本發(fā)明屬于消能減震，特別涉及一種免預應力多級受力自復位旋轉粘滯阻尼器。

背景技術：

1、粘滯阻尼器是一種重要的消能減震裝置，可將地震輸入結構的能量通過阻尼介質耗散，從而起到減輕結構震害、保護人員安全的作用，在土木工程領域應用廣泛且具有良好的發(fā)展前景。粘滯阻尼器主要有單出桿式和雙出桿式兩種形式。單出桿粘滯阻尼器的構造簡單，但因其結構缺陷會導致拉壓力不均等，還會發(fā)生活塞“頂死”或“真空”現(xiàn)象，影響消能效果。雙出桿粘滯阻尼器通過增設補油和控壓裝置，克服了單出桿阻尼器的不足，但是構造復雜，且阻尼器的空間尺寸較大。近年來，隨著工程抗震理念朝著強調震后可恢復性不斷發(fā)展，現(xiàn)有的粘滯阻尼器由于缺少震后自復位機制，已難以適應阻尼器的發(fā)展趨勢，亟需進行性能升級。此外，現(xiàn)有的阻尼器多只具有單級受力性能，缺乏應對較強地震時的剛度和耗能補充機制。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種免預應力多級受力自復位旋轉粘滯阻尼器，具有對稱的受拉和受壓性能，能夠實現(xiàn)震后自復位，有助于進一步提升工程結構的抗震性能。

2、本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用以下技術方案：一種免預應力多級受力自復位旋轉粘滯阻尼器，包括內(nèi)設腔體的外套筒、可沿外套筒軸線方向作直線運動的導桿和套設在導桿外的一級彈簧，所述外套筒內(nèi)設置有第一隔板和第二隔板將腔體分隔為第一空腔、第二空腔和第三空腔，所述第一空腔內(nèi)對應導桿設置有二級受力機構，所述第二空腔內(nèi)設置有旋轉轉換機構，所述第三空腔內(nèi)設置有旋轉粘滯消能機構，所述導桿穿過外套筒和第一隔板并與旋轉轉換機構固定連接，所述一級彈簧一端與第一隔板連接，另一端與旋轉轉換機構連接，所述旋轉轉換機構用于將導桿的直線運動轉化為旋轉運動輸出，所述旋轉粘滯消能機構用于耗散其輸入端因旋轉運動產(chǎn)生的能量。

3、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于：

4、1.相較于單出桿式粘滯阻尼器，本發(fā)明避免了“頂死”和“真空”現(xiàn)象，具有對稱的受拉和受壓性能；相較于雙出桿式粘滯阻尼器，本發(fā)明無需設置補油和控壓裝置即可實現(xiàn)對稱的受拉和受壓性能，在構造簡易、空間尺寸等方面具有優(yōu)勢。

5、2.相較于傳統(tǒng)的粘滯阻尼器，本發(fā)明具有震后自復位功能，可幫助工程結構在地震后恢復原位，同時，無需施加預應力，也不存在預應力損失問題。

6、3.通過設置二級受力結構，使阻尼器具有多級受力性能；在遭遇小震或振動較輕時，僅旋轉粘滯消能機構工作，耗散地震輸入的能量；在遭遇大震或振動較強時，被激活的二級受力結構可進一步提升阻尼器的剛度和耗能能力。

7、作為本發(fā)明技術方案的進一步改進，所述二級受力機構包括內(nèi)設環(huán)形凹槽的變截面筒體、依次套設在導桿外周的左推板、左擋板、二級彈簧、右擋板和右推板，所述左推板和右推板固定在導桿上并可在變截面筒體內(nèi)穿行，所述環(huán)形凹槽用于容納左擋板、二級彈簧和右擋板，所述左擋板、二級彈簧和右擋板可相對于導桿滑動，所述左擋板左側與環(huán)形凹槽內(nèi)壁接觸，右側與二級彈簧左端抵觸，所述右擋板左側與二級彈簧右端抵觸，右側與環(huán)形凹槽內(nèi)壁抵觸。與導桿和外套筒同軸設置的變截面筒體，可最大利用化第一腔體的空間，還能限定導桿、左擋板、二級彈簧和右擋板始終沿外套筒軸線方向運動，保證二級彈簧發(fā)揮最大效用。

8、作為本發(fā)明技術方案的進一步改進，所述一級彈簧為普通彈簧，所述二級彈簧為環(huán)形彈簧。采用普通彈簧作為一級彈簧，以較低的成本實現(xiàn)高可靠性的一級受力結構，選用環(huán)形彈簧作為二級彈簧，其受力時內(nèi)部外圓環(huán)和內(nèi)圓環(huán)配合圓錐面發(fā)生相對滑動，接觸表面產(chǎn)生較大摩擦力，可進一步補充旋轉粘滯消能機構的耗能能力。

9、作為本發(fā)明技術方案的進一步改進，所述環(huán)形凹槽的長度為二級彈簧的長度與左擋板、右擋板的厚度之和。可保證初始狀態(tài)下，二級受力機構處于未激活狀態(tài)，一級彈簧首先受力工作協(xié)助導桿實現(xiàn)復位功能。

10、作為本發(fā)明技術方案的進一步改進，所述二級彈簧在自由長度狀態(tài)下，所述左擋板與左推板之間、右擋板與右推板之間均留有間距。該間距決定了二級受力結構何時開始工作，可根據(jù)受力要求靈活限定。

11、作為本發(fā)明技術方案的進一步改進，所述旋轉轉換機構包括轉筒和與導桿端部連接的開口圓筒，所述開口圓筒的開口處設置有若干t型銷栓，所述轉筒外周開設有s型凹槽，若干所述t型銷栓端部均伸入s型凹槽內(nèi)并與其內(nèi)壁滑動連接，所述轉筒端部通過大轉軸與旋轉粘滯消能機構同軸設置，所述大轉軸可轉動地設置在支承套筒內(nèi)，所述支承套筒穿過第二擋板并與其固定連接。同軸配合設置的開口圓筒和轉筒可保證阻尼器承受軸力作用時的穩(wěn)定性，s型凹槽與t型銷栓配合相對滑動，可保證直線運行轉為旋轉運動的流暢性。

12、作為本發(fā)明技術方案的進一步改進，所述旋轉粘滯消能機構包括小轉軸和密封筒，所述小轉軸輸入端與旋轉轉換機構同軸設置，輸出端外周設置有若干槳板，所述槳板上布滿節(jié)流孔，所述密封筒可容納若干槳板且裝滿粘滯阻尼介質。阻尼介質由于自身的粘滯性在穿過槳板上的節(jié)流孔時會遇到阻力，使得外部輸入能量被耗散。

13、作為本發(fā)明技術方案的進一步改進，若干所述槳板呈輪式排列在小轉軸外周，所述槳板外邊緣設置密封條，所述密封條外側與密封筒內(nèi)壁貼合。圍堵了縫隙，防止阻尼介質從槳板外邊緣流失，維持其阻尼性能并提高旋轉粘滯消能機構的耗能量，從而提高阻尼器整體的耗能效果。

14、作為本發(fā)明技術方案的進一步改進，所述節(jié)流孔為圓形結構。可確保節(jié)流孔高精度的節(jié)流效果和便捷的加工性。

15、作為本發(fā)明技術方案的進一步改進，所述導桿朝外的一端設置有第一連接件，所述外套筒遠離第一連接件的一端設置有第二連接件。可實現(xiàn)阻尼器與工程結構的快速固定。

技術特征：

1.一種免預應力多級受力自復位旋轉粘滯阻尼器，其特征在于，包括內(nèi)設腔體的外套筒、可沿外套筒軸線方向作直線運動的導桿和套設在導桿外的一級彈簧，所述外套筒內(nèi)設置有第一隔板和第二隔板將腔體分隔為第一空腔、第二空腔和第三空腔，所述第一空腔內(nèi)對應導桿設置有二級受力機構，所述第二空腔內(nèi)設置有旋轉轉換機構，所述第三空腔內(nèi)設置有旋轉粘滯消能機構，所述導桿穿過外套筒和第一隔板并與旋轉轉換機構固定連接，所述一級彈簧一端與第一隔板連接，另一端與旋轉轉換機構連接，所述旋轉轉換機構用于將導桿的直線運動轉化為旋轉運動輸出，所述旋轉粘滯消能機構用于耗散其輸入端因旋轉運動產(chǎn)生的能量。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種免預應力多級受力自復位旋轉粘滯阻尼器，其特征在于，所述二級受力機構包括內(nèi)設環(huán)形凹槽的變截面筒體、依次套設在導桿外周的左推板、左擋板、二級彈簧、右擋板和右推板，所述左推板和右推板固定在導桿上并可在變截面筒體內(nèi)穿行，所述環(huán)形凹槽用于容納左擋板、二級彈簧和右擋板，所述左擋板、二級彈簧和右擋板可相對于導桿滑動，所述左擋板左側與環(huán)形凹槽內(nèi)壁接觸，右側與二級彈簧左端抵觸，所述右擋板左側與二級彈簧右端抵觸，右側與環(huán)形凹槽內(nèi)壁抵觸。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種免預應力多級受力自復位旋轉粘滯阻尼器，其特征在于，所述一級彈簧為普通彈簧，所述二級彈簧為環(huán)形彈簧。

4.根據(jù)權利要求2所述的一種免預應力多級受力自復位旋轉粘滯阻尼器，其特征在于，所述環(huán)形凹槽的長度為二級彈簧的長度與左擋板、右擋板的厚度之和。

5.根據(jù)權利要求2所述的一種免預應力多級受力自復位旋轉粘滯阻尼器，其特征在于，所述二級彈簧在自由長度狀態(tài)下，所述左擋板與左推板之間、右擋板與右推板之間均留有間距。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種免預應力多級受力自復位旋轉粘滯阻尼器，其特征在于，所述旋轉轉換機構包括轉筒和與導桿端部連接的開口圓筒，所述開口圓筒的開口處設置有若干t型銷栓，所述轉筒外周開設有s型凹槽，若干所述t型銷栓端部均伸入s型凹槽內(nèi)并與其內(nèi)壁滑動連接，所述轉筒端部通過大轉軸與旋轉粘滯消能機構同軸設置，所述大轉軸可轉動地設置在支承套筒內(nèi)，所述支承套筒穿過第二擋板并與其固定連接。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種免預應力多級受力自復位旋轉粘滯阻尼器，其特征在于，所述旋轉粘滯消能機構包括小轉軸和密封筒，所述小轉軸輸入端與旋轉轉換機構同軸設置，輸出端外周設置有若干片槳板，所述槳板上布設若干節(jié)流孔，所述密封筒可容納若干片槳板且裝滿粘滯阻尼介質。

8.根據(jù)權利要求7所述的一種免預應力多級受力自復位旋轉粘滯阻尼器，其特征在于，若干片所述槳板呈輪式排列在小轉軸外周，所述槳板外邊緣設置密封條，所述密封條外側與密封筒內(nèi)壁貼合。

9.根據(jù)權利要求7所述的一種免預應力多級受力自復位旋轉粘滯阻尼器，其特征在于，所述節(jié)流孔為圓形結構。

10.根據(jù)權利要求1-9任一項所述的一種免預應力多級受力自復位旋轉粘滯阻尼器，其特征在于，所述導桿朝外的一端設置有第一連接件，所述外套筒遠離第一連接件的一端設置有第二連接件。

技術總結
本發(fā)明公開了消能減震領域內(nèi)一種免預應力多級受力自復位旋轉粘滯阻尼器，包括內(nèi)設腔體的外套筒、可沿外套筒軸線方向作直線運動的導桿和套設在導桿外的一級彈簧，外套筒內(nèi)設置有第一隔板和第二隔板將腔體分隔為第一空腔、第二空腔和第三空腔，第一空腔內(nèi)對應導桿設置有二級受力機構，第二空腔內(nèi)設置有旋轉轉換機構，第三空腔內(nèi)設置有旋轉粘滯消能機構，導桿穿過外套筒和第一隔板并與旋轉轉換機構固定連接，一級彈簧一端與第一隔板連接，另一端與旋轉轉換機構連接，旋轉轉換機構用于將導桿的直線運動轉化為旋轉運動輸出，旋轉粘滯消能機構用于耗散其輸入端因旋轉運動產(chǎn)生的能量。本發(fā)明具有對稱的受拉和受壓性能，能夠實現(xiàn)震后自復位。

技術研發(fā)人員：池沛,王茂萍,王蓓蓓,楊哲聞,姚乙寧,高明,詹輔慶,閆傲
受保護的技術使用者：揚州大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/4/28