一种大吨位弹性—阻尼复合减震装置

摘要

本发明涉及一种大吨位弹性—阻尼复合减震装置，包括阻尼缸体、外缸套、活塞杆、左球铰座、右球铰座及接长套，阻尼缸体右端通过接长套与右球铰座连接，左端设在外缸套内，外缸套套设在阻尼缸体与接长套的外侧，外缸套的左端与左球铰座固定连接，右端与接长套外侧可滑动连接，阻尼缸体内腔为装设有阻尼介质的阻尼腔体，活塞杆贯穿阻尼腔体，并与左球铰座连接，阻尼缸体和接长套的外侧以及外缸套的内侧构成弹簧腔体，在弹簧腔体的两端分别设有阻力块，在弹簧腔体内设有弹簧装置，弹簧装置呈压缩状态，且与两端的阻力块抵接。与现有技术相比，本发明中阻尼和弹簧并联，具有自复位功能，可适用于大跨度悬索桥及斜拉桥的减震及主梁位移控制。

权利要求

1.一种大吨位弹性—阻尼复合减震装置，包括阻尼缸体(1)、外缸套(2)、活塞杆(3)、左球铰座(4)、右球铰座(5)及接长套(9)，所述的阻尼缸体(1)右端通过接长套(9)与右球铰座(5)连接，左端设在外缸套(2)内，所述的外缸套(2)套设在阻尼缸体(1)与接长套(9)的外侧，所述的外缸套(2)的左端与左球铰座(4)固定连接，右端与接长套(9)外侧可滑动连接，所述的阻尼缸体(1)内腔为装设有阻尼介质的阻尼腔体(11)，所述的活塞杆(3)贯穿阻尼腔体(11)，并与左球铰座(4)连接，所述的阻尼缸体(1)和接长套(9)的外侧以及外缸套(2)的内侧构成弹簧腔体(12)，其特征在于，在弹簧腔体(12)的两端分别设有阻力块(8)，在弹簧腔体(12)内设有弹簧装置(7)，所述的弹簧装置(7)呈压缩状态，且与两端的阻力块(8)抵接，所述弹簧装置(7)的两端通过圆螺母(10)固定在阻尼缸体(1)或接长套(9)径向外部；

所述的弹簧装置(7)为多段碟形弹簧，所述的弹簧腔体(12)内设有滑动块(6)，所述的滑动块(6)将弹簧腔体(12)内部分为多个腔室，每个腔室内分别设有一段碟形弹簧，每段碟形弹簧的两端均受滑动块(6)或阻力块(8)挤压而呈压缩状态。

2.根据权利要求1所述的一种大吨位弹性—阻尼复合减震装置，其特征在于，所述的滑动块(6)的设置个数为1～3个。

3.根据权利要求1所述的一种大吨位弹性—阻尼复合减震装置，其特征在于，所述的阻尼腔体(11)为密封腔体。

4.根据权利要求1所述的一种大吨位弹性—阻尼复合减震装置，其特征在于，位于阻尼腔体(11)内部的活塞杆(3)上设有活塞(13)，所述的活塞(13)上设有用于阻尼通过的间隙或孔隙。

5.根据权利要求1所述的一种大吨位弹性—阻尼复合减震装置，其特征在于，所述的阻力块(8)共设有两个，弹簧腔体(12)右端的阻力块(8)通过螺纹旋入外缸套(2)右端内并焊接固定，弹簧腔体(12)左端的阻力块(8)通过螺纹旋入外缸套(2)左端内并焊接固定，同时与左球铰座(4)相连。

6.根据权利要求1所述的一种大吨位弹性—阻尼复合减震装置，其特征在于，所述的活塞杆(3)采用双出杆形式。

7.根据权利要求1所述的一种大吨位弹性—阻尼复合减震装置，其特征在于，所述的外缸套(2)与左球铰座(4)以螺纹和螺栓连接并焊接固定。

说明书

一种大吨位弹性—阻尼复合减震装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种阻尼减震装置，尤其是涉及一种大吨位弹性—阻尼复合减震装置。

背景技术

[0002] 阻尼器，是为结构物提供运动阻力(阻尼力)的耗减结构物运动能量的装置，阻尼力大小是结构物运动速度的函数，理论上阻尼器的力学本构关系可表达为，[0003] F＝CVα……(1)

[0004] 式中，F——阻尼力(kN)，V——阻尼器连接两端相对速度(m/s)，

[0005] α——速度指数，C——阻尼系数(kN/(m/s)α)

[0006] 阻尼器早期主要应用于航天、军工、汽车等机械的吸能减震。二十世纪80年代末在国际地震工程界，诞生了以“结构性能”为标准的新设计方法和理念。人们开始逐步地把阻尼耗能这项技术转用到建筑、桥梁等土木结构工程中，大大提高了土木工程建筑结构的抗震性能。作为结构保护系统最重要的产品，粘滞阻尼器已经在世界范围内广泛被工程界使用和发展。

[0007] 我国在上世纪90年代末也开始在建筑以及桥梁领域应用结构保护系统。国内已建大跨度悬索桥和斜拉桥多采用粘滞阻尼器作为桥梁结构的减震装置，而这种传统的阻尼器减震装置不能约束温度、静风等缓变荷载下大跨度悬索桥和斜拉桥主梁变位，且没有自复位功能，导致梁端伸缩缝累积变位过大，因此伸缩缝易损坏，悬索桥短吊杆及斜拉桥斜拉索的应力幅加大。因此需要提供新型的减震装置，使其能满足吸能减震的同时还提供适当的弹性约束和自复位功能，从而保证桥梁结构的抗震性能要求和伸缩缝及悬索桥短吊杆及斜拉桥斜拉索的耐久性要求。

[0008] 中国专利CN 101315113A公布了一种带有径向限位装置的粘滞阻尼器，包括阻尼腔体、限位腔体，阻尼腔体设置于限位腔体内部，所述的阻尼腔体内部中间位置设有活塞杆，阻尼腔体外部为阻尼缸体，该阻尼缸体内充设有阻尼介质，所述的限位腔体内设有限位装置，该限位装置设置在阻尼缸体径向外部，所述的限位腔体侧面两端设有阻力块，限位腔体左右两端分别设有左球铰座和右球铰座，左球铰座与活塞杆连接，左球铰座带动活塞杆在阻尼腔体内往复运动，并带动限位腔体外壳一起运动。限位装置在工作时并不相对阻尼器缸体运动，当超过设计的阻尼器阻尼行程后，限位腔体两端的阻力块与限位装置碰撞，限位装置的弹簧被压缩，起静力限位作用。即该发明的粘滞阻尼器中，限位装置中的弹簧不是一直起作用，只有在超过设定阻尼器阻尼行程以后，弹簧才起作用，适用的吨位较小。弹簧初始状态为弹簧的自然状态，使得该阻尼器不具有自复位功能。

发明内容

[0009] 本发明的目的就是为了提供一种适用于大跨度悬索桥及斜拉桥的大吨位弹性—阻尼复合减震装置。

[0010] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

[0011] 一种大吨位弹性—阻尼复合减震装置，包括阻尼缸体、外缸套、活塞杆、左球铰座、右球铰座及接长套，所述的阻尼缸体右端通过接长套与右球铰座连接，左端设在外缸套内，所述的外缸套套设在阻尼缸体与接长套的外侧，所述的外缸套的左端与左球铰座固定连接，右端与接长套外侧可滑动连接，所述的阻尼缸体内腔为装设有阻尼介质的阻尼腔体，所述的活塞杆贯穿阻尼腔体，并与左球铰座连接，所述的阻尼缸体和接长套的外侧以及外缸套的内侧构成弹簧腔体，在弹簧腔体的两端分别设有阻力块，在弹簧腔体内设有弹簧装置，所述的弹簧装置呈压缩状态，且与两端的阻力块抵接。

[0012] 所述的弹簧装置为碟形弹簧。

[0013] 所述的碟形弹簧的两端通过圆螺母固定在阻尼缸体或接长套径向外部，且圆螺母保证碟形弹簧为压缩状态。

[0014] 此外，弹簧装置还可以安装在阻尼缸体的轴向外部。

[0015] 所述的碟形弹簧变形量可达到数百毫米，当要求碟形弹簧的变形量较大时，所述的弹簧腔体内可以设有滑动块，所述的滑动块将弹簧腔体内部分为多个腔室，每个腔室内分别设有一段碟形弹簧，每段碟形弹簧的两端均受滑动块或阻力块挤压而呈压缩状态。

[0016] 所述的滑动块的设置个数为1～3个。

[0017] 所述的阻尼腔体为密封腔体。

[0018] 位于阻尼腔体内部的活塞杆上设有活塞，所述的活塞上设有用于阻尼通过的间隙或孔隙。所述的阻尼介质被迫通过活塞上的孔隙或间隙，产生摩擦、节流、阻尼效应，从而将阻尼器受到的外力所做的功转化为阻尼介质的内能，将外力所做的功消耗掉。

[0019] 所述的阻力块共设有两个，弹簧腔体右端的阻力块通过螺纹旋入外缸套右端内并焊接固定，弹簧腔体左端的阻力块通过螺纹旋入外缸套左端内并焊接固定，同时与左球铰座相连。

[0020] 所述的活塞杆采用双出杆形式。

[0021] 所述的外缸套与左球铰座以螺纹和螺栓连接并焊接固定。

[0022] 本发明的减震装置使用时，左球铰座带动活塞杆在阻尼腔体内往复运动，并带动外缸套一起运动，弹簧腔体往复运动使弹簧装置压缩，当弹簧行程较大时，弹簧腔体内增设滑动块随着弹簧装置变短、回复，在弹簧腔体中往复运动。本发明的减震装置中碟形弹簧一直为压缩状态，无论阻尼器被拉伸还是压缩，该弹簧装置均被压缩。

[0023] 本发明的减震装置在传统的液体粘滞阻尼器基础上增加一个恒定刚度(阻尼缸体外设置一弹簧装置)，在脉动风、刹车和地震等的动力激励作用时减震装置耗能减震，同时提供一个恒定刚度的弹性回复力；在温度、静风等荷载作用时减震装置可立即提供一个恒定刚度的弹性回复力。当荷载为零时，这种弹性回复力能使减震装置恢复到初始状态，故其具有自复位功能。本发明减震装置适用于大跨度悬索桥和斜拉桥，由于大跨度悬索桥和斜拉桥需要的的阻尼力及弹性恢复力为百吨级，故本发明装置适用于大吨位阻尼力。本发明减震装置力学本构关系可表达为，

[0024] F＝K0X+CVα……(2)

[0025] 式中，K0——弹簧刚度(kN/m)，

[0026] X——阻尼器连接两端相对位移(m)，其它符号意义同公式(1)。

[0027] 与现有技术相比，这种大吨位弹性-阻尼复合减震装置是将普通的粘滞阻尼器与弹簧装置结合起来组成，形成一种复合功能的阻尼器。本发明阻尼功能与弹簧功能独立分开，互不干扰。阻尼器最重要的部件活塞杆仅承受阻尼力，不传递弹簧力。本发明具有阻尼和弹簧并联、弹簧刚度大、弹簧行程大、具有自复位功能等特点。

[0028] 大吨位弹性-阻尼复合式减震装置应用于大跨度悬索桥和斜拉桥，其具有传统阻尼器的耗能减震功能，且弹性-阻尼复合式减震装置具有自复位功能，避免了温度、静风等缓变载荷下梁端的累积变位，降低斜拉索疲劳应力幅，并改善桥塔受力，特别有利于提高梁端伸缩缝的耐久性和悬索桥短吊杆及斜拉桥斜拉索的抗疲劳耐久性，有利于降低大桥全寿命周期成本。

附图说明

[0029] 图1为本发明减震装置结构示意图。

[0030] 图中标号：1-阻尼缸体，2-外缸套，3-活塞杆，4-左球铰座，5-右球铰座，6-滑动块，7-弹簧装置，8-阻力块，9-接长套，10-圆螺母，11-阻尼腔体，12-弹簧腔体，13-活塞。

具体实施方式

[0031] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

[0032] 实施例

[0033] 如图1所示，一种大吨位弹性—阻尼复合减震装置，包括阻尼缸体1、外缸套2、活塞杆3、左球铰座4、右球铰座5及接长套9，阻尼缸体1右端通过接长套9与右球铰座5连接，左端设在外缸套2内，外缸套2套设在阻尼缸体1与接长套9的外侧，外缸套2的左端与左球铰座4固定连接，右端与接长套9外侧可滑动连接，阻尼缸体1内腔为装设有阻尼介质的阻尼腔体11，活塞杆3贯穿阻尼腔体11，并与左球铰座4连接，阻尼缸体1和接长套9的外侧以及外缸套
2的内侧构成弹簧腔体12，在弹簧腔体12的两端分别设有阻力块8，在弹簧腔体12内设有弹簧装置7，弹簧装置7呈压缩状态，且与两端的阻力块8抵接。

[0034] 其中，弹簧装置7为碟形弹簧。碟形弹簧的两端通过圆螺母10固定在阻尼缸体1或接长套9径向外部，且圆螺母10保证碟形弹簧为压缩状态。本实施例中，弹簧腔体12内可以设有1个滑动块6，滑动块6将弹簧腔体12内部分为两个腔室，每个腔室内分别设有一段碟形弹簧，每段碟形弹簧的两端均受滑动块6或阻力块8挤压而呈压缩状态。阻尼腔体11为密封腔体。

[0035] 位于阻尼腔体11内部的活塞杆3上设有活塞13，活塞13上设有用于阻尼通过的间隙或孔隙。活塞杆3采用双出杆形式。阻尼介质被迫通过活塞13上的孔隙或间隙，产生摩擦、节流、阻尼效应，从而将阻尼器受到的外力所做的功转化为阻尼介质的内能，将外力所做的功消耗掉，保护建筑桥梁结构不受破坏。这部分结构为普通粘滞阻尼器。阻力块8共设有两个，弹簧腔体12右端的阻力块8通过螺纹旋入外缸套2右端内并焊接固定，弹簧腔体12左端的阻力块8通过螺纹旋入外缸套2左端内并焊接固定，同时与左球铰座4相连。外缸套2与左球铰座4以螺纹和螺栓连接并焊接固定。

[0036] 当阻尼器运动时，弹簧腔体12两端的阻力块8使弹簧装置7的弹簧被压缩，起静力弹簧作用。无论阻尼器被拉伸还是压缩，该弹簧装置7均被压缩。

[0037] 工作时，左球铰座4带动活塞杆3在阻尼腔体11内往复运动，并带动外缸套2一起运动。弹簧腔体12上的阻力块8与圆螺母10发生相对位移，由碟形弹簧构成的弹簧装置7受到压缩，产生反力。由于碟形弹簧本身刚度的存在，活塞杆3运动的位移越大，弹簧装置反力越大，当活塞杆3达到弹簧行程极限时弹簧装置7达到额定最大出力。

[0038] 上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。