柱形螺旋壓縮彈簧8的軸線平行，其中：

第一組光桿螺栓5中的六根光桿螺栓繞圓柱形螺旋壓縮彈簧8的軸線對稱分布在圓柱形螺旋壓縮彈簧8的四周，將所述的圓柱形螺旋壓縮彈簧4約束在該六根光桿螺栓所圍成的空間內(nèi)；每一根第一組光桿螺栓5具有外螺紋的一頭自下而上依次穿過第二浮動壓板4、第一浮動壓板3和上端板1后與一只六角法蘭螺母7螺紋連接在一起；所述第二浮動壓板4上在每一根第一組光桿螺栓5穿過的位置設(shè)有沉孔，所述第一組光桿螺栓5下頭的釘帽穿設(shè)在該沉孔內(nèi)并與第二浮動壓板4焊接固定死；所述第一浮動壓板3和上端板1上在每一根第一組光桿螺栓5穿過的位置分別與所穿越的第一組光桿螺栓5動配合；

第二組光桿螺栓6中的四根光桿螺栓繞圓柱形螺旋壓縮彈簧8的軸線對稱分布在圓柱形螺旋壓縮彈簧8的中心孔內(nèi)；每一根第二組光桿螺栓6具有外螺紋的一頭自上而下依次穿過第一浮動壓板3、第二浮動壓板4和下端板2后與一只六角法蘭螺母7螺紋連接在一起；所述第一浮動壓板3上在每一根第二組光桿螺栓6穿過的位置設(shè)有沉孔，所述第二組光桿螺栓6上頭的釘帽穿設(shè)在該沉孔內(nèi)并與第一浮動壓板3焊接固定死；所述第二浮動壓板4和下端板2上在每一根第二組光桿螺栓6穿過的位置分別與所穿越的第二組光桿螺栓6動配合。

參見圖1并結(jié)合圖5，為了避免六角法蘭螺母7與兩塊端板之間產(chǎn)生剛性撞擊，所述的上端板1和下端板2與六角法蘭螺母7接觸的表面上分別嵌設(shè)有柔性的橡膠片9。

本例所述阻尼器可按如下方法預(yù)設(shè)早期剛度：

按圖1～6將所述阻尼器組裝好，擰動六角法蘭螺母7使其分別作用在所述的上端板1和下端板2上，通過兩組光桿螺栓將兩塊浮動壓板之間的距離限制為圓柱形螺旋壓縮彈簧8壓縮至預(yù)設(shè)的早期剛度時(shí)的長度即可。其中，圓柱形螺旋壓縮彈簧8壓縮至預(yù)設(shè)的早期剛度時(shí)的長度可根據(jù)圓柱形螺旋壓縮彈簧8的特性曲線和需預(yù)設(shè)的早期剛度計(jì)算得到。另外，為了防止六角法蘭螺母7在地震產(chǎn)生的振動過程中松動，調(diào)試好后可將六角法蘭螺母7與對應(yīng)的光桿螺栓焊接在一起。

參見圖1，當(dāng)阻尼器受到軸向的外部載荷時(shí)，無論外部載荷是壓力還是拉力，只要其小于上述預(yù)壓力所預(yù)設(shè)早期剛度的抵抗能力，圓柱形螺旋壓縮彈簧8是不會繼續(xù)變形的。當(dāng)外部載荷大于所述預(yù)壓力時(shí)，若外部載荷為壓力，所述兩塊端板分別推動兩塊浮動壓板繼續(xù)壓縮圓柱形螺旋壓縮彈簧8產(chǎn)生彈性變形耗能；由于所述的第一組光桿螺栓5與第一浮動壓板3和上端板1動配合，所述的第二組光桿螺栓6與第二浮動壓板4和下端板2動配合，因此不會阻礙圓柱形螺旋壓縮彈簧8被繼續(xù)壓縮；若外部載荷為拉力，所述兩組光桿螺栓分別牽拉兩塊浮動壓板相對移動壓縮圓柱形螺旋壓縮彈簧8產(chǎn)生彈性變形耗能。因?yàn)闊o論阻尼器所受的動載荷為拉或壓，最終產(chǎn)生的變形均是同一圓柱形螺旋壓縮彈簧8的壓縮變形，所以阻尼器的雙向彈性變形必然是對稱的。

例2

參見圖7～10，本例中的拉桿導(dǎo)向式螺旋彈簧阻尼器為一種可用于建筑物豎向隔震的隔振裝置(也稱隔震支座)，本例與例1相比主要具有如下區(qū)別：

1、作為隔震支座，為便于安裝，本例中省略了例1中兩塊端板上所設(shè)的連接桿，而將上端板1自邊緣先向上軸向延伸再向外徑向延伸，并于邊緣處均勻設(shè)有連接螺栓孔12；將下端板2自邊緣先向下軸向延伸再向外徑向延伸，并于邊緣處均勻設(shè)有連接螺栓孔12；其中上端板1的上表面與第一組光桿螺栓5的上端之間以及下端板2的下表面與第二組光桿螺栓6的下端之間分別設(shè)有大于圓柱形螺旋壓縮彈簧8振幅的間隙。

2、所述第一組光桿螺栓5由八根光桿螺栓組成，第二組光桿螺栓9由五根光桿螺栓組成；對應(yīng)的作為限位元件的六角法蘭螺母7的數(shù)量增加至十三只。

本例上述以外的其它實(shí)施方式與例1相同。