[發明專利]一種能夠顯著減小彈簧靜伸長量的低頻豎向減振調諧質量阻尼器

在審

• 申請號: 201910541704.2
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN110273487A
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 張相勇;段元鋒;王昕聰
• 申請（專利權）人: 浙江大學;中建鋼構有限公司
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04H9/02
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

本發明公開了一種能夠顯著減小彈簧靜伸長量的低頻豎向減振調諧質量阻尼器，阻尼器包括：頂部安裝鋼板以及固定在頂部安裝鋼板上的螺旋彈簧和工作缸，工作缸底部栓接下鋼板，工作缸內部安裝折形鋼板、質量塊和運動導桿，折形鋼板底部安裝螺旋彈簧，上鋼板底部和下鋼板頂部安裝防撞裝置。本發明阻尼器可以顯著減小低頻豎向減振調諧質量阻尼器的彈簧靜伸長量，克服現有低頻豎向減振調諧質量阻尼器占用空間大、安裝成本高的缺點，同時避免因彈簧較大靜伸長量引起的性能退化問題。

技術領域

本發明涉及阻尼減振技術領域，具體地涉及一種可顯著減小彈簧靜伸長量的低頻豎向減振調諧質量阻尼器。

背景技術

調諧質量阻尼器(TMD)是一種傳統的減振裝置，早期用于機械設備的減振，70年代后期逐漸應用于建筑結構領域的振動控制。TMD包含三個關鍵要素，質量單元、剛度單元和阻尼單元。通過將TMD自振頻率調諧至結構主振頻率附近，使得TMD在與主結構共振過程中，通過質量單元的振動和阻尼單元的耗能吸收主結構動能，從而實現結構減振的目的。

調諧質量阻尼器在低頻條件下容易出現彈簧靜伸長量過大的問題，通過理論推導可知，調諧頻率0.5Hz的調諧質量阻尼器的靜伸長量可達1m。過大的靜伸長量將增加調諧質量阻尼器安裝空間，提高安裝成本，且易引起彈簧性能的退化。

當前就縮減彈簧靜伸長量的研究較少，主要集中于通過主動或半主動控制的方式調整調諧質量阻尼器的剛度，獲得較大的靜力剛度，以減小彈簧靜伸長量。

因此提出一種設計簡單、原理清晰的被動控制改進方法，通過優化調諧質量阻尼器的構造，解決低頻條件下彈簧靜伸長量過大的問題，很有必要且有廣泛的應用前景。

發明內容

本發明的目的是提供一種設計簡單、原理清晰的低頻豎向減振調諧質量阻尼器，該調諧質量阻尼器能夠避免低頻條件下彈簧靜伸長量過大的問題，節省阻尼器安裝空間和安裝成本，減緩阻尼器性能退化，提高阻尼器長期性能。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：一種低頻豎向減振調諧質量阻尼器，包括：頂部安裝鋼板以及固定在頂部安裝鋼板上的螺旋彈簧和工作缸，所述工作缸底部栓接下鋼板，所述工作缸內部安裝折形鋼板、質量塊和運動導桿，所述折形鋼板底部安裝螺旋彈簧，所述上鋼板底部和下鋼板頂部安裝防撞裝置；

所述折形鋼板將工作缸內工作空間分割為上下兩部分，上部分為折形鋼板通過螺旋彈簧與上鋼板相連，下部分為質量塊通過螺旋彈簧與折形鋼板相連；

進一步的，折形鋼板與上鋼板之間安裝豎向耗能元件；折形鋼板與質量塊之間安裝豎向耗能元件；

所述運動導桿根據功能與位置分為兩類，位于折形鋼板兩側的運動導桿為邊側運動導桿，貫穿螺旋彈簧和折形鋼板；位于折形鋼板中部的運動導桿為中部運動導桿，貫穿折形鋼板、螺旋彈簧和質量塊；

具體的，中部運動導桿底端與下鋼板頂部的間距小于質量塊高度的二分之一，邊側運動導桿底端與下鋼板頂部的間距小于質量塊高度與折形板高度之差；

進一步的，質量塊和折形鋼板預留運動導桿穿插孔道；

具體的，質量塊的材料選擇密度較大的合金材料；

具體的，防撞裝置由構造鋼板和粘彈性材料組合而成；

所述下鋼板與工作缸之間栓接連接。

本發明的低頻豎向減振調諧質量阻尼器減振原理如下：

靜止狀態下，彈簧在質量塊自身重力的作用下自然伸長，邊側彈簧與中部彈簧通過折形板進行串聯，由于折形板上下表面存在高差，使得彈簧靜伸長量得到縮減，縮減長度等于折形板上下表面高差。