[發明專利]三向低頻變剛度變阻尼調諧質量阻尼器

有效

• 申請號: 201310507409.8
• 申請日: 2013-10-24
• 公開（公告）號: CN103510637A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 汪洋;楊太華;王素芳;孫建梅
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠

技術領域

本發明涉及一種調諧質量阻尼器，尤其是涉及一種三向低頻變剛度變阻尼調諧質量阻尼器。

背景技術

調諧質量阻尼器(TMD)是由質量塊、彈簧與阻尼系統組成，即通過彈簧和質量塊將其振動頻率調至主結構頻率附近，改變結構的共振特性，利用阻尼系統耗散輸入振動能量，以達到減振的作用。

目前工程結構領域常用的調諧質量阻尼器一般為擱置式和懸掛式兩種，擱置式常用的彈簧為鋼制彈簧(圓柱或圓錐形拉壓彈簧，受壓疊板彈簧和蝶形彈簧)，通過調節彈簧剛度和質量塊質量來調整頻率。懸掛式則一般為單擺構造，可通過調節擺長和質量塊質量來調整頻率，一般都為一維(豎向)或二維(水平X、Y方向)減振，少數三向減振TMD也是兩種方式的簡單組合。

由鋼制彈簧組成的TMD自振頻率可達2-5Hz(減振范圍≥6Hz)，對于很多自振頻率較低的工程結構而言，其減振效果不佳，懸掛單擺式TMD的頻率雖然理論上可做的很低，但過長的擺長且一般只能控制水平振動的缺陷也使其應用受到了限制。

通常TMD的阻尼系統為粘滯液體型或摩擦型，阻尼性能與速度相關或位移相關，一旦制作安裝到位后，阻尼性能均固定不可調節。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種穩定性好、安裝維護方便、密封性好、隔振頻率低、節省空間、剛度和阻尼方便可調的三向低頻變剛度變阻尼調諧質量阻尼器，將空氣彈簧創造性的應用于調諧質量阻尼器(TMD)中，充分利用空氣彈簧的低頻特性，可用于TMD架設空間有限的低頻工程結構，隔振有效頻率可低至3Hz甚至以下。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種三向低頻變剛度變阻尼調諧質量阻尼器，其特征在于，包括：

外殼；

質量塊，內部中空，形成氣室；

空氣彈簧，一端與質量塊外表面固定連接，另一端與外殼內表面滑動連接。

所述的空氣彈簧一端通過連接法蘭與質量塊連接，另一端通過PTFE層與外殼內表面連接。

所述的PTFE層的非光滑面通過粘結方式與空氣彈簧端部連接板連接，光滑面與外殼內表面接觸連接。

所述的連接法蘭為氣密式法蘭。

所述的空氣彈簧設有6個，并對稱設置。

還包括阻尼調節螺栓，所述的質量塊的側壁上設有可調節阻尼孔，所述的阻尼調節螺栓一端與可調節阻尼孔連接，另一端穿過外殼后與螺母連接，通過阻尼調節螺栓可調節阻尼孔的形狀系數，并可帶動質量塊側壁運動，從而來調節氣室的大小以調節阻尼比大小。

所述的外殼上設有用于充氣彈簧使用的充氣孔。

所述的外殼上設有與外部物件連接的連接件，該連接件上設有螺栓孔。

所述的空氣彈簧采用囊式或膜式空氣彈簧。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

1)使用空氣彈簧作為TMD的彈性元件，隔振頻率低，可用于自振頻率3Hz甚至以下的工程結構減振。安裝所需空間較小，適用于空間有限的工程結構。

2)質量塊與氣室的一體化設計可有效節省空間，且氣室與阻尼孔大小可方便調節，TMD的頻率和阻尼可調范圍較大，便于根據現場實際情況安裝調試。

3)空氣彈簧分三個方向獨立設置，與外殼間的低摩擦滑動接觸連接，能保證其在三個方向獨立工作，可有效避免三向頻率之間的耦合，能精確實現三向減振，還可有效避免空氣彈簧的橫向穩定性問題。

4)封閉式構造防水防塵，避免陽光直射，可有效提高空氣彈簧的使用年限，外部形態簡單美觀，安裝維護方便。

5)空氣彈簧利用氣體的體積和彈性發揮彈簧的作用，可自由地選擇其承載力、剛度和高度，可對不同方向和旋轉干擾振動獲得綜合減振效果且無高階顫振現象，重量輕，能經受強振，耐疲勞，使用壽命長。與氣室相連的話，可通過調節氣室的大小和其上阻尼孔的形狀系數來調節其剛度和阻尼比，為理想的減振彈性元件。

附圖說明

圖1為本發明內部構造剖面圖；

圖2為本發明去掉上部外殼鋼板及充氣軟管的俯視結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。

實施例

如圖1和圖2所示，一種三向低頻變剛度變阻尼調諧質量阻尼器，包括：

外殼2；質量塊1，內部中空，形成氣室；空氣彈簧3，一端與質量塊外表面固定連接，另一端與外殼內表面滑動連接。