[發(fā)明專利]一種內(nèi)置隔艙式顆粒慣容阻尼器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110024658.6
• 申請(qǐng)日: 2021-01-08
• 公開（公告）號(hào): CN112832577B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 解夢(mèng)飛;王瑾;許維炳;陳彥江;王少劍;郭凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): E04H9/02
• 分類號(hào): E04H9/02;E04B1/98;E01D19/00
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發(fā)明公開了一種內(nèi)置隔艙式顆粒慣容阻尼器，包括滾珠絲杠一端通過螺母插入金屬外殼一內(nèi)，另一端通過軸承插入金屬外殼二內(nèi)，并與飛輪焊接在一起；飛輪內(nèi)部設(shè)置若干隔艙，隔艙面積相同或不同，并放置一定數(shù)量的顆粒，顆粒填充率相同或不同，以此實(shí)現(xiàn)多頻調(diào)諧的功能，隔艙內(nèi)壁貼合耗能層。當(dāng)受控構(gòu)件振動(dòng)使得金屬外殼一與金屬外殼之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)時(shí)，滾珠絲杠會(huì)帶動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生慣性力，吸收振動(dòng)能量；飛輪隔艙內(nèi)的顆粒隨著飛輪運(yùn)動(dòng)，并與其他顆粒以及耗能層發(fā)生碰撞、摩擦消耗自身能量，從而達(dá)到耗能的目的。本發(fā)明兼具慣容吸能、摩擦耗能和多頻調(diào)諧等多重功能，可有效減小風(fēng)荷載、地震以及爆破沖擊等作用下結(jié)構(gòu)之間的振動(dòng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種內(nèi)置隔艙式顆粒慣容阻尼器，屬于工程振動(dòng)控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化水平和人民生活水平的提高，土木工程結(jié)構(gòu)也朝著髙度更高、跨度更大、以及結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的方向發(fā)展，但是隨之而來的是一旦遭遇強(qiáng)震、強(qiáng)風(fēng)以及爆炸沖擊，將有可能出現(xiàn)局部破壞或者整體破壞，也可能因?yàn)榫植繐p壞而導(dǎo)致整體失穩(wěn)，從而給社會(huì)帶來嚴(yán)重的生命財(cái)產(chǎn)損失。同時(shí)，結(jié)構(gòu)過大的變形會(huì)使建筑結(jié)構(gòu)使用者產(chǎn)生不適的感覺，尤其是過大的振動(dòng)加速度。目前，為了最大限度的減輕震災(zāi)與風(fēng)災(zāi)等偶然荷載造成的損失，運(yùn)用阻尼器進(jìn)行減振是一種安全、經(jīng)濟(jì)、有效的措施。

慣容是一種兩端點(diǎn)加速度相關(guān)型新型結(jié)構(gòu)控制元件，能夠?qū)崿F(xiàn)慣性的靈活調(diào)節(jié)和頻率的調(diào)整，改變結(jié)構(gòu)慣性同時(shí)基本不改變結(jié)構(gòu)的物理質(zhì)量、提高慣容系統(tǒng)中消能器的耗能效率，基于慣容原理制作的慣容裝置是一種特殊的結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制裝置。現(xiàn)階段傳統(tǒng)慣容裝置存在的問題主要有：現(xiàn)有慣容阻尼器無法針對(duì)不同的動(dòng)力特性實(shí)現(xiàn)調(diào)諧頻帶寬的功能，同時(shí)其本身的管容器無法消耗自身能量，只有通過外置阻尼裝置提供耗能，而附加外置阻尼裝置一方面可能會(huì)限制慣容裝置的吸能作用，另一方面會(huì)增加額外的成本。

基于以上原因，將慣容技術(shù)與阻尼顆粒相結(jié)合，通過慣容技術(shù)快速吸收振動(dòng)能量，并通過顆粒間以及顆粒與慣容裝置間的摩擦碰撞消耗所吸收的能量；同時(shí)在慣容裝置上開設(shè)隔艙，通過調(diào)整隔艙面積以及顆粒填充率實(shí)現(xiàn)多重調(diào)諧的目的。開發(fā)集多重調(diào)諧和耗能能力于一體的慣容阻尼器對(duì)實(shí)際工程的減振控制具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

為解決傳統(tǒng)慣容裝置不具備自身耗能能力以及多重調(diào)諧能力等問題，本發(fā)明提出了一種自帶阻尼顆粒，通過慣容裝置吸收受控結(jié)構(gòu)動(dòng)能，阻尼顆粒相互碰撞摩擦耗能，并通過改變慣容裝置內(nèi)置隔艙面積以及阻尼顆粒填充率以實(shí)現(xiàn)多重調(diào)諧目的的內(nèi)置隔艙式顆粒慣容阻尼器。本發(fā)明集慣容吸能、減振耗能以及多重調(diào)諧于一體，同時(shí)兼具價(jià)格低廉、方便拆卸和安裝、維修簡單等特點(diǎn)。在地震、強(qiáng)風(fēng)或爆炸沖擊等作用下，設(shè)置于結(jié)構(gòu)設(shè)備層以及箱梁內(nèi)部等區(qū)域的內(nèi)置隔艙式顆粒慣容阻尼器，能夠伴隨結(jié)構(gòu)的振動(dòng)通過滾珠絲杠、軸承加速飛輪旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)慣容吸能；飛輪在旋轉(zhuǎn)過程中，內(nèi)置隔艙中的阻尼顆粒隨之運(yùn)動(dòng)并實(shí)現(xiàn)顆粒與顆粒、顆粒與飛輪內(nèi)壁間的摩擦和碰撞，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自帶耗能功能；同時(shí)由于慣容裝置內(nèi)置隔艙面積以及阻尼顆粒填充率的不同可以實(shí)現(xiàn)多重調(diào)諧的能力。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。

一種內(nèi)置隔艙式顆粒慣容阻尼器，其特征在于：包括金屬外殼一1、螺母2、滾珠絲杠3、軸承4、飛輪5、顆粒6、金屬外殼二7和耗能層8；所述金屬外殼一1與螺母2焊接在一起，所述滾珠絲杠3一端通過螺母2插入金屬外殼一1內(nèi)，另一端通過軸承4插入金屬外殼二7內(nèi)，并與飛輪5焊接在一起。

所述飛輪5內(nèi)部分為若干隔艙，每個(gè)隔艙面積不同且隔艙內(nèi)放置一定數(shù)量的顆粒6，填充率在5％～75％之間，以實(shí)現(xiàn)在不同振動(dòng)頻率下減振耗能的能力，顆粒6為金屬或非金屬球體材料，尺寸大小均勻一致。

所述金屬外殼一1和金屬外殼二7為鋁合金材料等，隔艙內(nèi)壁貼合耗能層8可為聚丙烯耗能層，亦可為低屈服鋼塑性耗能材料。