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油阻尼器与黏滞阻尼器的性能差异

已有 6335 次阅读 2012-4-7 09:32 |系统分类:论文交流| 油阻尼器, 小孔射流阻尼器

我试发表并想在论坛上先公布出这篇看来份量不大的文章。一则常有人问起阻尼器的品牌和性能的好坏,国产阻尼器和进口阻尼器的区别。二则我们虽然讨论过阻尼器的速度指数和漏油问题,但都没有涉及到阻尼器的实际构造。这无论对于阻尼器制造、选型,对长期应用的预测,都是关键问题。我不想再回避下去,而是想和大家讨论。对我刺激更大的大概中国调研报告上的报告:2011-2015年中国阻尼器行业市场深度研究及投资前景分析报告

他们的相关文件不知是否指我们结构工程用的大阻尼器?他们是否已经搞清了技术层面上的问题和困难?是想生产世界第一流的阻尼器还是再造一个垃圾制造厂?

油阻尼器与黏滞阻尼器的性能差异

摘要 油阻尼器和黏滞阻尼器虽然都是采用液体作为介质的阻尼装置,且均为速度相关性耗能器,但二者的作用机理存在本质区别,目前相关内容的介绍很少,极易造成混淆。本文讨论了油阻尼器的作用机理、所采用的基本公式,也给出了油阻尼器和黏滞阻尼器的性能比对,以便读者掌握和认知。

1.        前言

目前关于阻尼器的相关介绍[3][4]仅限于泰勒小孔型液体黏滞阻尼器的性能特点。随着越来越多地国内外不同品牌、不同类型的阻尼器应用到结构工程中,一些新的生产厂家需要面对的情况是一边研制一边生产,并将新生产出的阻尼器成品用到我国很多重要的生命线工程上。这就需要我们作进一步的构造和产品的讨论。
近十几年来,我国建筑和桥梁市场上出现过的大型结构上采用的, 能通过简单测试的阻尼器大体有以下三类:1)在2008破产的法国Jarret为代表的公司,生产出的内置硅胶的产品,来代替液压阻尼器的使用,并在我国多个重要的建筑、桥梁上得到应用。到2005年,该公司自知硅胶的产品性能不好,不能通过阻尼器的相关检测,自动放弃。 2)日本和欧洲的几个公司采用了在阻尼器中加设阀门,控制油压的技术生产被称之为油阻尼器的产品[1][2]。其中速度指数多数从0.05-0.2 的之间。美国泰勒公司30年前也是采用过这种技术,如能采用高质量的阀门, 其性能虽然很局限,却相对稳定。3)美国泰勒公司80年代研究生产的小孔射流性阻尼器,是得到世界公认的先进产品。
当然,采用油腔内置活塞——流体型阻尼器作为抵抗冲击和振动吸能的装置,还有另一类不提供流体回路,构造较为简单,活塞杆位置变化会影响到装置的输出的装置,可称为缓冲器(Buffer)或液体弹簧(Liquid Spring)。此处将讨论具有回路的产品,也就是我们在土木工程领域所称之为阻尼器Damper)、“耗能器”的装置。但第一种阻尼器无法通过最简单阻尼器测试, 其生产厂已经破产。本文不再多做讨论了。
2.        内设阀门的油阻尼器

总体来说,能通过简单测试、用于工程减振的液压阻尼器主要有以下两种构造形式,一是通过设置阀门产生阻尼力,这里的阀门是指由预压弹簧阀门阻塞的小孔所组成,通过孔隙的流量借助阀门和它的预压弹簧来计量控制,可同时采用多个弹簧预压阀芯。另一种是通过不同形状和位置的孔道实现阻尼,即射流型阻尼器,射流型控制小孔没有可动的部件,而是采用一系列特殊形状的通道通过流体速度来改变流特性。对这类产品,泰勒公司拥有自主专利技术,装置出力可随流体速度和幂指数变化。
日本隔震结构协会[1] 指出,由于流体流动时的运动分成主要由黏滞力引起和主要由惯性力引起的两大类。利用黏滞力的称为黏滞阻尼器,利用惯性力的称为油阻尼器,二者均属于速度相关型阻尼器,普通的油阻尼器内部设置流量控制阀门,其阻尼出力与速度呈线性关系,设置溢流阀后阻尼器动力表现为双线性特性。
关于油阻尼器的讨论,公开发表的资料较少,以下第2节的主要内容,关于油阻尼器的计算公式和特性讨论大都从《被动减震结构设计·施工手册》里摘录的
2.1    油阻尼器的设计与特性

       2.1.1     普通圆孔的流体特性
       2.1.2     油压阻尼器的工作原理
       2.1.3     双线性溢流阀油阻尼器
    2.2    双线性曲线和幂指数的近似表述
    2.3    实际工程用油压阻尼器
3.      射流型黏滞阻尼器
4.      油阻尼器性能讨论
    4.1    过载的副作用
    4.2    频率相关性

    4.3    缩尺试验的局限性
    4.4    耐久性问题
    4.5    其他因素影响
5.      难于分辨的不同产品
6.      结论
7.      参考文献
(详细内容请下载文件)

油阻尼器与粘滞阻尼器的性能差异-ff.doc



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