[實用新型]雙向獨立剛度顆粒調(diào)諧質(zhì)量阻尼器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320108246.1
• 申請日: 2013-03-11
• 公開（公告）號: CN203174801U
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李曉瑋;施衛(wèi)星;魯正
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟大學(xué)
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種雙向獨立剛度顆粒調(diào)諧質(zhì)量阻尼器。

背景技術(shù)

近年來調(diào)諧質(zhì)量阻尼器（TMD）以其對原結(jié)構(gòu)改動小、施工簡單、減振效果顯著等特點受到廣泛重視，并在國內(nèi)外土木工程結(jié)構(gòu)中得到應(yīng)用。為了控制水平方向的振動，主要采取的方法是懸吊質(zhì)量塊或者安裝可以在圓弧面滑動的支座。但是無論是懸吊方法還是圓弧面支座方法，在水平的兩個方向都只能提供相同的自振頻率，而實際結(jié)構(gòu)往往在水平兩方向上具有不同的動力特性。而且，傳統(tǒng)的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器需要附加粘滯阻尼器或者液體阻尼器等，造價昂貴，難以得到大范圍的推廣。傳統(tǒng)的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器還存在減振頻帶窄的缺點，往往只能對調(diào)諧頻率附近的振動產(chǎn)生較好的減振效果，對于偏離此頻率的振動控制效果則不佳。但是，如果在質(zhì)量塊上設(shè)置空腔，靠放入的顆粒群之間的相互碰撞提供阻尼，同樣可以達到調(diào)節(jié)質(zhì)量和提供阻尼器的目的，還可以加寬減振的有效頻率，大幅度降低裝置的造價。不同的水平剛度則可以通過抗扭彈簧的設(shè)計來實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的在于獨立提供阻尼器在水平方向的運動剛度，從而使其在兩個方向上具有不同的頻率，以滿足調(diào)諧被控結(jié)構(gòu)頻率的要求。另外，還將顆粒阻尼器與調(diào)諧質(zhì)量阻尼器結(jié)合起來，在保證使用功能完備的條件下，盡可能降低裝置的造價。

本實用新型提出的雙向獨立剛度顆粒調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，由阻尼器空腔1、顆粒群2、曲柄連桿4、抗扭彈簧6、轉(zhuǎn)動軸8和滑道系統(tǒng)組成，其中：滑道系統(tǒng)包括軌道5和滑塊7，阻尼器空腔1為長方體或圓柱體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部可沿長短邊以及高度方向劃分成多個腔體，每個腔體內(nèi)放置一層顆粒群2，顆粒群2在水平面占用面積為阻尼器腔體1水平面積的40%~80%，阻尼器空腔1內(nèi)壁粘貼有緩沖材料3，以增加顆粒碰撞過程中所消耗的能量；曲柄連桿4的一端用螺栓固定在阻尼器腔體1的底部，另一端擱置轉(zhuǎn)動軸8頂部凹槽處，并與抗扭彈簧6上端焊接，抗扭彈簧6下端與滑塊7焊接，滑塊7與轉(zhuǎn)動軸8為一個整體，抗扭彈簧6套于轉(zhuǎn)動軸8外，連桿4的端部為正方形鋼板，其上穿孔，抗拔螺栓9插入所述穿孔部位，且對準(zhǔn)轉(zhuǎn)動軸8頂部凹槽，但不影響曲柄連桿4的轉(zhuǎn)動；滑塊7的截面為工字形，上翼緣擱置在槽型軌道5的翼緣上，軌道5翼緣上嵌入小滾珠10，滑塊7上翼緣與軌道5翼緣處設(shè)有滾珠10。

本實用新型中，所述緩沖材料3可以是橡膠、泡沫塑料或者珍珠棉等材料中任一種。

本實用新型中，彈簧6的材料、幾何參數(shù)等應(yīng)分別根據(jù)實際剛度需要來確定。

本實用新型中，顆粒群2的體積為阻尼器腔體1體積的5%~20%。

本實用新型中，轉(zhuǎn)動軸8和抗扭彈簧6共同承擔(dān)阻尼器腔體1和連桿4的重量，同時轉(zhuǎn)動軸8側(cè)壁應(yīng)足夠光滑，不影響連桿4的轉(zhuǎn)動性能。

本實用新型的有益效果是：通過合理設(shè)計抗扭彈簧，可以為水平兩個方向提供不同的剛度以調(diào)諧被控結(jié)構(gòu)的頻率。通過附加顆粒群代替了傳統(tǒng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器所需要的粘滯阻尼器，通過顆粒群之間以及顆粒群與空腔壁之間的碰撞消耗能量。顆粒阻尼器的應(yīng)用又增加了調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的調(diào)頻帶寬，使其在較大范圍的振動頻率下仍具有良好的減振性能。本實用新型性能良好，取材方便，性價比較高。

附圖說明

圖1是雙向獨立剛度顆粒調(diào)諧質(zhì)量阻尼器平面圖；

圖2是雙向獨立剛度顆粒調(diào)諧質(zhì)量阻尼器連桿裝配圖；

圖3是雙向獨立剛度顆粒調(diào)諧質(zhì)量阻尼器局部立面圖；

圖中標(biāo)號：1—阻尼器腔體，2—顆粒群，3—緩沖材料，4—曲柄連桿，5—軌道，6—抗扭彈簧，7—滑塊，8—轉(zhuǎn)動軸，9—抗拔螺栓，10—滾珠。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型做出進一步說明。

實施例1：阻尼器腔體1是由5mm~10mm厚的鋼板焊接而成的長方體空箱，內(nèi)部劃分成若干個分空腔1，每個空腔1內(nèi)部粘貼5mm厚緩沖材料3，緩沖材料3可以是橡膠或泡沫塑料等。在空腔1內(nèi)放置一層顆粒群2，并留有足夠的運動空間。顆粒群2在水平面占用面積應(yīng)為阻尼器腔體1水平面積的40%~80%，顆粒群2的體積應(yīng)為阻尼器腔體1體積的5%~20%。阻尼器腔體1底部固定在曲柄連桿4上，為了防止連桿4相互碰撞，曲柄連桿4應(yīng)做成半圓弧形，并在滿足空間要求下盡量加大其圓弧半徑。曲柄連桿4帶有開孔凹槽的另一端擱置在轉(zhuǎn)動軸8上，為了防止連桿4與轉(zhuǎn)動軸8脫離，用抗拔螺栓9穿過連桿4端部固定在轉(zhuǎn)動軸上。曲柄連桿4的端部開孔直徑應(yīng)略大于螺桿9直徑，而且螺栓9不能過于壓緊連桿4，避免其影響連桿4的轉(zhuǎn)動能力。抗扭彈簧6上端與曲柄連桿4焊接，下端與滑塊7頂部焊接，當(dāng)曲柄連桿4繞轉(zhuǎn)動軸8轉(zhuǎn)動時，抗扭彈簧6提供扭轉(zhuǎn)剛度。轉(zhuǎn)動軸8固定在工字形滑塊7上，滑塊7的上下翼緣卡在槽型軌道5的開口翼緣上。為了減小摩擦，軌道5的翼緣上沿長度方向嵌入一排小滾珠10，滾珠10在軌道5翼緣的凹坑里可以自由滾動。滑塊7的上翼緣直接擱置在滾珠10上。軌道5、滑塊7、抗扭彈簧6以及曲柄連桿4等組成的剛度體系共有四個，處于相對位置的兩個剛度體系為一組，其布置方式如附圖所示。當(dāng)阻尼器腔體1沿某一方向運動時，一組剛度體系的曲柄連桿4繞轉(zhuǎn)動軸8發(fā)生轉(zhuǎn)動，有轉(zhuǎn)角產(chǎn)生時抗扭彈簧6提供抗扭剛度，對于阻尼器腔體1來說，彈簧6的抗扭剛度轉(zhuǎn)換成為水平方向的剛度；當(dāng)阻尼器腔體1沿另一個方向運動時，該組剛度體系的曲柄連桿4推動轉(zhuǎn)動軸8和滑塊7在軌道5上滑動，抗扭彈簧6此時不能發(fā)揮作用，所以該組剛度體系對阻尼器腔體1的水平剛度貢獻為零。