一种自复位旋转放大摩擦耗能阻尼器.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115538835A(43)申请公布日2022.12.30(21)申请号202211371987.9(22)申请日2022.11.03(71)申请人北京工业大学地址100124北京市朝阳区平乐园100号(72)发明人马瑞升张晓华秦怀磊毕凯明韩强(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司11203专利代理师刘萍(51)Int.Cl.E04H9/02(2006.01)E04B1/98(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种自复位旋转放大摩擦耗能阻尼器(57)摘要一种自复位旋转放大摩擦耗能阻尼器属于建工领域。摩擦阻尼器包括外约束钢板、齿轮、扇形板体、齿条、摩擦板、摩擦凹槽、扭簧和SMA碟簧。本发明基于啮合齿轮的“杠杆效应”，可以将较小的变形放大，使得阻尼器在小震情况下也能实现高效耗能；同时，由于变形放大，使得阻尼器的整体耗能增加，因此能够在较低正压力下实现期望的摩擦耗能，从而可以克服较高正压力带来的摩擦接触面磨损过大的问题；阻尼器采用了弧形摩擦凹槽和形状记忆合金(SMA)碟簧，实现了变摩擦耗能，进一步提高了阻尼器的耗能能力；阻尼器安装有扭转弹簧，可以通过设置不同的预应力，从而实现自复位的功能。CN115538835ACN115538835A权利要求书1/2页1.一种自复位旋转放大摩擦阻尼器，其特征在于：摩擦阻尼器包括外约束钢板、齿轮、扇形板体、齿条、摩擦板、摩擦凹槽、扭簧和SMA碟簧；摩擦阻尼器的中间从上往下依次是上扇形板体，上齿轮，齿条，下齿轮，下扇形板体，其中齿条位于中间，上齿轮与齿条的上啮合部啮合，下齿轮与齿条的下啮合部啮合，上齿轮和上扇形板体为一体式结构，下齿轮与下扇形板体为一体式结构；在上扇形板体的前后两侧，对称抵接着两块上摩擦板，在下扇形板体的前后两侧，对称抵接着两块下摩擦板；在各个摩擦板的外侧，抵接着对应的摩擦凹槽，其中摩擦板和摩擦凹槽被加工成为相互贴合的弧形面；在摩擦凹槽的外侧，连接着外约束钢板，摩擦凹槽镶嵌在外约束钢板上，与外约束钢板固接在一起；在外约束钢板的外侧，并对应着摩擦凹槽中心的位置，抵接着SMA碟簧，在SMA碟簧的外侧抵接着垫块；在扇形板体、摩擦板和垫块的中心有螺栓孔，在摩擦凹槽的中心有弧形的滑槽，扇形板体、摩擦板、摩擦凹槽、外约束钢板、SMA碟簧和垫块依次通过高强螺栓连接在一起；在上齿轮、下齿轮的前后两侧，分别对称抵接着套筒，套筒开口较大的一侧面向齿轮，开口较小的一侧背离齿轮；在上齿轮、下齿轮的前后两侧，并环绕套筒的外侧，对称连接着扭簧，扭簧的一端力臂插入齿轮的预留孔，另一端力臂插入外夹板的预留孔；扭簧的内径略大于套筒的外径，外径略小于外约束钢板的预留孔，扭簧和套筒通过预留孔穿过外约束钢板；在套筒开口较小的一侧，分别对称抵接着外夹板，扭簧的另一端力臂插入在外夹板的预留孔中；在齿轮和外夹板上面有螺栓孔，齿轮、套筒、扭簧和外夹板依次通过旋转轴连接在一起，在旋转轴的两端通过螺母固定；在外约束钢板的左右两侧，并位于齿条的上下两侧，对称分布着水平限位螺栓，水平限位螺栓通过两侧的外约束钢板的预留孔固定在外约束钢板上；在外约束钢板的左右两侧，并位于齿条的前后两侧，对称分布着防倾斜限位螺栓，防倾斜限位螺栓通过单侧的外约束钢板的预留孔抵接在齿条的前后两侧；齿条的中心有条形避让槽，在其前后两侧的外约束钢板中心有两个螺栓孔，在外约束钢板的前后两侧的外夹板中心有两个螺栓孔，通过预留孔，紧固螺栓依次将外夹板、外约束钢板和齿条连接起来。2.根据权利要求1所述的一种自复位旋转放大摩擦阻尼器，其特征在于：当齿条在外力作用下开始往复运动时，就会通过齿轮带动扇形板体旋转，从而使得摩擦板与摩擦凹槽发生相对运动，开始摩擦耗能；由于扇形板体和齿轮的旋转中心相同，但扇形板体的旋转力臂是齿轮的数倍，因而可以实现“杠杆效应”，使得摩擦板的相对位移较齿条的水平位移来说被成倍放大，进而增大了阻尼器的摩擦耗能。3.根据权利要求1所述的一种自复位旋转放大摩擦阻尼器，其特征在于：当摩擦板与摩擦凹槽发生相对运动时，两侧的外约束钢板则会被顶开，从而开始挤压SMA碟簧，SMA碟簧发生压缩后会产生更大的弹力；当摩擦板与摩擦凹槽继续运动，SMA碟簧则持续被压缩，将会对摩擦运动施加更大的正压力，从而使得摩擦力逐渐增大，耗能也不断增强；在齿轮的旋转中心位置，安装了多个扭簧，来确保摩擦板在外力消失后能够实现完全的自复位功能。4.根据权利要求1所述的一种自复位旋转放大摩擦阻尼器，其特征在于：阻尼器的自复位组件由旋转轴、扭簧、外夹板和套筒组成，扭簧一端固定在扇形板体上，另一端则固定在外夹板上的圆孔上；为了确保扭簧能够使得摩擦板恢复到初始位置，则可以通过外夹板上的不同固定孔，给扭