專利名稱：摩擦阻尼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于阻尼器的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可以根據(jù)振源振幅調(diào)整阻尼力、并能利用振源信號進行反饋控制的摩擦阻尼器。
背景技術(shù)：
無論是機械設(shè)備、汽車工程，還是在建筑或海洋平臺結(jié)構(gòu)中，過大的振動要么會使設(shè)備功能喪失，要么會使結(jié)構(gòu)破壞。因此，振動控制在機械和結(jié)構(gòu)設(shè)計中至關(guān)重要。在機械和結(jié)構(gòu)的動態(tài)設(shè)計和可靠性設(shè)計中尤其如此。振動控制主要對結(jié)構(gòu)施加控制機構(gòu)(系統(tǒng))，由控制機構(gòu)與結(jié)構(gòu)共同作用，減少振動能量的相互傳遞，避免振動的耦合放大和共振的產(chǎn)生，有效防止機械設(shè)備和結(jié)構(gòu)的破壞。機械設(shè)備和結(jié)構(gòu)振動控制可分為被動控制、主動控制、半主動控制和混合控制四種類型。
在上述四種控制技術(shù)中，主動控制的效果最好，但由于需要外加較大的能源，加之控制裝置的控制算法比較復(fù)雜，因此其應(yīng)用程度少于其它三種控制技術(shù)；被動控制造價低廉，減振效果良好，容易實現(xiàn)，目前發(fā)展最快，應(yīng)用最廣；半主動控制介于主動控制和被動控制之間，其控制精確度較高，造價較主動控制低廉，而且不需要較大的動力源，因此具有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景；混合控制綜合了某幾種控制方法的優(yōu)點，因此其具有較好的控制效果，發(fā)展前景較為廣闊。
在被動、半主動和混合振動控制技術(shù)中，耗能方法的選取至關(guān)重要。耗能減振控制是把機械設(shè)備或結(jié)構(gòu)物中的某些構(gòu)件設(shè)計成耗能部件或在結(jié)構(gòu)物的某些部位裝設(shè)阻尼器，消耗設(shè)備或結(jié)構(gòu)振動時的能量，達到減小振動的目的。目前研究開發(fā)的耗能裝置和阻尼器種類較多，歸納起來主要有金屬阻尼器、摩擦阻尼器、粘滯阻尼器、粘彈性阻尼器和復(fù)合型阻尼器。
摩擦阻尼器的研究始于70年代末。目前，研究開發(fā)的摩擦阻尼器主要有Pall摩擦阻尼器、Sunito-me摩擦阻尼器、摩擦剪切鉸阻尼器、滑移型長孔螺栓節(jié)點阻尼器。這些摩擦阻尼器都具有較好的庫侖特性，摩擦耗能明顯，可提供較大的附加阻尼。荷載大小和頻率對其性能影響不大，且構(gòu)造簡單，取材容易，造價低廉，因而具有很好的應(yīng)用前景。以上摩擦阻尼器的缺點是只能提供恒定的正壓力，并且無論阻尼器是否工作，正壓力始終存在。同時，兩種材料在恒定的正壓力作用下，保持長期的靜接觸，會產(chǎn)生冷粘結(jié)或冷凝固，造成期望的摩擦系數(shù)不能保證。由于結(jié)構(gòu)的限制，現(xiàn)在的摩擦阻尼器依靠自身很難利用振源信號進行反饋控制，因而降低了耗能裝置的靈敏度和工作能力。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了克服以上技術(shù)的不足，提供了一種阻尼器不工作時基本不產(chǎn)生正壓力；在阻尼器工作時，可以根據(jù)滑動位移的大小產(chǎn)生相應(yīng)大小的摩擦力；并且不會產(chǎn)生冷粘或冷凝固的摩擦阻尼器。同時，該阻尼器本身可以利用振源信號進行反饋控制。
本發(fā)明是通過以下措施來實現(xiàn)的本發(fā)明的摩擦阻尼器，包括有外殼體、位于外殼體內(nèi)的活塞，活塞與外殼體構(gòu)成至少一個封閉腔，活塞與外殼體接觸部分襯有耐磨材料，其特別之處在于所述的封閉腔內(nèi)設(shè)置有至少一個變形體和至少一個滾柱，滾柱直徑稍小于封閉腔的高度。
本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)為所述的變形體為彈性材料、塑性材料、軟鋼或鉛；變形體的截面尺寸為遞增式，位于滾柱一端的截面尺寸最小。所述的變形體的縱截面可以為三角形、拋物線形或多項式形。
本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)為所述變形體為一端通過銷鉸接在活塞上的平板，另一端連接有可以使變形體繞銷轉(zhuǎn)動的液壓裝置。為了進行振源反饋控制，所述液壓裝置的油道與依靠振源振動產(chǎn)生位移的油缸連接。
耗能減振技術(shù)為機械設(shè)備、建筑、海洋平臺的抗震(振)設(shè)計和加固提供了一條嶄新的途徑，它克服了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)“硬碰硬”式的抗振設(shè)計方法，具有概念簡單、減振機理明確、減振效果顯著，安全可靠的特點。然而同時應(yīng)注意到，雖然耗能減振技術(shù)的研究和應(yīng)用已取得了很大進展，但仍處于研究和試點階段，尚有很多待解決的問題。為此，本項研究擬進行一種新型摩擦阻尼器的研究。該阻尼器除克服兩種材料在恒定的正壓力作用下，長期靜接觸造成冷粘結(jié)或冷凝固，所期望的摩擦系數(shù)不能保證外，還可以根據(jù)摩擦阻尼器滑動位移增大摩擦力。除此之外，該摩擦阻尼器可以利用振源信號進行反饋控制。這樣，該阻尼器在大振幅振動中耗能能力會大大增加，從而降低結(jié)構(gòu)的振動。
本發(fā)明的工作原理本發(fā)明的摩擦阻尼器與彈簧配合使用，起到耗散振動能量的目的。在具體使用時，可以根據(jù)振動情況合理地水平(耗散水平方向振動能量，單向阻尼器的只能耗散一個方向振動時的能量，雙向阻尼器的可以耗散兩個方向振動時的能量。)或垂直(耗散垂直方向振動能量)布置阻尼器。阻尼器工作時，活塞與振源機械連接，外殼體固定。當(dāng)機械設(shè)備振動力驅(qū)動活塞相對外殼體向左移動時，滾柱向右滾動，在變形體的作用下壓緊外殼體，從而產(chǎn)生阻礙活塞運動的摩擦力，消耗振動能量?；钊屯鈿んw相對位移越大，變形體施加給滾柱的正壓力越大，摩擦力越大，阻尼器耗散的振動能量越多，從而起到耗能減振的目的。一個周期振動結(jié)束后，振動機械在彈簧的作用下恢復(fù)原來位置，阻尼器也隨之復(fù)位，為下個振動周期耗能做好準(zhǔn)備。
本發(fā)明的摩擦阻尼器不工作時，摩擦副之間可以不產(chǎn)生或產(chǎn)生很小的正壓力。當(dāng)振源設(shè)備振動增大，阻尼器工作時，摩擦阻尼器根據(jù)滑動位移的大小產(chǎn)生相應(yīng)大小的摩擦力。除此之外，該阻尼器還可以與振源連接，利用振源進行反饋控制，有效提高阻尼器耗能能力。
本發(fā)明的有益效果是，阻尼器不工作時基本不產(chǎn)生正壓力；在阻尼器工作時，可以根據(jù)滑動位移的大小產(chǎn)生相應(yīng)大小的摩擦力；阻尼器還可以與振源連接，利用振源進行反饋控制，有效提高阻尼器耗能能力；并且不會產(chǎn)生冷粘或冷凝固、不會產(chǎn)生永久性偏位。


圖1為本發(fā)明一種實施例的剖面結(jié)構(gòu)示意2為圖1的A-A剖面示意3、圖4、圖5、圖6分別為本發(fā)明另一種實施例的剖面結(jié)構(gòu)示意中，1外殼體，2活塞，3變形體，4滾柱，5封閉腔、6耐摩材料，7油道，8球頭柱塞，9銷，10彈簧，11增力滾柱具體實施方式
實施例1圖1、圖2為本實施例的具體結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例是由外殼體1、活塞2、二個變形體3和二個滾柱4組成。外殼體1為長方體，內(nèi)有一個長方體形的空腔，空腔相對的兩端開口?；钊?為扁平的長方體形，位于外殼體內(nèi)的空腔內(nèi)，活塞的兩端的上下方分別有兩個橫向的凸起，凸起與外殼體之間分別形成兩個封閉腔5。在封閉腔5內(nèi)的活塞2上分別安裝有一個變形體3，變形體3的縱截面為三角形，變形體3的材料是橡膠?；钊系耐蛊鹋c外殼體的內(nèi)壁接觸，其接觸部分襯有耐磨材料。滾柱4為圓柱體，放置在活塞上，滾柱的長度略小于活塞2的寬度，滾柱4直徑稍小于封閉腔5的高度，可以根據(jù)阻尼器的使用環(huán)境，合理選擇公差來確定。
實施例2圖3為本實施例的具體結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例的外殼體1與活塞2之間共形成二個封閉腔5，每個封閉腔內(nèi)均有一個滾柱4和二個變形體3，變形體3的材料為鉛。其它結(jié)構(gòu)與實施例基本相同。
實施例3
圖4為本實施例的具體結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例的外殼體1為具有圓柱形空腔的圓柱體，與活塞2之間形成三個封閉腔5，每個封閉腔內(nèi)均有一個滾柱4和一個由橡膠制成的變形體3。本實施例的摩擦阻尼器，可以消除結(jié)構(gòu)或設(shè)備的扭轉(zhuǎn)振動。
實施例4圖5為本實施例的具體結(jié)構(gòu)示意圖。
活塞1一側(cè)有一個油道7，可以跟連接在振源機械上的油缸連接。變形體3為鋼性的平板，變形體的一端通過銷9鉸接在活塞2上，另一端放置在液壓裝置的球頭柱塞8上。球頭柱塞8安裝在活塞1中部的柱狀空腔內(nèi)，兩個球頭柱塞中間由彈簧10分開，球頭柱塞的結(jié)合處的底部有斜面，可以避免兩個柱塞接觸而阻塞油道7。要注意的是，要嚴(yán)格控制球頭柱塞的長度，應(yīng)使其可以完全進入柱塞腔。
振源振幅增大時，與振源連接的油缸容積減小，液壓油被壓縮，通過油道7進入摩擦阻尼器。推動球頭柱塞8向外運動，從而推動變形體3繞銷9轉(zhuǎn)動，滾柱4的正壓力增大，摩擦力增大，從而消耗更多的能量，減小振源的振動。反之，振源振幅減小時，振動能量變小，摩擦阻尼器的耗能能力也隨之降低。利用本裝置，可以通過振源信號來進行阻尼器的反饋控制。
實施例5圖6為本實施例的具體結(jié)構(gòu)示意圖。
本實施例的摩擦阻尼器增添了增力機構(gòu)?；钊?一側(cè)有一個油道7，可以跟連接在振源機械上的油缸連接。變形體3為鋼性的平板，變形體的一端通過銷9鉸接在活塞2上，另一端放置在液壓裝置的增力滾柱11上。液壓裝置包括有位于活塞2中部空腔內(nèi)的一個球頭柱塞8和兩個增力滾柱11。球頭柱塞8安裝在油道7的一端，兩個增力滾柱11分別頂在變形體上。
油道7與振源機械上的液壓油缸連接，振源振幅大時，油缸容積減小，液壓油被壓縮，通過油道7進入摩擦阻尼器。推動球頭柱塞8向外運動，球頭柱塞8與兩個增力滾柱11接觸，將液壓力放大，從而推動變形體3繞銷9轉(zhuǎn)動，滾柱4的正壓力增大，摩擦力增大，從而消耗更多的能量，減小振源的振動。反之，振源振幅減小時，振動能量變小，摩擦阻尼器的耗能能力也隨之降低。
本實施例的摩擦阻尼器，一方面可以利用振源進行反饋控制，另一方面，可以將液壓油的壓力增大，提高減振效果。
權(quán)利要求
1.一種摩擦阻尼器，包括有外殼體(1)、位于外殼體內(nèi)的活塞(2)，活塞與外殼體構(gòu)成至少一個封閉腔(5)，活塞與外殼體接觸部分襯有耐磨材料，其特征在于所述的封閉腔(5)內(nèi)設(shè)置有至少一個變形體(3)和至少一個滾柱(4)，滾柱(4)直徑稍小于封閉腔(5)的高度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦阻尼器，其特征在于所述的變形體(3)為彈性材料、塑性材料、軟鋼或鉛；變形體的截面尺寸為遞增式，位于滾柱(4)一端的截面尺寸最小。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的摩擦阻尼器，其特征在于所述的變形體(3)的縱截面為三角形、拋物線形或多項式形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦阻尼器，其特征在于所述變形體(3)為一端通過銷(9)鉸接在活塞(2)上的平板，另一端連接有可以使變形體(3)繞銷(9)轉(zhuǎn)動的液壓裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的摩擦阻尼器，其特征在于所述液壓裝置的油道(7)與依靠振源振動產(chǎn)生位移的油缸連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種摩擦阻尼器，用于各種振動中耗能減震。本發(fā)明的摩擦阻尼器，包括有外殼體、位于外殼體內(nèi)的活塞，活塞與外殼體構(gòu)成至少一個封閉腔，活塞與外殼體接觸部分襯有耐磨材料，其特別之處在于所述的封閉腔內(nèi)設(shè)置有至少一個變形體和至少一個滾柱，滾柱直徑稍小于封閉腔的高度。本發(fā)明的阻尼器不工作時基本不產(chǎn)生正壓力；工作時，可以根據(jù)滑動位移的大小產(chǎn)生相應(yīng)大小的摩擦力；阻尼器還可以進行反饋控制；并且不會產(chǎn)生冷粘或冷凝固。
文檔編號F16F7/00GK1594910SQ20041002428
公開日2005年3月16日 申請日期2004年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月22日
發(fā)明者趙東, 馬汝建, 蔡東梅, 李桂喜, 屈召富 申請人:濟南大學(xué)