一种基于齿轮传动的位移放大型减震耗能阻尼器的制作方法

1.本实用新型属于建筑结构振动控制技术领域，尤其涉及一种基于齿轮传动的位移放大型减震耗能阻尼器。


背景技术：

2.在过去几十年中，地球曾发生多次较大的地震，给人们带来了巨大的经济财产损失。因此如何减少地震给人们带来的危害已经成为世界各国科研工作人员不可忽视的问题。随着国际建筑水平的逐步提高，关于如何减少地震给建筑物所带来的震动灾害也得到了更多科研工作人员的关注。越来越多的科研工作人员开始对建筑结构进行抗震设计。其中通过设计耗能减震装置来耗散地震能量来实现减震的效果又是建筑结构抗震设计的一种重要措施。
3.在各国的科研工作人员的努力下，各种各样的耗能减震装置层出不穷，这些研发成果在抗震设计中也起到了一定的作用。但现有的大多数位移或速度相关型耗能减震装置在工作时的速度和位移与连接点的相对速度和位移相等，这使得当地震所引起建筑物的震动幅度较小时，一些阻尼器可能不能工作或者不能发挥显著的耗能减震能力。为了提高阻尼器的工作能力，大部分设计人员往往采用提高阻尼器的数量或增加阻尼器的几何尺寸的方式来实现提高阻尼器耗能能力的效果，但是这样做不仅效果并不理想，而且也造成了一定程度的资源浪费。
4.因此，亟需一种具有位移响应放大能力且能够在大、中、小地震均能提供可靠的耗能能力的减震耗能装置。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的不足，本实用新型提供一种基于齿轮传动的位移放大型减震耗能阻尼器，是一种建筑结构层间的减震耗能阻尼器装置，能够将外荷载作用下所连接构件之间产生的相对较小变形根据需要进行放大，利用阻尼器的减震耗能特性实现高效耗能，使阻尼器可以在不同强度地震作用下都能发挥良好的耗能能力。
6.一种基于齿轮传动的位移放大型减震耗能阻尼器，包括阻尼器外壳、齿条传动杆、齿轮、椭圆形钢板、滑动块、液压阻尼器，所述阻尼器外壳由上顶板、下底板、左侧板、右侧板、前板及后板六个板构成，所述上顶板和下顶板的相对面上均开有两道平行的长方形凹槽，上顶板与下顶板的长方形凹槽位置相对；所述滑动块设置在上顶板和下顶板相对的长方形凹槽内，每个上下相对的长方形凹槽内设置有两个滑动块，所述两个滑动块相对侧面开设有凹槽；与上顶板、下顶板相垂直的前板和后板的中心开有杆轴固定孔，杆轴安装在杆轴固定孔内；杆轴上依次设置有椭圆形钢板一、齿轮、椭圆形钢板二，椭圆形钢板一和椭圆形钢板二与滑动块接触的一侧嵌在滑动块的凹槽内；所述每个滑动块与阻尼器外壳间基于滑动块中心对称布置两个液压阻尼器，所述液压阻尼器头部与滑动块固接，底部与阻尼器外壳的左侧板或右侧板固接；所述阻尼器外壳的左侧板或右侧板中心开设有导向孔，齿条
传动杆无齿端通过导向孔伸出壳外，有齿端与齿轮齿接；所述非开设导向孔的右侧板或左侧板外侧设置有连接杆。
7.所述上顶板或下顶板上两道平行的长方形凹槽基于板的中心轴线对称。
8.所述上顶板和下顶板的长方形凹槽内嵌入有聚四氟乙烯长条a。
9.所述滑动块开设的凹槽内安置有聚四氟乙烯长条b。
10.所述位移放大型减震耗能阻尼器的放大倍数为2(bsinα
‑
a)rα，其中b为椭圆钢板长半轴长度、a为其短半轴长度、r为齿轮半径长度、α为齿轮转动弧度。
11.所述齿轮与椭圆形钢板一、椭圆形钢板二同轴设置。
12.所述椭圆形钢板一、椭圆形钢板二的外形和材料均一致。
13.本实用新型的有益效果是：
14.1.本实用新型具备位移响应放大性能，可将地震作用下的相对位移变形进行放大，进而使齿轮和椭圆形钢板一、椭圆形钢板二串联构成的整个耗能装置的位移、速度等响应放大，保证了在中、小震作用下发挥良好的耗能能力；同时，在大震作用下，由于耗能装置的作用被放大，耗能效果增加，从而可以减少阻尼器的数量，减小工程成本，取得较好的经济效益；
15.2.本实用新型的耗能放大倍数可根据结构构件的实际情况进行调整，通过改变椭圆形钢板一、椭圆形钢板二的长短轴及齿轮半径的长度，达到调节耗能效果的目的；
16.3.本实用新型构造明确、安全可靠、适用性强，取材方便、施工便捷、便于工厂化生产，通过合理的力学设计，拥有高效的耗能能力与结构性能，具有广阔的应用前景和推广市场。
附图说明
17.图1为本实用新型实施例提供的一种基于齿轮传动的位移放大型减震耗能阻尼器的主视图；
18.图2为图1的a
‑
a截面剖视图；
19.图3为图1的的b
‑
b截面剖视图；
20.图4为本实用新型实施例提供的一种基于齿轮传动的位移放大型减震耗能阻尼器的使用安装位置示意图；
21.其中，
[0022]1‑
阻尼器外壳，2
‑
齿条传动杆，3
‑
齿轮，4
‑
椭圆形钢板一，5
‑
滑动块，6
‑
液压阻尼器，7
‑
导向孔，8
‑
聚四氟乙烯长条a，9
‑
聚四氟乙烯长条b，10
‑
杆轴，11
‑
连接件，12
‑
杆轴固定孔，13
‑
椭圆形钢板二。
具体实施方式
[0023]
为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案和效果作详细描述。
[0024]
如图1
‑
3所示，一种基于齿轮传动的位移放大型减震耗能阻尼器，包括阻尼器外壳1、齿条传动杆2、齿轮3、椭圆形钢板、滑动块5、液压阻尼器6，所述阻尼器外壳1由上顶板、下底板、左侧板、右侧板、前板及后板六个板构成，所述上顶板和下顶板的相对面上均开有两
道平行的长方形凹槽，上顶板与下顶板的长方形凹槽位置相对；优选的，所述上顶板或下顶板上两道平行的长方形凹槽基于板的中心轴线对称；所述长方形凹槽内嵌入有聚四氟乙烯长条a 8，减小摩擦系数，使滑动块5的滑动不受到较大摩擦力的影响；所述滑动块5设置在上顶板和下顶板相对的长方形凹槽内，滑动块5只能在长方形凹槽中进行滑动；每个上下相对的长方形凹槽内设置有两个滑动块5，所述两个滑动块5相对侧面开设有凹槽，凹槽内安置有聚四氟乙烯长条b 9；与上顶板、下顶板相垂直的前板和后板的中心开有杆轴固定孔12，杆轴10安装在杆轴固定孔12内；杆轴10上依次设置有椭圆形钢板一4、齿轮3、椭圆形钢板二13，齿轮3与椭圆形钢板一4、椭圆形钢板二13可同轴转动，椭圆形钢板一4、椭圆形钢板二13对称设置在齿轮3两侧，椭圆形钢板一4和椭圆形钢板二13与滑动块5接触的一侧嵌在滑动块5的凹槽内，所述椭圆形钢板转动时，与滑动块5接触的一部分始终在滑动块5所设置的凹槽中，四氟乙烯长条b能够减小摩擦系数，使椭圆形钢板转动时不受较大摩擦力的影响；所述每个滑动块5与阻尼器外壳1间基于滑动块5中心对称布置两个液压阻尼器6，所述液压阻尼器6头部与滑动块5固接，底部与阻尼器外壳1的左侧板或右侧板固接；所述阻尼器外壳1的左侧板或右侧板中心开设有导向孔7，齿条传动杆2无齿端通过导向孔7伸出壳外，有齿端与齿轮3齿接；所述非开设导向孔7的右侧板或左侧板外侧设置有连接杆，用于与建筑结构预埋件连接。本实施例中左侧板开有导向孔7，右侧板上连接有连接件11。
[0025]
所述液压阻尼器6的作用机理是当连接点产生相对位移时，齿轮3在齿条传动杆2的带动下发生转动，椭圆形钢板一4和椭圆形钢板二13也在齿轮3带动下进行同轴转动，椭圆形钢板一4和椭圆形钢板二13在转动时其水平投影长度不断变化，从而使其两侧滑动块5不断滑动，进而带动液压阻尼器6工作，依靠液压阻尼器6减震耗能特性实现耗能减震。
[0026]
所述位移放大型减震耗能阻尼器具有一定的位移放大性能，其放大倍数与椭圆形钢板一4、椭圆形钢板二13的长短轴长度以及齿轮3半径长度有关，放大倍数为2(bsinα
‑
a)/rα，其中b为椭圆钢板长半轴长度、a为其短半轴长度、r为齿轮3半径长度、α为齿轮3转动弧度，因此可以通过调节相关结构的几何尺寸来实现不同的位移放大效果。
[0027]
所述齿轮3与椭圆形钢板一4、椭圆形钢板二13同轴设置。
[0028]
所述椭圆形钢板一4、椭圆形钢板二13的外形和材料均一致。
[0029]
如图4所示，在使用时，将所述位移放大型减震耗能阻尼器的齿条传动杆2伸出阻尼器壳体的部分与连接件11分别与梁端预埋连接件和支架端预埋连接件连接，当连接点产生相对位移时，齿轮3在齿条传动杆2的带动下发生转动，椭圆形钢板一4和椭圆形钢板二13也在齿轮3带动下进行同轴转动，椭圆形钢板一4和椭圆形钢板二13在转动时其水平投影长度不断变化，从而使其两侧滑动块5不断滑动，进而带动液压阻尼器6工作，依靠液压阻尼器6减震耗能特性实现耗能减震。