一种可变刚度摩擦阻尼连接器论文和设计-谈忠坤

全文摘要

本实用新型提供一种可变刚度摩擦阻尼连接器，包括压板；阻尼结构，横向夹装在压板之间，所述阻尼结构包括两个对称布置的伸缩阻尼棒和夹装在伸缩阻尼棒之间的橡胶阻尼块，伸缩阻尼棒沿水平方向相对运动，同时带动两个压板沿竖向相对运动；弹簧调节结构，该弹簧调节结构包括弹簧销、弹簧及螺母，弹簧销贯穿且垂直对称布置在压板和阻尼结构之中，套接在弹簧销端部的弹簧一端嵌套在压板上，另一端通过螺母与弹簧销固定；连接结构，设置在阻尼结构两端。与相关技术相比，本实用新型提供的可变刚度摩擦阻尼连接器结构简单紧凑，稳定可靠、加工难度低，零件更换方便，不仅具备高阻尼耗能，而且整个设备刚度可调。

主设计要求

1.一种可变刚度摩擦阻尼连接器，其特征在于，包括：压板，所述压板为两个；阻尼结构，横向夹装在两个压板之间，所述阻尼结构包括两个对称布置的伸缩阻尼棒和夹装在伸缩阻尼棒之间的橡胶阻尼块，伸缩阻尼棒沿水平方向相对运动，同时带动两个压板沿竖向相对运动；弹簧调节结构，该弹簧调节结构包括弹簧销、弹簧及螺母，弹簧销贯穿且垂直对称布置在压板和阻尼结构之中，套接在弹簧销端部的弹簧一端嵌套在压板上，另一端通过螺母与弹簧销固定；连接结构，设置在阻尼结构两端，所述连接结构包括与伸缩阻尼棒连接的万向节和与万向节活动连接的连接板，伸缩阻尼棒具有6个自由度，使该连接器6个自由度方向均具有阻尼。

设计方案

1.一种可变刚度摩擦阻尼连接器，其特征在于，包括：

压板，所述压板为两个；

阻尼结构，横向夹装在两个压板之间，所述阻尼结构包括两个对称布置的伸缩阻尼棒和夹装在伸缩阻尼棒之间的橡胶阻尼块，伸缩阻尼棒沿水平方向相对运动，同时带动两个压板沿竖向相对运动；

弹簧调节结构，该弹簧调节结构包括弹簧销、弹簧及螺母，弹簧销贯穿且垂直对称布置在压板和阻尼结构之中，套接在弹簧销端部的弹簧一端嵌套在压板上，另一端通过螺母与弹簧销固定；

连接结构，设置在阻尼结构两端，所述连接结构包括与伸缩阻尼棒连接的万向节和与万向节活动连接的连接板，伸缩阻尼棒具有6个自由度，使该连接器6个自由度方向均具有阻尼。

2.根据权利要求1所述的可变刚度摩擦阻尼连接器，其特征在于，所述压板上表面为平面，下表面为波浪状曲面，在所述压板上对称设有若干个通孔贯穿上下表面，该通孔与弹簧销相配合，在上表面通孔位置处同轴设有沉孔用于固定弹簧，弹簧包括碟形弹簧、圆柱螺旋弹簧。

3.根据权利要求2所述的可变刚度摩擦阻尼连接器，其特征在于，所述波浪状曲面上设置三角锯齿结构。

4.根据权利要求3所述的可变刚度摩擦阻尼连接器，其特征在于，所述万向节一端具有万向节套筒，伸缩阻尼棒外端为圆柱体并设有螺纹，与万向节套筒的内螺纹相旋合。

5.根据权利要求3或4所述的可变刚度摩擦阻尼连接器，其特征在于，所述伸缩阻尼棒内端为长方实体，上下表面为带三角锯齿结构的波浪状曲面，波浪状曲面尺寸与压板的曲面相配合。

6.根据权利要求5所述的可变刚度摩擦阻尼连接器，其特征在于，所述长方实体上设有若干个与压板通孔相对应的条形槽，用于弹簧销的连接，且弹簧销可沿条形槽内运动。

7.根据权利要求6所述的可变刚度摩擦阻尼连接器，其特征在于，所述波浪状曲面设置镀层，镀层为电镀铬或化学镀磷合金，保证其耐磨性、稳定性及耐久性。

8.根据权利要求7所述的可变刚度摩擦阻尼连接器，其特征在于，所述弹簧销两端设有一定长度的螺纹与螺母旋合固定。

9.根据权利要求8所述的可变刚度摩擦阻尼连接器，其特征在于，所述万向节另一端设有孔，通过孔内设置销轴实现万向节与连接板活动连接。

10.根据权利要求9所述的可变刚度摩擦阻尼连接器，其特征在于，所述万向节套筒圆周方向均布有多个顶丝，伸缩阻尼棒与万向节套筒螺纹连接定位后通过顶丝固定。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种应用于建筑桥梁减震的可变刚度摩擦阻尼连接器。

背景技术

使用柔性连接器的目的在于缓和冲击和吸收振动能量。在中国的古建筑中，一些木楼能屹立千年，历经大风大震而不倒，就是充分利用了柔性连接结构，在楼遇到大风大震时，木楼在设计上就能发生一定量的摆动延长结构的自振周期，在摆动中承力的木质结构之间相互摩擦产生阻尼耗能，两方面作用从而保证了木楼结构的安全性。现代建筑中虽然木质结构建筑已经很少，但这种柔性连接抗震的思想依然在现代桥梁和建筑结构上应用和发扬光大。同时柔性连接装置还被广泛应用于航天、枪炮以及汽车等行业。

目前，在桥梁建筑领域主体材质是钢筋混凝土，这种材质具有较大承载能力，但其刚性较大，采用分体柔性连接结构，可以较好的延长结构周期，并缓和冲击耗散能量。目前国内外设计的柔性连接装置多为橡胶块连接、螺旋弹簧连接、液压阻尼连接以及气动阻尼连接等。橡胶连接主要问题在于橡胶的老化，由于以橡胶件为主体变形缓冲耗能结构，橡胶老化后产品性能差异很大，且不方便更换橡胶，只能更换整个产品。螺旋弹簧连接系统在工作状态下近似线性弹簧，自身只能转化能量，而不能对能量进行耗散。液压阻尼连接不但价格贵，而且还存在漏油问题，后续维修困难等，气压阻尼连接一般用于拉力阻尼力较小的场合，同样对密封性能要求较高。

因此，有必要提供一种可变刚度摩擦阻尼连接器解决以上技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种可变刚度摩擦阻尼连接器，该可变刚度摩擦阻尼连接器不仅具备高阻尼耗能，而且整个设备刚度可调。

本实用新型的目的在于提供一种可变刚度摩擦阻尼连接器，其包括：

压板，所述压板为两个；

弹簧调节结构，该弹簧调节结构包括弹簧销、弹簧及螺母，弹簧销贯穿且垂直对称布置在压板和阻尼结构之中，套接在弹簧销端部的弹簧一端嵌套在压板上，另一端通过螺母与弹簧销固定，弹簧可以是碟形弹簧或圆柱螺旋弹簧；

连接结构，设置在阻尼结构两端，所述连接结构包括与伸缩阻尼棒连接的万向节和与万向节活动连接的连接板，伸缩阻尼棒具有6个自由度，使该连接器6个自由度方向均具有阻尼；

优选的，所述压板上表面为平面，下表面为波浪状曲面，在所述压板上对称设有若干个通孔贯穿上下表面，该通孔与弹簧销相配合，在上表面通孔位置处同轴设有沉孔用于固定弹簧。

优选的，所述波浪状曲面上设置三角锯齿结构。

优选的，所述万向节一端具有万向节套筒，伸缩阻尼棒外端为圆柱体并设有螺纹，与万向节套筒的内螺纹相旋合；

优选的，所述伸缩阻尼棒内端为长方实体，上下表面为带三角锯齿结构的波浪状曲面，波浪状曲面尺寸与压板的曲面相配合；

优选的，所述长方实体上设有若干个与压板通孔相对应的条形槽，用于弹簧销的连接，且弹簧销可沿条形槽内运动。

优选的，所述波浪状曲面设置镀层，镀层为电镀铬或化学镀磷合金，保证其耐磨性、稳定性及耐久性。

优选的，所述弹簧销两端设有一定长度的螺纹与螺母旋合固定。

优选的，所述万向节另一端设有孔，通过孔内设置销轴实现万向节与连接板活动连接。

优选的，所述万向节套筒圆周方向均布有多个顶丝，伸缩阻尼棒与万向节套筒螺纹连接定位后通过顶丝固定。

与相关技术相比，本实用新型提供的可变刚度摩擦阻尼连接器具有以下有益效果：

1)本实用新型拥有高阻尼效果且阻尼可调：一是通过伸缩阻尼棒与压板的摩擦产生阻尼效应，二是通过伸缩阻尼棒与橡胶阻尼块的相对运动使得橡胶阻尼块变形产生阻尼效应。两个阻尼效应同步进行，增加整个连接器的耗能作用；通过更换不同表面摩擦系数的伸缩阻尼棒或不同阻尼能力的橡胶阻尼块可实现对整体连接器的阻尼可调。

2)本实用新型结构紧凑且拥有刚度可调：通过更换不同刚度的弹簧或者增加减少相应的弹簧来改变整体连接器的刚度大小；通过将若干组弹簧结构对称布置在压板外侧，避免了使用大弹簧，一是减少了整个连接器的外观结构尺寸，二是便于更换弹簧以及减少制造成本；

3)本实用新型利用摩擦阻尼与橡胶阻尼，结构可靠性高，无需液压结构，不存在液压油泄露等不可靠情况，该连接器两端采用万向节连接方式，拥有6个自由度。

附图说明

图1为本实用新型提供的可变刚度摩擦阻尼连接器的结构示意图；

图2为本实用新型提供的可变刚度摩擦阻尼连接器的俯视图；

图3为图1中压板的结构示意图之一；

图4为图1中压板的结构示意图之二；

图5为图1中伸缩阻尼棒的结构示意图之一；

图6为图1中伸缩阻尼棒的结构示意图之二；

图7为图1中万向节的结构示意图。

其中，1为压板，2为弹簧调节结构，3为阻尼结构，4为连接结构，21为弹簧销，22为弹簧，23为螺母，31为伸缩阻尼棒，32为橡胶阻尼块，41为万向节，42为连接板，43为顶丝，44为销轴。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，本实用新型包括压板1、弹簧调节结构2、阻尼结构3以及连接结构4，其中，两个压板1上表面为平面，下表面为波浪形曲面，波浪形曲面需经过特殊表面处理，比如电镀铬、镍磷合金化学镀等。压板1上对称设有若干个通孔贯穿上下表面，该通孔与弹簧销21相配合以限制压板的水平运动，通孔尺寸大小应大于弹簧销21的直径1-2mm，在上表面通孔位置同轴设有沉孔用于固定弹簧22，沉孔深度及大小应由弹簧尺寸决定。伸缩阻尼棒31外端为圆柱体并设有螺纹，与万向节41套筒的内螺纹相旋合，伸缩阻尼棒31内端为长方实体，上下表面为具三角锯齿结构的波浪形曲面，波浪形曲面尺寸与压板1的曲面相配合，伸缩阻尼棒31在长方体上设有若干个与压板1通孔相对应的条形槽用于弹簧销21的连接，条形槽宽度根据实际设计振幅决定；万向节41套筒一端设有内螺纹，通过内螺纹与伸缩阻尼棒31的外端螺纹连接；万向节41的圆周方向均布有多个顶丝43，伸缩阻尼棒31与万向节41螺纹连接定位后通过顶丝43固定；万向节41另一端设有通孔，通过销轴44与连接板42配合；

两个压板1对称布置，阻尼结构3横向夹装在压板1之间，初始安装时压板1的波浪形曲面与伸缩阻尼棒31的波浪形曲面贴合，确保弹簧销21能贯穿压板1的通孔与伸缩阻尼棒31相对应的条形槽，弹簧22套接在弹簧销21两端部，弹簧22的一端通过压板1上表面的沉孔嵌套在压板1上，以限制弹簧22的径向移动，另一端通过螺母23与弹簧销21旋合固定。由于压板1与伸缩阻尼棒31采用曲面配合，当伸缩阻尼棒31横向伸缩时，曲面配合会错开，导致压板1向外侧运动，弹簧22压缩产生的反作用力作用在压板1上，使得压板1始终压住伸缩阻尼棒31，在伸缩阻尼棒31横向伸缩运动时，与压板1产生摩擦阻力，随着伸缩阻尼棒31的位移加大，弹簧22压缩越大，产生的反作用力越来越大，伸缩阻尼棒31提供的拉力也越大。伸缩阻尼棒31内侧与橡胶阻尼块32贴合固结，当伸缩阻尼棒31横向伸缩时，橡胶阻尼块会受到挤压或拉伸而提供部分弹性力，同时起到阻尼耗能作用，伸缩阻尼棒31外端采用圆柱型实体并设有螺纹与万向节41连接。万向节41通过销轴44与连接板42连接。

本实用新型的工作原理为：

将压板1对称布置，阻尼结构3横向夹装在压板1之间，伸缩阻尼棒31外端与万向节螺纹连接，内端与橡胶阻尼块连接，弹簧销21贯穿且垂直对称布置在压板1和阻尼结构3之中，套接在弹簧销21端部的弹簧22一端嵌套在压板1上，另一端通过螺母23与弹簧销21旋合固定。当连接器两端受轴向力时，伸缩阻尼棒31里外伸缩，带动压块1向外侧移动，由于弹簧22已被螺母23固定，此时受压块1向外移动的影响，弹簧22压缩，弹簧力反作用于压块1，使得压块1更加压紧伸缩阻尼棒31，此过程伸缩阻尼棒31与压块1始终保持相对摩擦运动，将两端输入的能量转化为摩擦热能，随着伸缩阻尼棒31的位移加大，弹簧22压缩越大，产生的反作用力越来越大，伸缩阻尼棒31提供的拉力也越大；同理，当连接器两端受轴向力时，伸缩阻尼棒31里外伸缩，会压缩或拉伸橡胶阻尼块，通过橡胶阻尼块的变形吸收两端输入的能量。连接器的刚度与弹簧刚度有密切联系，通过对弹簧刚度和初始压力的调节，可间接调节连接器的刚度特性和拉压力范围；通过对结构的合理布局，将若干个弹簧22布置在压块1周边，一是避免了使用大弹簧，二是有利于保证整个连接装置在拉压过程中的稳定性，同时还有利于安装和更换。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

设计图

一种可变刚度摩擦阻尼连接器论文和设计

一种可变刚度摩擦阻尼连接器论文和设计-谈忠坤

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

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