变摩擦型齿轮惯性减震装置的制作方法

本发明涉及一种变摩擦型齿轮惯性减震装置，属于土木工程结构耗能减震技术领域。

背景技术：

消能减震技术作为一种有效的防灾和减灾手段，已将得到广泛的应用。在结构上附加消能减震装置，可以有效地增加结构阻尼从而降低其在风荷载、水平和竖向地震荷载作用下的动力响应。消能减震技术适用范围广，不受结构类型和高度的限制，在不改变结构形式的基础上可以有效地提升结构的抗震性能并有效控制其在罕遇地震下的位移。目前常用的消能减震装置主要包括速度型消能器和位移型消能器。惯性质量阻尼器是一种加速度型阻尼器，通过滚珠螺杆和液体等方式实现了对实际小质量的放大作用。滚珠螺杆加工精度高，传统粘滞阻尼单元内压高，腔体密闭，且使用年限和温度受到限制。现有变摩擦阻尼器可以实现在不同位移情况下提供变化的阻尼力，但往往耗能能力不足，导致装置位移过大。为了解决上述问题，给出了本发明技术方案。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种变摩擦型齿轮惯性减震装置。

本发明需要保护的技术方案表征为：

一种变摩擦型齿轮惯性减震装置，包括已有的变摩擦耗能单元(3)和安装连接装置，所述变摩擦耗能单元(3)内设有摩擦杆(2)，其特征在于，还包括加速度放大单元，该加速度放大单元设计为：由杠杆装置、齿轮一装置和齿轮二装置组成加速度放大单元，两个齿轮装置通过各自齿轮相互咬合，在各自轴承作用下能分别绕各自两轴做旋转运动；所述杠杆装置作为齿轮一装置的动量输入端，并与齿轮一装置固定可同步做旋转运动；所述齿轮二装置固定有重量块，并与该重量块可同步做旋转运动。

本发明与现有技术相比，具有以下优点与有益效果：

1.本发明由变摩擦耗能单元、具有加速度放大作用的齿轮型惯性单元以及安装连接装置组成，充分利用齿轮型惯性单元的两节点质量增效单元吸收振动能量，利用变摩擦耗能单元耗散能量。

2.本发明，变摩擦耗能单元可以提供随位移而变化的阻尼力，位移越大，阻尼力越大，提高对结构的震动控制作用，齿轮型惯性单元高效吸收振动能量，从而满足强震和弱震对结构的振动控制要求。

3.齿轮型惯性单元实际安装质量小，对装置部件机械加工要求低，质量增效效果显著且易于调节，能够提供有效的轴向控制力。

4.本发明装置设置方便灵活，能够有效吸收并耗散振动能量，装置旋转质量小，具有较好的推广应用价值。

附图说明

图1为本发明实施例3示意图；

图2为图1中变摩擦耗能单元细部图(为现有技术)；

图3为实施例2中第一齿轮装置的细部图；

图4为实施例2中第二齿轮装置的细部图。

图中标号：

1耳环；

3变摩擦耗能单元、2摩擦杆、14摩擦块、15摩擦面一、16摩擦面二、17变摩擦耗能单元外筒；

5内部连接耳环、6传力杆、

7杠杆、杠杆第一端71，杠杆第二端72，9齿轮一、8齿轮轴一、18轴承一；

10齿轮轴二、11旋转质量、12齿轮二、19轴承二；

13外筒；

4连接杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例作进一步说明，但不作为对本发明的限定。

实施例1(基础技术方案)

一种变摩擦型齿轮惯性减震装置，包括已有的变摩擦耗能单元(3)和安装连接装置，所述变摩擦耗能单元(3)内设有摩擦杆(2)，其特征在于，还包括加速度放大单元，该加速度放大单元设计原理为：由杠杆装置、齿轮一装置和齿轮二装置组成加速度放大单元，两个齿轮装置通过各自齿轮相互咬合，在各自轴承作用下能分别绕各自两轴做旋转运动；所述杠杆装置作为齿轮一装置的动量输入端，并与齿轮一装置固定可同步做旋转运动；所述齿轮二装置固定有重量块，并与该重量块可同步做旋转运动。

通过合理配置杠杆装置在支点两侧杠杆臂的长度，以及配置齿轮一装置和齿轮二装置的齿数比例，都可以有效地放大摩擦杆(2)的水平加速度。

实施例2(对实施例1的应用)

其特征在于，所述加速度放大单元，设计为齿轮型惯性单元，安装于结构上，其左侧通过传力杆与变摩擦耗能单元(3)(为现有技术)之间采用活动连接。该活动连接，具体实现方式为：所述传力杆前端设有耳环与变摩擦耗能单元(3)中的摩擦杆(2)铰接。

所述齿轮型惯性单元，具体结构为：包括第一齿轮装置、第二齿轮装置，两者通过齿轮啮合；

所述第一齿轮装置包括传力杆(6)、杠杆(7)、齿轮轴一(8)、齿轮一(9)、轴承一(18)；所述齿轮轴一(8)固定不动(例如固定于结构上)；所述齿轮一(9)圆心、杠杆(7)通过轴承一(18)连接在固定不动的齿轮轴一(8)；所述杠杆(7)位于齿轮一(9)平面之上，所述杠杆(7)包括中间的支点、前自由端71、末限位端72，所述支点处开设通孔并通过轴承一(18)活动限位在固定的齿轮轴一(8)上，所述前自由端71开设通孔并通过销与所述传力杆(6)之间形成活动连接，所述末限位端72开设通孔并通过销限制在所述传齿轮一(9)平面的非圆心处。

所述第二齿轮装置包括齿轮轴二(10)、旋转质量(11)、齿轮二(12)和轴承二(19)。齿轮二(12)与旋转质量(11)固定连接。所述齿轮轴二(10)固定不动(例如固定于结构上)；所述齿轮二(12)圆心、旋转质量(11)圆心通过轴承二(19)连接在固定不动的齿轮轴二(10)。

所述齿轮一(9)和齿轮二(12)相互咬合，在各自轴承作用下可以分别绕两轴做旋转运动。

当实施例1中的摩擦杆(2)发生相对水平位移时，与其铰接的传力杆(6)将带动杠杆(7)在轴承一(18)作用下绕旋转轴一(8)做旋转运动。作旋转运动的杠杆(7)带动齿轮一(9)同步绕旋转轴一(8)旋转，与齿轮一(9)咬合的齿轮二(12)带动旋转质量(11)绕旋转轴二(10)高速旋转。

实施例3

本实施例是对实施例2的具体化。

如图所示，整个加速度放大单元即齿轮型惯性单元设置在一外筒(13)内。摩擦杆(2)在外筒(13)内通过内连接耳环(5)与传力杆(6)铰接。齿轮轴一8、齿轮轴二10底部固定于外筒(13)上。

如图2所示，变摩擦耗能单元(3)中，摩擦杆(2)表面布置摩擦面一(15)和摩擦面二(16)，其中摩擦面二(16)的摩擦系数大于摩擦面一(15)，与摩擦面对应的位置设置摩擦块(14)，摩擦块(14)置于变摩擦耗能单元外筒(17)内。此皆已为现有技术。

当摩擦杆(2)穿过外筒(13)发生相对水平位移时，与其铰接的传力杆(6)将带动杠杆(7)在轴承一(18)作用下绕旋转轴一(8)做旋转运动。作旋转运动的杠杆(7)带动齿轮一(9)同步绕旋转轴一(8)旋转，与齿轮一(9)咬合的齿轮二(12)带动旋转质量(11)绕旋转轴二(10)高速旋转。在设计时，根据结构的设计要求，变摩擦耗能单元(3)可以选择改变摩擦系数，改变摩擦面正压力等方式，其摩擦面摩擦系数、摩擦面长度以及摩擦面的压力可以灵活配置。

具体实施时，左侧的耳环(1)组成安装连接装置，该耳环(1)连接于变摩擦耗能单元(3)中的摩擦杆(2)输入侧。连接杆(4)和右侧的连接耳环(1)也组成安装连接装置。本发明阻尼器通过安装连接装置设置在主结构横梁及墙体内。安装连接装置也已为现有技术。

本发明利用变摩擦耗能单元耗能，外筒内设置齿轮型惯性单元，并利用杠杆和齿轮放大作用，增加了惯性单元吸收能量的能力。在振动作用下，变摩擦耗能单元可提供随阻尼器位移而变化的阻尼力，配合惯性单元高效的吸能能力，能够广泛地应用于强震和弱震的振动控制当中，装置安装方便，结构精巧，具有很好的工程应用价值。