本發(fā)明專利涉及橋梁、建筑、水利等結(jié)構(gòu)物的抗震領(lǐng)域，特別涉及一種阻尼力可調(diào)的旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

cn103335052b公開了一種阻尼力可調(diào)的被動粘滯阻尼器，基于bang-bang主動控制算法原理，利用逆時針可轉(zhuǎn)的定向齒輪和順時針可轉(zhuǎn)的定向齒輪只能按照一個方向轉(zhuǎn)動的特性，設(shè)計了定向齒輪、自由齒輪、齒條軌道、擋板、粘滯阻尼器組成的機(jī)構(gòu)。當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生層間位移時，回復(fù)到平衡位置的過程不受到粘滯阻尼器阻尼力的阻礙作用。該專利文獻(xiàn)提出了“結(jié)構(gòu)物在回復(fù)到平衡位置時阻尼器阻尼力對于結(jié)構(gòu)而言屬于不利因素，提供一種在結(jié)構(gòu)物在回復(fù)到平衡位置時不受阻尼器阻尼力影響”的設(shè)計思想。這一設(shè)計思想可能代表了阻尼器的一種發(fā)展趨勢。但是，cn103335052b的機(jī)械結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜。

在先申請“201710608270.4”一種被動型粘滯阻尼器，也設(shè)計一種阻尼器，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了較大的簡化，雖然其也能夠在一定程度上實現(xiàn)“在回復(fù)到平衡位置時不受阻尼器阻尼力影響”，但是，該方案受制于“第一桿在第二桿中自由滑動的距離”、“第三桿在第四桿中自由滑動的距離”，在振幅過小時，該阻尼器無法工作；振幅過大時，回復(fù)到平衡位置時的阻尼力仍然會存在。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種阻尼力可調(diào)的旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器及其應(yīng)用，解決結(jié)構(gòu)物在回復(fù)到平衡位置時所受阻尼器阻尼力的問題。

一種阻尼力可調(diào)的旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器，包括：第一旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器(1)、第二旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器(2)；

第一旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器(1)包括：第一外轉(zhuǎn)輪(1-2)、第一內(nèi)轉(zhuǎn)輪(1-3)、第一連接軸、第一旋轉(zhuǎn)葉片(1-5)、第一油缸(1-4)，第一內(nèi)轉(zhuǎn)輪(1-3)與第一外轉(zhuǎn)輪(1-2)采用內(nèi)嚙合棘輪棘爪機(jī)構(gòu)傳遞動力，第一內(nèi)轉(zhuǎn)輪為順時針定向轉(zhuǎn)動；

第二旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器(2)包括：第二外轉(zhuǎn)輪(2-2)、第二內(nèi)轉(zhuǎn)輪(2-3)、第二連接軸、第二油缸(2-4)、第二旋轉(zhuǎn)葉片(2-5)，第二內(nèi)轉(zhuǎn)輪(2-3)與第二外轉(zhuǎn)輪(2-2)采用內(nèi)嚙合棘輪棘爪機(jī)構(gòu)傳遞動力，第二內(nèi)轉(zhuǎn)輪為逆時針定向轉(zhuǎn)動；

第一外轉(zhuǎn)輪(1-2)和第二外轉(zhuǎn)輪(2-2)的外表面設(shè)置有齒槽；

第一外轉(zhuǎn)輪(1-2)和第二外轉(zhuǎn)輪(2-2)置于同一齒條上，該齒條為：無齒槽段+齒槽段+無齒槽段，第一外轉(zhuǎn)輪(1-2)和第二外轉(zhuǎn)輪的表面設(shè)置有齒槽與齒條嚙合、且第一外轉(zhuǎn)輪(1-2)和第二外轉(zhuǎn)輪置于齒槽段的左端和右端。

一種阻尼力可調(diào)的旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器，包括：第一旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器(1)、第二旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器(2)；

第一旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器(1)包括：第一外轉(zhuǎn)輪(1-2)、第一內(nèi)轉(zhuǎn)輪(1-3)、第一連接軸、第一旋轉(zhuǎn)葉片(1-5)、第一油缸(1-4)，第一內(nèi)轉(zhuǎn)輪(1-3)與第一外轉(zhuǎn)輪(1-2)采用內(nèi)嚙合棘輪棘爪機(jī)構(gòu)傳遞動力，第一內(nèi)轉(zhuǎn)輪為順時針定向轉(zhuǎn)動；

第二旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器(2)包括：第二外轉(zhuǎn)輪(2-2)、第二內(nèi)轉(zhuǎn)輪(2-3)、第二連接軸、第二油缸(2-4)、第二旋轉(zhuǎn)葉片(2-5)，第二內(nèi)轉(zhuǎn)輪(2-3)與第二外轉(zhuǎn)輪(2-2)采用內(nèi)嚙合棘輪棘爪機(jī)構(gòu)傳遞動力，第二內(nèi)轉(zhuǎn)輪為逆時針定向轉(zhuǎn)動；

第一外轉(zhuǎn)輪(1-2)和第二外轉(zhuǎn)輪(2-2)的外表面設(shè)置有齒槽；

第一外轉(zhuǎn)輪(1-2)和第二外轉(zhuǎn)輪分別置于兩條齒條上，第一齒條(1-1)、第二齒條(2-1)均設(shè)計為：無齒槽段+齒槽段，第一外轉(zhuǎn)輪、第二外轉(zhuǎn)輪分別置于第一齒條(1-1)、第二齒條(2-1)上齒槽段與無齒槽段的連接部，第一外轉(zhuǎn)輪(1-2)位于第一齒條(1-1)的齒槽段的左端，第二外轉(zhuǎn)輪(2-2)位于第二齒條(2-1)的齒槽段的右端。

進(jìn)一步，第一外轉(zhuǎn)輪(1-2)為空心轉(zhuǎn)輪，且內(nèi)表面設(shè)置有棘爪，第一內(nèi)轉(zhuǎn)輪(1-3)設(shè)置在第一外轉(zhuǎn)輪內(nèi)，且第一內(nèi)轉(zhuǎn)輪(1-3)外表面設(shè)置有棘輪，第一外轉(zhuǎn)輪(1-2)的棘爪推動第一內(nèi)轉(zhuǎn)輪(1-3)的棘輪轉(zhuǎn)動；第一內(nèi)轉(zhuǎn)輪固接有第一連接軸，第一連接軸上固定有第一旋轉(zhuǎn)葉片(1-5)，第一旋轉(zhuǎn)葉片設(shè)置在第一油缸(1-4)。

進(jìn)一步，第二外轉(zhuǎn)輪(2-2)為空心轉(zhuǎn)輪，且內(nèi)表面設(shè)置有棘輪，第二內(nèi)轉(zhuǎn)輪(2-3)設(shè)置在第二外轉(zhuǎn)輪內(nèi)，且第二內(nèi)轉(zhuǎn)輪(2-3)外表面設(shè)置有棘輪，第二外轉(zhuǎn)輪(2-2)的棘爪推動第二內(nèi)轉(zhuǎn)輪(2-3)的棘輪轉(zhuǎn)動；第二內(nèi)轉(zhuǎn)輪固接有第二連接軸，第二連接軸上固定有第二旋轉(zhuǎn)葉片(2-5)，第二旋轉(zhuǎn)葉片設(shè)置在第二油缸(2-4)。

進(jìn)一步，在第一連接軸穿過第一油缸的位置設(shè)置有軸線定位裝置。

進(jìn)一步，在第二連接軸穿過第二油缸的位置設(shè)置有軸線定位裝置。

進(jìn)一步，第一齒條與第二齒條平行設(shè)置。

一種框架結(jié)構(gòu)的抗震裝置，在上梁與下梁之間安裝固定有前述的阻尼力可調(diào)的旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器；齒條與梁處于平行關(guān)系，齒條與上梁通過連接構(gòu)件(4-1)固定，下梁固定有支撐件，第一油缸(1-4)和第二油缸(2-4)與支撐件固定。

框架結(jié)構(gòu)的抗震裝置的安裝方法，包括以下步驟：第一，在上梁上設(shè)置連接構(gòu)件(4-1)，在下梁上安裝八字形斜撐支撐件；第二，將齒條與連接構(gòu)件(4-1)固定連接，保持齒條與上梁保持平行關(guān)系；第三，將第一油缸、第二油缸安裝固定在支撐件上；第四，將第一外轉(zhuǎn)輪放置于齒條齒槽段的左端，將第二外轉(zhuǎn)輪放置于齒條齒槽段的右端；第五，安裝第一內(nèi)轉(zhuǎn)輪以及第一旋轉(zhuǎn)葉片，安裝第二內(nèi)轉(zhuǎn)輪以及第二旋轉(zhuǎn)葉片。

采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點包括以下幾點。

第一，相對于cn103335052b，阻尼器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡化。

第二，相對于“201710608270.4”，雖然繼承了雙阻尼器的思想，但是本申請中的阻尼器的阻尼力特點與“201710608270.4”、“cn103335052b”有較大區(qū)別：本申請的每個阻尼器僅僅在4個振動過程中的1個過程提供阻尼力。

附圖說明：

圖1：本發(fā)明的研究問題示意圖。

圖2：實施例一的第一旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器立面圖。

圖3：實施例一的第二旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器立面圖。

圖4：第一外轉(zhuǎn)輪與第一內(nèi)轉(zhuǎn)輪的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5：第二外轉(zhuǎn)輪與第二內(nèi)轉(zhuǎn)輪的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6：a)為第一旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器平面圖；b)為第二旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器立面圖。

圖7：實施例二的第一旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器與第二旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器的立面圖。

圖8：實施例二的第一旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器與第二旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器的平面圖。

圖9：實施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：1第一旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器，2第二旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器，1-1第一齒條，1-2第一外轉(zhuǎn)輪，1-3第一內(nèi)轉(zhuǎn)輪，1-4第一油缸，1-5第一旋轉(zhuǎn)葉片；2-1第二齒條；2-2第二外轉(zhuǎn)輪，2-3第二內(nèi)轉(zhuǎn)輪，2-4第二油缸，2-5第二旋轉(zhuǎn)葉片；3-1上梁；3-2下梁；4-1上梁的連接構(gòu)件。

具體實施方式

實施例一：一種阻尼力可調(diào)的旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器，包括：第一旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器(1)、第二旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器(2)，第一齒條(1-1)，第二齒條(2-1)；

第一旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器(1)包括：第一外轉(zhuǎn)輪(1-2)、第一內(nèi)轉(zhuǎn)輪(1-3)、第一連接軸、第一旋轉(zhuǎn)葉片(1-5)、第一油缸(1-4)，第一內(nèi)轉(zhuǎn)輪(1-3)與第一外轉(zhuǎn)輪(1-2)采用內(nèi)嚙合棘輪棘爪機(jī)構(gòu)傳遞動力；

第一齒條(1-1)的表面設(shè)置有齒槽、第一外轉(zhuǎn)輪(1-2)的外表面設(shè)置齒槽，第一齒條(1-1)與第一外轉(zhuǎn)輪(1-2)相嚙合；

第一外轉(zhuǎn)輪(1-2)為空心轉(zhuǎn)輪，且內(nèi)表面設(shè)置有棘爪，第一內(nèi)轉(zhuǎn)輪(1-3)設(shè)置在第一外轉(zhuǎn)輪內(nèi)，且第一內(nèi)轉(zhuǎn)輪(1-3)外表面設(shè)置有棘輪，第一外轉(zhuǎn)輪(1-2)的棘爪推動第一內(nèi)轉(zhuǎn)輪(1-3)的棘輪轉(zhuǎn)動；

第一內(nèi)轉(zhuǎn)輪固接有第一連接軸，第一連接軸上固定有第一旋轉(zhuǎn)葉片(1-5)，第一旋轉(zhuǎn)葉片設(shè)置在第一油缸(1-4)；

在第一連接軸穿過第一油缸的位置設(shè)置有軸線定位裝置；

第二旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器(2)包括：第二外轉(zhuǎn)輪(2-2)、第二內(nèi)轉(zhuǎn)輪(2-3)、第二連接軸、第二油缸(2-4)、第二旋轉(zhuǎn)葉片(2-5)，第二內(nèi)轉(zhuǎn)輪(2-3)與第二外轉(zhuǎn)輪(2-2)采用內(nèi)嚙合棘輪棘爪機(jī)構(gòu)傳遞動力；

第二齒條(2-1)的表面設(shè)置有齒槽、第二外轉(zhuǎn)輪(2-2)的外表面設(shè)置齒槽，第二齒條(2-1)與第二外轉(zhuǎn)輪(2-2)相嚙合；

第二外轉(zhuǎn)輪(2-2)為空心轉(zhuǎn)輪，且內(nèi)表面設(shè)置有棘輪，第二內(nèi)轉(zhuǎn)輪(2-3)設(shè)置在第二外轉(zhuǎn)輪內(nèi)，且第二內(nèi)轉(zhuǎn)輪(2-3)外表面設(shè)置有棘輪，第二外轉(zhuǎn)輪(2-2)的棘爪推動第二內(nèi)轉(zhuǎn)輪(2-3)的棘輪轉(zhuǎn)動；

第二內(nèi)轉(zhuǎn)輪固接有第二連接軸，第二連接軸上固定有第二旋轉(zhuǎn)葉片(2-5)，第二旋轉(zhuǎn)葉片設(shè)置在第二油缸(2-4)；

在第二連接軸穿過第二油缸的位置設(shè)置有軸線定位裝置；

所述的第一旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器的第一齒條位于第一外轉(zhuǎn)輪左側(cè)的位置無齒槽，第一外轉(zhuǎn)輪與第一內(nèi)轉(zhuǎn)輪通過“棘輪-棘爪”使得第一內(nèi)轉(zhuǎn)輪能夠順時針轉(zhuǎn)動；

所述的第二旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器的第二齒條位于第二外轉(zhuǎn)輪右側(cè)的位置無齒槽，第二外轉(zhuǎn)輪與第二內(nèi)轉(zhuǎn)輪通過“棘輪-棘爪”使得第二內(nèi)轉(zhuǎn)輪能夠逆時針轉(zhuǎn)動；

齒條與油缸分別固定在不同的結(jié)構(gòu)物上，如：第一齒條與第二齒條固定在第一結(jié)構(gòu)物上，第一油缸和第二油缸固定在第二結(jié)構(gòu)物上；

第一齒條與第二齒條平行設(shè)置。

本發(fā)明研究的問題可以用圖1來表示，“…….第二結(jié)構(gòu)物從平衡位置-位置a-平衡位置-位置b-平衡位置…….”，其基本過程可分為4個過程部分：“第二結(jié)構(gòu)物從平衡位置-位置a”、“第二結(jié)構(gòu)物從位置a-平衡位置”、“第二結(jié)構(gòu)物從平衡位置-位置b”、“第二結(jié)構(gòu)物從位置b到平衡位置”“cn103335052b”與“201710608270.4”與受力相同，均是使得阻尼器在“第二結(jié)構(gòu)物從平衡位置-位置a”、“第二結(jié)構(gòu)物從平衡位置-位置b”均給予阻尼力，而在另外2個過程部分中，阻尼器不給予阻尼力。

本申請繼承了“201710608270.4”的雙阻尼器思想，但是受力構(gòu)思進(jìn)行了修改：本發(fā)明的第一旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器、第二旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器僅僅在上述4個過程部分中的1個部分起到阻尼力；“201710608270.4”雖然也是雙阻尼器，但是兩個阻尼器在4個過程部分中的2個部分均起到阻尼力。

如圖2所示，第一齒條(1-1)在第一外轉(zhuǎn)輪(1-2)的左側(cè)未設(shè)置齒槽、在右側(cè)設(shè)置齒槽，與第一外轉(zhuǎn)輪(1-2)的外表面的齒槽保持嚙合。下面對第一旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器的阻尼效果進(jìn)行分析。

當(dāng)?shù)谝积X條從平衡外置向左移動時，第一齒條帶動第一外轉(zhuǎn)輪順時針轉(zhuǎn)動，第一外傳輪通過棘爪-棘輪，帶動第一內(nèi)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動，第一內(nèi)轉(zhuǎn)輪與第一連接軸固定，第一連接軸位于第一油缸中的第一旋轉(zhuǎn)葉片旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)耗能。

當(dāng)?shù)谝积X條從左向右運動，回到平衡位置的過程中，第一齒條帶動第一外轉(zhuǎn)輪逆時針轉(zhuǎn)動，棘輪-棘爪為單向傳遞機(jī)構(gòu)，此時，第一外傳輪無法帶動第一內(nèi)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動，也就是說，第一旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器不會產(chǎn)生阻止結(jié)構(gòu)物回復(fù)到平衡位置的阻尼力。

當(dāng)?shù)谝积X條從平衡位置繼續(xù)向右運動、以及后續(xù)的第一齒條從右向左，回到平衡位置的過程中，由于第一齒條的左側(cè)未設(shè)置齒槽，因此，此時，第一齒條與第一外轉(zhuǎn)輪沒有產(chǎn)生受力。

從上述分析可知：在4個過程部分中，第一旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器只在其中的1個過程部分中給予阻尼力。

如圖3所示，第二齒條(2-1)在第二外轉(zhuǎn)輪(2-2)的右側(cè)未設(shè)置齒槽、在左側(cè)設(shè)置齒槽，與第二外轉(zhuǎn)輪(2-2)的外表面的齒槽保持嚙合。

與前述“第一齒條和第一旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器的分析類似”，第二齒條僅僅在“第二齒條從平衡位置向右”的過程中，才生阻尼力，其他3個過程中，均不會給予阻尼力。即本發(fā)明采用“1個阻尼器”只在“1個過程部分”給予阻尼力的思想，放棄了“1個阻尼器”在“2個過程部分”給予阻尼力的構(gòu)思。

本發(fā)明的主要構(gòu)思體現(xiàn)在：1)第一齒條、第二齒條上的齒槽設(shè)計；2)采用內(nèi)嚙合棘輪-棘爪轉(zhuǎn)動連接的“第一外轉(zhuǎn)輪和第一內(nèi)轉(zhuǎn)輪”、“第二外轉(zhuǎn)輪和第二內(nèi)轉(zhuǎn)輪”；3)“外轉(zhuǎn)輪設(shè)置在齒條齒槽段的端部”，順時針轉(zhuǎn)動的內(nèi)轉(zhuǎn)輪、逆時針轉(zhuǎn)動的內(nèi)轉(zhuǎn)輪設(shè)置在齒槽段的左、右端；通過上述3個主要構(gòu)思，得以實現(xiàn)“結(jié)構(gòu)物在回復(fù)到平衡位置時阻尼器不提供阻尼力”的目的。

實施例二：如圖7-8所示，與實施例一的不同之處在于：實施例一的第一齒條和第二齒條合并為1個齒條，齒條的構(gòu)造為：無齒槽段+齒槽段+齒槽段，在齒條齒槽段的左端放置第一外轉(zhuǎn)輪，在齒條齒槽段的右端放置第二外轉(zhuǎn)輪。

實施例三，如圖9所示，一種框架結(jié)構(gòu)的抗震裝置，將本發(fā)明的實施例二的阻尼力可調(diào)的旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器應(yīng)用于框架結(jié)構(gòu)中，齒條與梁處于平行關(guān)系，齒條與上梁通過連接構(gòu)件(4-1)固定，下梁固定有支撐件，第一油缸(1-4)和第二油缸(2-4)與支撐件(圖9中未示意出)固定。

其安裝方法如下：第一，在上梁上設(shè)置連接構(gòu)件(4-1)，在下梁上安裝八字形斜撐支撐件；第二，將齒條與連接構(gòu)件(4-1)固定連接，保持齒條與上梁保持平行關(guān)系；第三，將第一油缸、第二油缸安裝固定在支撐件上；第四，將第一外轉(zhuǎn)輪放置于齒條齒槽段的左端，將第二外轉(zhuǎn)輪放置于齒條齒槽段的右端；第五，安裝第一內(nèi)轉(zhuǎn)輪以及第一旋轉(zhuǎn)葉片，安裝第二內(nèi)轉(zhuǎn)輪以及第二旋轉(zhuǎn)葉片。

將本發(fā)明的實施例一的阻尼力可調(diào)的旋轉(zhuǎn)粘滯阻尼器應(yīng)用于框架結(jié)構(gòu)中，安裝方法與結(jié)構(gòu)與實施例三的類似，第一齒條和第二齒條均與梁保持平行關(guān)系，第一齒條和第二齒條均與上梁固定的懸掛式連接構(gòu)件固定。

以上已詳細(xì)描述了本方面的較佳實施例，但應(yīng)理解到，在閱讀了本發(fā)明的上述講授內(nèi)容后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改。這些等價形式同樣落入本申請所附權(quán)利要求書的保護(hù)范圍中。