專利名稱：板式變摩擦阻尼器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種板式變摩擦阻尼器，主要用于結構和設備的抗風、抗震領域。也可與隔震裝置、TMD等聯合使用改善其控制效果。
技術背景為了減輕結構和設備的風振、地震響應，可以在結構和設備上布置耗能 減振裝置耗散能量，達到減小結構響應的目的。自20世紀70年代初Kelly 等人提出耗能減振概念以來的30多年里，人們開發出了大量的耗能減振裝置。 按其耗能機理不同可以分為四類粘彈性阻尼器、粘滯阻尼器、金屬阻尼器 和摩擦阻尼器。其中粘滯阻尼器提供線性阻尼，方便工程設計和計算，但造 價昂貴，維護困難，并且容易漏油；摩擦阻尼器結構簡單，造價低廉，容易 維護， 一般摩擦阻尼器構造如圖1、 2所示，主要由上下鋼板l、中間鋼板2、 預緊螺栓3和墊片4組成，在中間鋼板2上開有長形孔5;上下鋼板1和中間 鋼板2上均開有安裝孔6。預緊螺栓壓緊上下鋼板和中間鋼板，提供摩擦面的 正壓力，中間鋼板相對于上下鋼板滑動。這種常摩擦阻尼器在運動過程中正 壓力和摩擦面系數都不會改變，其滯回模型類似矩形，存在一個臨界值(起 滑力)，當荷載超過該值以后，裝置開始滑動，滑動時其剛度變為0，摩擦力 大小不變。顯然，對于這種滯回模型，選擇一個合適的起滑力至關重要，如 果起滑力過小，耗能裝置的作用微乎其微，而如果起滑力過大，裝置滑動歷 程太小，不能發揮耗能作用，而且導致較大的結構內力。另外，在確定的起 滑力下，摩擦裝置的減振效果將隨地震強度的增加而減弱，如果根據較低設 計強度確定起滑力，當經歷遠超設計強度的地震時，耗能裝置將不會獲得較 好的減振效果。而如果根據高設計強度確定起滑力，當經歷小震時，耗能裝 置不能啟動，沒有任何作用。也就是說常摩擦阻尼器裝置在不同的外荷載大 小下，控制效果是不一樣的。為了克服常摩擦阻尼器的這個缺點，李宏男等實用新型了半主動壓電摩擦阻尼器(CN 1594775A)，通過改變正壓力大小改 變摩擦力，但裝置復雜，需要一定的能源，實現起來有一定難度。 實用新型內容為了克服常摩擦阻尼器只能提供不變的摩擦力的缺點，本實用新型利用 摩擦面摩擦系數的變化，實現了摩擦力與阻尼器位移成正比，使摩擦阻尼器 也能提供線性摩擦阻尼。本實用新型的基本思路是滑動摩擦板滑動過程中正壓力大小不變，將 矩形的摩擦面等分為3份，中間摩擦面摩擦系數小，兩邊摩擦面摩擦系數大。 摩擦塊靜止時，位于摩擦面的中間部分，滑動板開始滑動時，滑動板摩擦面 與摩擦系數大的兩邊摩擦面接觸面積隨位移增大線性增大，摩擦力隨之增大。為了實現上述目的，本實用新型采取了如下技術方案。板式變摩擦阻尼器，包括有上、下兩塊蓋板7、用于連接上下蓋板7的預緊螺栓3、設在在上 下蓋板7之間的滑動板8和碟形彈簧10，滑動板8能夠相對于蓋板7滑動；所 述蓋板7的矩形摩擦面等分成三份，蓋板中間摩擦面11與滑動板摩擦面22 之間摩擦系數比蓋板兩邊摩擦面12與滑動板摩擦面22之間摩擦系數小。所 述的滑動板8和蓋板7的接觸面積大于或等于中間摩擦面11的面積。所述的蓋板中間摩擦面11與滑動板摩擦面22之間摩擦系數是蓋板兩邊 摩擦面12與滑動板摩擦面22之間摩擦系數的百分之一到五十分之一。在蓋板7的上下表面、沿蓋板寬度方向的兩個預緊螺栓3的螺母之間設置 有墊條13，并在蓋板7的下表面的墊條13和預緊螺栓3的螺母之間設置碟形 彈簧10。所述的蓋板7中間摩擦面11的位置處設置有滾軸14，所有滾軸頂端與兩邊摩擦面12在同一平面。所述的蓋板7中間摩擦面11為鍍有特氟龍涂層的摩擦面。 本實用新型的工作原理為如果滑動板8與蓋板7的接觸面積與中間摩擦面ll面積相同，當阻尼器位移為零時，滑動板只與蓋板摩擦系數很小的中間摩擦面接觸，摩擦力接近零，此時只要稍微有點外力，阻尼器就可以啟動; 阻尼器啟動滑動板與兩邊摩擦面接觸面積隨位移增大而增大，摩擦力逐漸增 大，到滑動板完全與兩邊摩擦面接觸時，摩擦力達到最大。如果滑動板8與 蓋板7的接觸面積比中間摩擦面11面積大，阻尼器位移為零時，滑動板將有 部分面積與蓋板7兩邊摩擦力接觸，有一定的初始摩擦力，滑動板8與蓋板7 接觸面積比中間摩擦面面積大的越多，初始摩擦力越大。 本實用新型的優越性1、 本實用新型利用摩擦面摩擦系數的變化實現了用摩擦的方式提供 線性阻尼。2、 本實用新型安裝在結構上后對結構不會產生附加剛度，不會影響結 構本身的自振特性。3、 本實用新型原理明了，結構簡單，取材容易，造價低廉。4、 本實用新型的"板式變摩擦阻尼器"可以做得很大，也可以做得很小，不僅適用于大型建筑，也適用于小型建筑和設備的減振。5、 本實用新型的"板式變摩擦阻尼器"安裝到結構上后，性能穩定， 不隨溫度等外部環境改變，幾乎不需要維護。
圖1現有常摩擦阻尼器的側面圖圖2現有常摩擦阻尼器的平面圖圖3本實用新型的板式變摩擦阻尼器側面圖圖4本實用新型的板式變摩擦阻尼器平面圖圖5本實用新型的板式變摩擦阻尼器實施例1構造圖圖6本實用新型的板式變摩擦阻尼器實施例1蓋板圖7圖6 A-A剖面圖8圖6 B-B剖面圖9圖6 C-C剖面圖10板式變摩擦阻尼器實施例1滑動板圖11圖10A-A剖面 圖12圖IOB-B剖面圖13本實用新型的板式變摩擦阻尼器實施例2構造圖圖14本實用新型的板式變摩擦阻尼器直接安裝于結構耗能圖15本實用新型的板式變摩擦阻尼器與TMD聯合使用圖16變摩擦支座與隔震支座并聯使用圖17雙向變摩擦支座底板圖18圖17A-A剖面圖19雙向變摩擦支座滑動板圖20圖19A-A剖面圖中1、上下鋼板，2、中間鋼板，3、預緊螺栓，4、墊片，5、長形孔， 6、安裝孔，7、蓋板，8、滑動板，10、碟形彈簧，11、蓋板中間摩擦面，12、 蓋板兩邊摩擦面，13、墊條，14、滾軸，15、軸承，16、預緊螺栓孔，17、 裝配螺栓，18、鋼板，19、條形板，20、裝配螺栓孔，21、滑動孔，22、滑 動板摩擦面，23、特氟龍鍍層，24、斜撐上段，25、斜撐下段，26、 TMD質量 塊，27、結構28TMD彈簧，29、雙向變摩擦滑動支座滑動板，30、雙向變摩 擦滑動支座底板，31、橡膠隔震支座，32、上部結構，33、基礎，34、滾珠， 35、環形平板摩擦面，36、雙向變摩擦滑動支座滑動板摩擦面。
具體實施方式
以下結合附圖詳細說明本實施例。本實用新型具體實施的關鍵點在于如何滿足中間摩擦面和兩邊摩擦面摩 擦系數的差別。 實施例1本實施例利用鋼-鋼滾動摩擦系數和滑動摩擦系數的差別實現中間摩擦 面和兩邊摩擦面摩擦系數的差別。實施例1構造如圖5，主要包括蓋板7、滑動板8、預緊螺栓3、碟形彈簧10和墊條13，滑動板8位于兩塊蓋板之間， 相對于蓋板滑動；預緊螺栓3壓緊兩塊蓋板，提供滑動板8與蓋板7接觸面 之間的正壓力；正壓力的大小通過改變碟形彈簧IO的壓縮量來控制，墊條13 增強蓋板的剛度；蓋板構造如圖6 9，由鋼板18、條形板19、滾軸14和軸 承15組成，軸承15嵌于鋼板18的軸承孔內，滾軸14支承于軸承15，所有 的滾軸頂部必需位于同一平面內，并且與蓋板兩邊的摩擦面位于同一平面內。 滾軸布置在蓋板摩擦面中間三分之一的位置。滑動板如圖10 12，滑動板和 上下蓋板滑動板摩擦面22的接觸面積與中間摩擦面11相同或者比中間摩擦 面11大一些，靜止時滑動板位于蓋板摩擦面中間位置，開始滑動時，滑動板 摩擦面接觸的蓋板兩邊摩擦面面積隨著位移增大而線性增大，由于兩邊摩擦 面的摩擦系數遠比中間摩擦面摩擦系數大，摩擦力也隨位移增大而線性增大。 實施例2本實施例利用特氟龍涂料能極大地減小摩擦系數的特性實現中間摩擦面 和兩邊摩擦面摩擦系數的差別。實施例2如圖13，主要包括蓋板7、滑動板8、 預緊螺栓3和碟形彈簧10，滑動板8位于蓋板之間，相對于蓋板滑動；高強 預緊螺栓壓緊蓋板，提供滑動板與蓋板接觸面之間的正壓力；正壓力的大小 通過改變碟形彈簧的壓縮量來控制。蓋板7摩擦面中間三分之一的位置鍍上 特氟龍涂層，由于特氟龍的厚度只有幾十微米，鋼板上局部鍍特氟龍不會造 成摩擦面不平整。滑動板構造與實施例1中滑動板8構造相同，與蓋板接觸 的滑動板摩擦面面積與中間摩擦面相同或者大一些，靜止時滑動板摩擦面位 于蓋板摩擦面中間部分，開始滑動時，滑動板摩擦面接觸的蓋板兩邊摩擦面 面積隨著位移增大而線性增大，由于兩邊摩擦面的摩擦系數遠比中間摩擦面 摩擦系數大，摩擦力也隨位移增大而線性增大。本實用新型的實際應用本實用新型可以單獨用在結構上耗能減震，如圖14，在結構層間安裝斜 撐，板式變摩擦阻尼器的蓋板7與斜撐下段25相連，滑動板8與斜撐上段24連接；本實用新型還可以和TMD聯合使用，板式變摩擦阻尼器蓋板7和結構 27相連，滑動板8和TMD質量塊26相連，如圖15;本實用新型還可作為變 摩擦滑動支座與隔震支座并聯使用，在這種情況下，上部結構提供足夠的正 壓力，只需保留板式變摩擦阻尼器的下蓋板(作為變摩擦滑動支座底板)和 滑動板，如果隔震支座是雙向運動支座，可以將變摩擦滑動支座底板的矩形 的滑動面改變成圓形，如圖17、 18，中間部分放置滾珠，提供滾動摩擦面， 邊上的環形平面提供滑動摩擦；同時將矩形的滑動板改為圓形，如圖19、 20。 雙向變摩擦滑動支座與隔震支座31并聯使用時構造如圖16，雙向變摩擦滑動 支座底板30和基礎33相連，雙向變摩擦滑動支座滑動板29和上部結構32 相連。
權利要求1、板式變摩擦阻尼器，包括有上、下兩塊蓋板(7)、用于連接上下蓋板7的預緊螺栓(3)、設在上下蓋板(7)之間的滑動板(8)和碟形彈簧(10)，滑動板(8)能夠相對于蓋板(7)滑動；其特征在于所述蓋板(7)的矩形摩擦面等分成三份，蓋板中間摩擦面(11)與滑動板摩擦面(22)之間摩擦系數比蓋板兩邊摩擦面(12)與滑動板摩擦面(22)之間摩擦系數小，所述的滑動板(8)和蓋板(7)的接觸面積大于或等于中間摩擦面(11)的面積。
2、 根據權利要求1所述的板式變摩擦阻尼器，其特征在于所述的蓋板中間 摩擦面(11)與滑動板摩擦面(22)之間摩擦系數是蓋板兩邊摩擦面(12) 與滑動板摩擦面(22)之間摩擦系數的百分之一到五十分之一。
3、 根據權利要求1所述的板式變摩擦阻尼器，其特征在于在蓋板(7)的 上下表面、沿蓋板寬度方向的兩個預緊螺栓(3)的螺母之間設置有墊條(13)， 并在蓋板(7)的下表面的墊條(13)和預緊螺栓(3)的螺母之間設置碟形 彈簧(10)。
4、 根據權利要求1所述的板式變摩擦阻尼器，其特征在于所述的蓋板(7) 中間摩擦面(11)的位置處設置有滾軸(14)，所有滾軸頂端與兩邊摩擦面(12)在同一平面。
5、 根據權利要求l所述的板式變摩擦阻尼器，其特征在于所述的蓋板(7) 中間摩擦面(11)為鍍有特氟龍涂層的摩擦面。
專利摘要本實用新型是一種板式變摩擦阻尼器，主要用于結構和設備的抗風、抗震領域。本實用新型利用摩擦面摩擦系數的變化實現了可以提供線性阻尼的變摩擦阻尼裝置。板式變摩擦阻尼器主要由兩塊蓋板、滑動板、預緊螺栓、碟形彈簧和墊條組成。蓋板摩擦面等分為三份，中間摩擦面與滑動板摩擦面之間摩擦系數比兩邊摩擦面與滑動板摩擦面之間摩擦系數小。板式變摩擦阻尼器避免了傳統線性阻尼裝置，如油阻尼器，造價高，維護復雜，易漏油的缺點；克服了常摩擦阻尼器在不能在不同大小荷載作用下保持同樣控制效果的問題。本實用新型結構簡單，造價低廉，易于生產，可用于大型結構也適用于小型結構和設備，適宜在結構和設備抗震領域推廣應用。
文檔編號F16F7/08GK201166077SQ20082007860
公開日2008年12月17日 申請日期2008年1月18日 優先權日2008年1月18日
發明者周錫元, 麗 秦, 閆維明 申請人:北京工業大學