[發明專利]一種可調頻的張拉整體隔振器

有效

• 申請號: 201910318884.8
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN110056602B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 張立元;殷旭;徐光魁;郜志英
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: F16F15/04
• 分類號: F16F15/04
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明提供一種可調頻的張拉整體隔振器，屬于振動控制技術領域。該隔振器由多個處于不同預拉伸狀態的X形張拉整體結構串聯而成，每個X形張拉整體結構由2根梁、2根彈簧和2根桿組成，其中，梁和彈簧分別沿水平和豎直方向交替相連形成一個矩形外框；桿沿該矩形外框的對角線方向進行布置。彈簧和桿通過球鉸與上下梁進行連接；不同的X形張拉整體結構之間通過上下梁進行串聯。該隔振器可根據實際需求設置X形張拉整體結構的個數和預拉伸狀態，通過施加不同拉伸力作用以實現隔振功能的開啟和關閉，并在隔振功能開啟時實現對隔振頻率范圍的調節。本發明產品結構簡單、合理，利用張拉整體結構特殊的力學性質，實現隔振功能的開閉和調頻。

技術領域

本發明涉及振動控制技術領域，特別是指一種可調頻的張拉整體隔振器。

背景技術

張拉整體結構是一類輕質、網格狀的空間結構體系，由預拉伸的繩單元和預壓縮的桿單元相互連接而成。張拉整體結構具有材料利用率高、構型可折疊/展開、力學性質可大范圍調節和單體結構便于組裝的優點。然而，由于諸多原因，張拉整體結構在目前工程結構設計中很少被作為主流設計方法使用。張拉整體結構在工程實踐中的實際應用很少，這主要是由于對這些系統的力學行為認識不足所致。為此，利用X形張拉整體結構特殊的力學性質，本發明公開了一種可調頻的張拉整體隔振器。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種可調頻的張拉整體隔振器。

該隔振器由n個處于不同預拉伸狀態的X形張拉整體結構串聯而成；X形張拉整體結構包括梁構件、彈簧、桿構件組成，其中，梁構件沿水平方向布置，彈簧沿豎直方向布置，梁構件與彈簧交替相連形成一個矩形外框，桿構件沿該矩形外框的對角線方向布置。

其中：

n為大于等于1的整數；串聯的每個X形張拉整體結構的彈簧的軸向剛度和初始長度根據隔振功能的需求進行調整。

一個X形張拉整體結構中的梁構件為兩根，包括上梁和下梁；彈簧為兩根，包括左彈簧和右彈簧；桿構件包括兩根；彈簧、桿構件與梁構件之間通過球鉸連接。

X形張拉整體結構通過相鄰X形張拉整體結構的梁構件中上梁與下梁之間的連接實現串聯，連接方式為機械固定，優選打孔并通過螺栓固定。

梁構件、桿構件的材質為輕質高強緩沖吸能材料，包括鋁合金、不銹鋼以及多孔泡沫金屬材料等；彈簧、桿構件與梁構件之間的球鉸內含有潤滑劑；彈簧與球鉸的連接部件可拆卸。

X形張拉整體結構在拉伸力載荷作用下產生變形時存在兩個失穩分叉點。在拉伸力達到第一臨界力時，結構發生由面內構型模式向面外構型模式的轉換；在拉伸力繼續增大以達到第二臨界力時，結構發生由面外構型模式向面內構型模式的轉換。

X形張拉整體結構所安裝彈簧的軸向剛度不同、初始長度不同時，X形結構處于的預拉伸狀態不同，產生失穩分叉點的臨界力值不同。

本發明的上述技術方案的有益效果如下：

該隔振器在拉伸載荷作用下，可根據施加力的大小，實現隔振功能的開啟和關閉，并在隔振功能開啟時實現對隔振頻率范圍的調節。特定頻率范圍內的振動控制對象振動后將能量傳給隔振器中一端的X形張拉整體結構的梁，進而傳遞到處于打開狀態下的隔振器中，通過隔振器中X形張拉整體結構的彈性連接，將隔絕或減弱振動能量的傳遞，并通過調節拉伸載荷的大小，實現阻隔不同頻率范圍的機械振動，從而實現隔振器的隔振和調頻功能。

該隔振器可根據實際需要，具體設置X形張拉整體結構的數目及其預拉伸狀態，其中預拉伸狀態的調整是通過改變彈簧的軸向剛度和初始長度以實現。解決了目前對張拉整體概念在工程實踐中的實際應用很少的問題，并利用X形張拉整體結構的力學特性實現了隔振器的開閉和調頻功能；同時為控制和消除了各種有害振動或波動，如地震、海浪、噪聲以及發動機等由各種旋轉不平衡或往復運動導致的振動等，提供了新的途徑；為X形張拉整體結構在工程中的應用提供了一種可行的方法。