CN106948253A - 速度位移混合锁定器及速度位移混合锁定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种速度位移混合锁定器及速度位移混合锁定方法。速度位移混合锁定器为左右对称结构，包括固定体、滑动体、单向阻尼器、锁定块、保险销；单向阻尼器的一端通过活塞杆连接滑动体；锁定块设置在固定体上，锁定块通过保险销连接固定体，缸体安装在锁定块上。当滑动体与固定体以小于预定值的速度作相对滑动时，保险销不被剪断，锁定块不执行锁定；当滑动体与固定体以大于预定值的速度作相对滑动时，保险销被剪断，锁定块执行锁定，从而提供大于阻尼力的锁定力，达到速度位移联合锁定的目的。本发明简单可靠、适用性强，提供的锁定力比本发明中的单向阻尼器提供的锁定力大得多，能够在滑动体滑移方向实现受力自锁。

Description

速度位移混合锁定器及速度位移混合锁定方法

技术领域

本发明涉及桥梁及建筑技术领域，尤其是具有滑动功能且需区分滑移速度并选择快速滑移进行滑移锁定的支座及装置。

背景技术

阻尼器是一种主体为活塞式圆柱形腔体结构的构件，通过腔体内填充的高粘度流体在活塞中的特殊性能“速度敏感性”，使缸体与活塞之间在低速工作状态下产生的阻尼力很小，而随着速度增加阻尼力迅速升高到设计值，阻尼器由柔性变为刚性而接近 “锁定”，实现两端连接构件之间低速下的相对位移和高速下的限位功能。本发明中使用的单向阻尼器是在普通的阻尼器里面增加单向阀，当缸体与活塞在高速运动状态下，在一个方向上产生的阻尼力很大，在其相反方向产生的阻尼力相对小很多，而在低速工作状态下，两个方向上产生的阻尼力都较小。阻尼器可以单独应用于桥梁及建筑等工程结构中，也可以和其他工程结构件例如桥梁支座等组合使用。现有技术中，速度锁定器体积与锁定力比以及成本与锁定力比过大。

申请号为201520033240.1的中国实用新型公开了一种桥梁测力速度锁定装置，包括缸体、活塞，活塞的两侧分别具有延伸出左侧密封端盖的左侧活塞杆、延伸出右侧密封端盖的右侧活塞杆，左侧活塞杆的外伸端与梁体连接支座铰接，右侧活塞杆的外伸端与墩体连接支座铰接。所述左侧密封端盖、右侧密封端盖上分别设置有第一压力传感器、第二压力传感器，右侧活塞杆与墩体连接支座之间设置有位移传感器。申请号为201310652018.5的中国发明专利申请公开了一种提高速度锁定器触发速度和锁定力的方法及装置，包括由固定体和滑动体构成的适用主体、由速度锁定器构成的感应装置、保险装置、与感应装置联动的执行装置、具有互锁齿块的锁定装置；适用主体的固定体和滑动体在建筑物的震动下发生相对位移，感应装置对适用主体的相对移动速度进行感知，当震动过大导致移动速度超过设定值时，感应装置突破保险装置，并提供初始的触发驱动力推动执行装置执行机械锁定，执行装置解除对锁定装置的压制，锁定装置的齿块啮合，在适用主体的相对滑移方向实现受力自锁。以上现有技术，在降低单位锁定力的体积与成本方面，均有待进一步改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种简单可靠、适用性强、锁定力大的速度位移混合锁定器及速度位移混合锁定方法，其不损失阻尼器对速度的敏感性，单位锁定力的体积与成本明显降低。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种速度位移混合锁定器，包括固定体、滑动体、单向阻尼器、锁定块、保险销；滑动体位于固定体上且能在固定体上滑动；单向阻尼器包括活塞杆和缸体，单向阻尼器的一端通过活塞杆固接于滑动体；单向阻尼器的的缸体设置在锁定块上，所述锁定块设置在固定体上，锁定块通过保险销连接固定体。

所述速度位移混合锁定器为左右对称结构，滑动体初始位置位于固定体中部，滑动体左侧和右侧各设有一个单向阻尼器、一个锁定块、一个保险销，所述单向阻尼器、锁定块、保险销在滑动体左右两侧对称分布。

所述单向阻尼器通过活塞杆固接在滑动体上，活塞杆下面的锁定块上与活塞杆相对应的位置开槽，留出锁定块被单向阻尼器斜向上拉动时的运动空间；缸体内嵌在锁定块里面，锁定块下端面设有斜齿一，左边锁定块上的斜齿一向左下方延伸，右边锁定块上的斜齿一向右下方延伸，固定体上设有与斜齿一相配合的斜齿二，使得锁定块只能向滑动块方向运动，而背向滑动块方向运动则被锁止。

所述固定体与滑动体构成适用主体，当滑动体与固定体慢速相对滑动时，单向阻尼器活塞杆与缸体相对产生的阻尼力很小，缸体不足以推动锁定块剪断保险销，锁定块不执行锁定，滑动体和固定体保持慢速相对滑动，当滑动体与固定体快速相对滑动时，单向阻尼器活塞杆与缸体相对产生较大的阻尼力，缸体对锁定块产生足够大的推力，保险销被剪断，锁定块向滑动体方向滑动，多次往复运动后，两边锁定块抵紧滑动体执行锁定，达到速度锁定的目的。

所述锁定块与滑动体之间在初始时保持有距离。

一种速度位移混合锁定方法，用固定体和滑动体作为适用主体，将两个单向阻尼器通过其活塞杆分别固定在滑动体两端，单向阻尼器的缸体安装在锁定块上，锁定块通过保险销与固定体连接，并与固定体滑移面通过斜齿条啮合，使锁定块只能向滑动体方向滑动，锁定块与滑动体之间最初保持有预定距离；

所述速度位移混合锁定方法包括：

滑动体与固定体作相对滑动的步骤；

单向阻尼器产生阻尼力的步骤；

锁定块在单向阻尼器驱动下单向滑动的步骤；

阻尼力超过设定值时锁定块执行锁定的步骤；

当滑动体与固定体以小于预定值的速度作相对滑动时，单向阻尼器产生的阻尼力未达到设定值，保险销不被剪断，锁定块不执行锁定；当滑动体与固定体以大于预定值的速度作相对滑动时，单向阻尼器产生超过设定值的阻尼力，保险销被剪断，锁定块执行锁定，从而提供大于阻尼力的锁定力，达到速度锁定的目的。

当单向阻尼器的活塞杆固接于滑动体时，单向阻尼器的缸体最初半固定于锁定块；滑动体与固定体相对滑移速度较小时，缸体被保险销约束，处于固定状态；滑动体与固定体相对滑移速度较大时，缸体冲破保险销的约束开始运动，并为锁定块提供驱动力。

当滑动体与固定体相对滑移速度较小时，单向阻尼器的缸体与活塞杆相对作用力较小，保险销不被剪断，锁定块不执行锁定；滑动体与固定体相对滑移速度较大时，单向阻尼器的缸体与活塞杆相对作用力较大，保险销被剪断，锁定块执行锁定；

滑动体与固定体往复相对运动的次数由最初滑动体与锁定块的距离和往复运动的单向位移决定，一次或者多次往复运动后锁定块抵紧滑动体执行锁定。

采用上述速度位移混合锁定器进行速度位移混合锁定；所述速度位移混合锁定器能在滑动体滑移方向实现受力自锁。

本发明还提供另一种速度位移混合锁定器，包括固定体、滑动体、单向阻尼器，滑动体位于固定体上且能在固定体上滑动；单向阻尼器主要包括活塞杆和缸体，缸体固接在滑动体上；其特征在于：还包括锁定块、保险销；所述锁定块设置在固定体上，锁定块通过保险销连接固定体，单向阻尼器的一端通过活塞杆连接锁定块；

所述速度位移混合锁定器为左右对称结构，滑动体位于固定体中部，滑动体左侧和右侧各设有一个单向阻尼器、一个锁定块、一个保险销，所述单向阻尼器、锁定块、保险销在滑动体左右两侧对称分布；

工作时，单向阻尼器的活塞杆最初固定于锁定块；滑动体与固定体相对滑移速度小于预定值时，活塞杆被保险销约束，处于固定状态；滑动体与固定体相对滑移速度大于预定值时，活塞杆冲破保险销的约束开始运动，并为锁定块提供驱动力。

本发明公开了一种速度位移混合锁定器及速度位移混合锁定方法，解决了现有技术中“速度锁定器体积与锁定力比以及成本与锁定力比过大”的技术问题。速度位移混合锁定器结构简单、安装方便、简单可靠、适用性强、锁定力大。本发明采用对称设计无论滑动体朝哪边运动，都可以实现锁定功能。采用本发明，提供的锁定力比本发明中的单向阻尼器提供的锁定力大得多，并且速度位移混合锁定器（锁定装置）能够在滑动体滑移方向实现受力自锁。本发明中用固定体与滑动体作为简化的适用主体，单向阻尼器活塞杆固定在滑动体上，当滑动体与固定体以较小的速度作相对滑动时，单向阻尼器产生的阻尼力较小，保险销不被剪断，锁定块不执行锁定。当滑动体与固定体以足够大的速度作相对滑动时，单向阻尼器产生足够大的阻尼力，保险销被剪断，锁定块执行锁定，能提供比阻尼力大得多的锁定力。该方法与装置不损失阻尼器对速度的敏感性，单位锁定力的体积与成本明显降低。本发明可以适用于所有使用速度锁定器的地方，可以单独使用也可以与抗震支座、减隔震支座等组合使用，尤其适用于与摩擦摆支座组合使用。

附图说明

图1是本发明实施例中速度位移混合锁定器的主视（左半部为剖视）结构示意图；

图2是本发明实施例中速度位移混合锁定器的俯视结构示意图。

图中：1、活塞杆，2、保险销，3、缸体，4、锁定块，5、固定体，6、滑动体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细的说明。

请参考图1、图2中，速度位移混合锁定器（锁定装置）设计成左右对称的结构，主要由滑动体6、锁定块4、保险销2、固定体5和单向阻尼器组成，单向阻尼器包括活塞杆1和缸体3，其中锁定块、保险销、单向阻尼器都有左右对称的两个。滑动体6可以在固定体5上相对滑动。单向阻尼器一端通过活塞杆1连接在滑动体上，在滑动体的推力下可以与缸体3发生相对滑动。单向阻尼器通过活塞杆以悬臂的方式固定在滑动体上，活塞杆下面对应的锁定块4上开槽，以保证锁定块被阻尼器斜向上拉动时不被活塞杆挡住，当两个单向阻尼器的活塞杆往锁定装置内侧（向着滑动体方向）高速运动时，阻尼器都产生很大的阻尼力，当活塞杆向锁定装置外侧（背向滑动体方向）高速运动时，阻尼器产生的阻尼力很小。缸体3内嵌在锁定块4里面，锁定块4下端面加工成斜齿，与固定体5的斜齿相配合，锁定块4可以向锁定装置内侧运动，而相反方向运动将被锁止。同时，锁定块4通过保险销2连接在固定体5上，在保险销没被锁定块4剪断时，锁定块是静止的，当保险销被剪断时，锁定块2将向着滑动体方向单向滑移。

在温度位移等低速位移下，滑动体6与固定体5的相对滑动速度很小，使得单向阻尼器活塞杆1与缸体3的相对速度也很小，根据阻尼器特性，其活塞杆可在缸体内近似自由滑动，缸体对活塞杆的阻尼力较小，缸体通过锁定块4对保险销2的作用力不超过保险销的极限剪力，保险销不剪断，锁定执行不被触发，锁定块4不滑移，滑动体6不被锁定，可以在固定体5上相对滑动。当地震发生时，滑动体6与固定体5的相对滑动速度很大，如图1所示，当滑动体6从左往右快速滑动时，带动活塞杆1以同样的速度滑动，根据单向阻尼器的特性，缸体3对活塞杆1的阻尼力很大，根据力的相互作用，活塞杆1对缸体3的反作用力也很大，缸体3将这个很大的作用力传递给锁定块4，并作用在保险销2上，超过保险销的极限剪力，保险销被剪断，锁定块4被单向阻尼器向锁定装置内侧拉动，同时，右边的活塞杆以同样的速度向右运动，根据单向阻尼器的特性，阻尼器产生的阻尼力很小，活塞杆在缸体内近似自由滑动，右边锁定块与滑动体的距离变小，同理，当滑动体6从右往左快速滑动时，右边的保险销被剪断，带动右边锁定块向锁定装置内侧运动，左边的活塞杆在缸体内自由滑动，左边锁定块与滑动体之间的距离变小，经过多次往复运动，两端锁定块与滑动体之间的距离变为零，锁定块抵紧滑动体将其锁定，锁定块产生的锁定力比单向阻尼器的阻尼力大的多，从而达到速度位移联合锁定的目的。

本发明中用固定体和滑动体作为简化的适用主体，两个单向阻尼器通过活塞杆固定在滑动体两端，其缸体内嵌在锁定块上，其轴向方向为滑动体滑移方向；锁定块通过保险销与固定体连接，并与固定体滑移面通过斜齿条啮合，同时固定体与锁定块的配合面也加工成相互配合的斜齿，它们组成单向齿条滑移副，可实现锁定块只能向锁定装置内侧单向滑动，相反方向运动则被锁定，同时锁定块与滑动体之间设计有一定大小的距离。当滑动体以较小的速度滑动时，单向阻尼器产生的阻尼力较小，保险销不被剪断，滑动体与固定体可以始终保持较小的速度作相对滑动。当滑动体以较大的速度相对固定体沿一个方向滑动时，一端的单向阻尼器活塞杆向锁定装置内侧运动，即被滑动体拉动，另一端的单向阻尼器活塞杆沿锁定装置外侧运动，根据单向阻尼器的特性和本发明对单向阻尼器的布置，被拉动的单向阻尼器活塞杆产生较大的阻尼力，通过缸体传递给锁定块，并作用在保险销上，保险销被剪断，锁定块在单向阻尼器的带动下沿锁定装置内侧滑动，另一端的单向阻尼器产生的阻尼力很小，保险销不被剪断，锁定块不发生滑动，滑动体与活塞杆沿锁定装置外侧运动，这样，未被拉动阻尼器一侧的锁定块与滑动体的距离变小；当滑动体以较大的速度与固定体沿相反方向运动时，原来未被拉动的单向阻尼器产生较大的阻尼力，保险销被剪断，阻尼器带动锁定块沿锁定装置内侧滑动，原来被拉动的单向阻尼器产生阻尼力较小，活塞杆沿锁定装置外侧自由滑动，这样，另一侧的锁定块与滑动体的距离也变小。因此，经过多个循环，两端的锁定块与固定体之间的距离越来越小，最终锁定块压紧滑动体实现滑动体速度锁定。

本发明独特之处在于单向阻尼器的活塞杆在最初是半固定的，即滑动体与固定体相对滑移速度较小时，单向阻尼器缸体通过保险装置（保险销结构）的限位，处于固定状态；滑动体与固定体相对滑移速度较大时，缸体冲破保险装置的约束开始运动，并为锁定块提供驱动力，从而实现通过用单向阻尼器作为感应与驱动装置，保留了本发明对速度的敏感性，在速度变快的初期就能实现锁定。同样的当缸体被固接于滑动体上，而活塞杆结构半固定于锁定块时，也能实现本功能，其原理相同。

本发明采用对称设计无论滑动体朝哪边运动，都可以实现上述锁定功能。实施例中所述的适用主体的滑动体与固定体仅为相对滑动与固定，实际也可反过来考虑或者两者都滑动。

本发明具有保险功能的装置（保险销结构），其作用在于，滑动体与固定体相对滑移速度较小时，单向阻尼器的缸体与活塞杆相对作用力较小，保证锁定块不执行锁定；滑动体与固定体相对滑移速度较大时，单向阻尼器的缸体与活塞杆相对作用力较大，保险销被剪断，保证锁定块执行锁定。采用本发明，提供的锁定力比本发明中的单向阻尼器提供的锁定力大得多，并且锁定装置能够在滑动体滑移方向实现受力自锁。滑动体与固定体往复相对运动的次数由最初滑动体与锁定块的距离和往复运动的单向位移决定，可能一个往复运动后锁定块即压紧滑动体执行锁定，也可能多次往复运动后锁定块压紧滑动体执行锁定。本发明方法与装置不损失阻尼器对速度的敏感性，单位锁定力的体积与成本相对单纯使用阻尼器明显降低。

本实施例中的滑动体、固定体、锁定块都可以轻易由其他方式代替，本实施例仅给出较为通俗易懂的一种。其他装置方法原理符合本发明原理的都属于本发明保护范畴之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种速度位移混合锁定器，包括固定体、滑动体、单向阻尼器，滑动体位于固定体上且能在固定体上滑动；单向阻尼器包括活塞杆和缸体，单向阻尼器的一端通过活塞杆固接于滑动体；其特征在于：还包括锁定块、保险销；单向阻尼器的的缸体设置在锁定块上；所述锁定块设置在固定体上，锁定块通过保险销连接固定体。

2.根据权利要求1所述的速度位移混合锁定器，其特征在于：所述速度位移混合锁定器为左右对称结构，滑动体初始位置位于固定体中部，滑动体左侧和右侧各设有一个单向阻尼器、一个锁定块、一个保险销，所述单向阻尼器、锁定块、保险销在滑动体左右两侧对称分布。

3.根据权利要求1所述的速度位移混合锁定器，其特征在于：所述单向阻尼器通过活塞杆固接在滑动体上，活塞杆下面的锁定块上与活塞杆相对应的位置开槽，留出锁定块被单向阻尼器斜向上拉动时的运动空间；缸体内嵌在锁定块里面，锁定块下端面设有斜齿一，左边锁定块上的斜齿一向左下方延伸，右边锁定块上的斜齿一向右下方延伸，固定体上设有与斜齿一相配合的斜齿二，使得锁定块只能向滑动块方向运动，而背向滑动块方向运动则被锁止。

4.根据权利要求1所述的速度位移混合锁定器，其特征在于：所述固定体与滑动体构成适用主体，当滑动体与固定体慢速相对滑动时，单向阻尼器活塞杆与缸体相对产生的阻尼力很小，缸体不足以推动锁定块剪断保险销，锁定块不执行锁定，滑动体和固定体保持慢速相对滑动，当滑动体与固定体快速相对滑动时，单向阻尼器活塞杆与缸体相对产生较大的阻尼力，缸体对锁定块产生足够大的推力，保险销被剪断，锁定块向滑动体方向滑动，多次往复运动后，两边锁定块抵紧滑动体执行锁定，达到速度锁定的目的。

5.根据权利要求1所述的速度位移混合锁定器，其特征在于：所述锁定块与滑动体之间在初始时保持有距离。

6.一种速度位移混合锁定方法，其特征在于：用固定体和滑动体作为适用主体，将两个单向阻尼器通过其活塞杆分别固定在滑动体两端，单向阻尼器的缸体安装在锁定块上，锁定块通过保险销与固定体连接，并与固定体滑移面通过斜齿条啮合，使锁定块只能向滑动体方向滑动，锁定块与滑动体之间最初保持有预定距离；

所述速度位移混合锁定方法包括：

滑动体与固定体作相对滑动的步骤；

单向阻尼器产生阻尼力的步骤；

锁定块在单向阻尼器驱动下单向滑动的步骤；

阻尼力超过设定值时锁定块执行锁定的步骤；

当滑动体与固定体以小于预定值的速度作相对滑动时，单向阻尼器产生的阻尼力未达到设定值，保险销不被剪断，锁定块不执行锁定；当滑动体与固定体以大于预定值的速度作相对滑动时，单向阻尼器产生超过设定值的阻尼力，保险销被剪断，锁定块执行锁定，从而提供大于阻尼力的锁定力，达到速度锁定的目的。

7.根据权利要求6所述的速度位移混合锁定方法，其特征在于：当单向阻尼器的活塞杆固接于滑动体时，单向阻尼器的缸体最初半固定于锁定块；滑动体与固定体相对滑移速度较小时，缸体被保险销约束，处于固定状态；滑动体与固定体相对滑移速度较大时，缸体冲破保险销的约束开始运动，并为锁定块提供驱动力。

8.根据权利要求6所述的速度位移混合锁定方法，其特征在于：当滑动体与固定体相对滑移速度较小时，单向阻尼器的缸体与活塞杆相对作用力较小，保险销不被剪断，锁定块不执行锁定；滑动体与固定体相对滑移速度较大时，单向阻尼器的缸体与活塞杆相对作用力较大，保险销被剪断，锁定块执行锁定；

滑动体与固定体往复相对运动的次数由最初滑动体与锁定块的距离和往复运动的单向位移决定，一次或者多次往复运动后锁定块抵紧滑动体执行锁定。

9.根据权利要求6所述的速度位移混合锁定方法，其特征在于：采用权利要求1-5中任一项所述的速度位移混合锁定器进行速度位移混合锁定；所述速度位移混合锁定器能在滑动体滑移方向实现受力自锁。

10.一种速度位移混合锁定器，包括固定体、滑动体、单向阻尼器，滑动体位于固定体上且能在固定体上滑动；单向阻尼器包括活塞杆和缸体，缸体固接在滑动体上；其特征在于：还包括锁定块、保险销；所述锁定块设置在固定体上，锁定块通过保险销连接固定体，单向阻尼器的一端通过活塞杆连接锁定块；

所述速度位移混合锁定器为左右对称结构，滑动体位于固定体中部，滑动体左侧和右侧各设有一个单向阻尼器、一个锁定块、一个保险销，所述单向阻尼器、锁定块、保险销在滑动体左右两侧对称分布；

工作时，单向阻尼器的活塞杆最初固定于锁定块；滑动体与固定体相对滑移速度小于预定值时，活塞杆被保险销约束，处于固定状态；滑动体与固定体相对滑移速度大于预定值时，活塞杆冲破保险销的约束开始运动，并为锁定块提供驱动力。