一種多維減振/震的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多維減振/震的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器,包括底座以及通過粘彈性材料支座固定在底座上的工作缸,工作缸呈頂部開口的筒狀結(jié)構(gòu);工作缸內(nèi)設有環(huán)形容器和質(zhì)量塊,環(huán)形容器套設在質(zhì)量塊外,環(huán)形容器固定在工作缸的內(nèi)側(cè)壁上,質(zhì)量塊通過彈簧固定在工作缸的底板上,環(huán)形容器中有高粘度液體,質(zhì)量塊的頂部焊接有頂蓋,頂蓋連接連接桿,連接桿末端連接帶孔活塞,連接桿伸入環(huán)形容器的高粘度液體中,環(huán)形容器的內(nèi)側(cè)壁上設有上限位板和下限位板。本發(fā)明的多維減振/震調(diào)諧質(zhì)量阻尼器不僅能實現(xiàn)多方向的減振/震,而且還將耗能性能良好的粘彈性材料結(jié)合到調(diào)諧質(zhì)量阻尼器中,使調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的阻尼系數(shù)大大提高,從而使調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的應用范圍更廣。
【專利說明】
一種多維減振/震的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種可用于土木、機械和航空領域的減振/震調(diào)諧質(zhì)量阻尼器,尤其涉及一種能夠多維減振/震的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器。
【背景技術】
[0002]隨著國家的發(fā)展、生活水平的提高,高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)、大跨結(jié)構(gòu)等重要性結(jié)構(gòu)與日倶增。在動力荷載(如強風和地震)作用下,這些結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生比較大的振動,影響到結(jié)構(gòu)的正常使用及安全,如何減小結(jié)構(gòu)的風振或地震反應是一個前沿且重要的課題。結(jié)構(gòu)振動控制是一種新型的抗振/震措施,它是通過在結(jié)構(gòu)中設置減振/震或隔振/震裝置來消耗或隔離振/震動能量,或者施加外部的能量以抵消外部激勵對結(jié)構(gòu)的作用。目前針對振動控制裝置的研發(fā)多集中于被動減振/震裝置,這些裝置具有構(gòu)造相對簡單,無需人工干預的優(yōu)點,調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TMD)是一類應用廣泛的被動減振/震裝置。
[0003]現(xiàn)有的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TMD)都是對單一方向的振/震動進行控制,但實際工程中振/震動通常是多個方向的。例如地震作用,通常的TMD只是對其水平向地震反應進行控制,然而地震震害現(xiàn)象表明,在高烈度地震區(qū),地震動豎向分量對建筑破壞狀態(tài)和破壞程度的影響十分明顯;再如航空領域,如果飛行器的扭轉(zhuǎn)振動不能控制,那么飛行器很容易在運行中失去穩(wěn)定。而這些問題,都不是一個僅對單一方向振/震動進行控制的TMD所能夠解決的。另外,目前的TMD大多未考慮耗能和阻尼,較低的阻尼系數(shù)在一定程度上限制了TMD的應用發(fā)展。
[0004]粘彈性材料是建筑結(jié)構(gòu)抗震抗風中一種十分有效的耗能材料,它是在外力作用下,彈性和粘性兩種變形機制同時存在的材料,其耗能機理是利用粘彈性材料的往復剪切變形,以吸熱方式耗散振/震動能量。由于它性能優(yōu)良、成本低廉、設計簡單、施工方便等優(yōu)點,己成為土木工程中應用最廣泛的一種耗能材料。因此,發(fā)明一種能多維減振/震且結(jié)合粘彈性材料的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器很有必要且極具工程應用前景。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]發(fā)明目的:本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種多維減振/震的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器,該調(diào)諧質(zhì)量阻尼器不僅能實現(xiàn)多方向的減振/震,而且還將耗能性能良好的粘彈性材料結(jié)合到調(diào)諧質(zhì)量阻尼器中,使調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的阻尼系數(shù)大大提高,從而使調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的應用范圍更廣。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
:為解決上述技術問題,本發(fā)明所采用的技術方案為:
[0007]—種多維減振/震的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器,包括底座以及通過粘彈性材料支座固定在底座上的工作缸,所述工作缸呈頂部開口的筒狀結(jié)構(gòu);所述工作缸內(nèi)設有環(huán)形容器和質(zhì)量塊,所述環(huán)形容器套設在質(zhì)量塊外,所述環(huán)形容器固定在工作缸的內(nèi)側(cè)壁上,所述質(zhì)量塊通過彈簧固定在工作缸的底板上,所述環(huán)形容器中有高粘度液體,所述質(zhì)量塊的頂部焊接有頂蓋,所述頂蓋連接連接桿,所述連接桿末端連接帶孔活塞,所述連接桿伸入環(huán)形容器的高粘度液體中,所述環(huán)形容器的內(nèi)側(cè)壁上設有上限位板和下限位板。
[0008]其中,所述底座上焊接有多個限位擋板,所述多個限位擋板設置在所述工作缸的周圍。
[0009]其中,所述底座上焊接有一體成型的環(huán)形限位擋板,所述環(huán)形限位擋板圍繞在所述工作缸的外圍。
[0010]其中,所述工作缸、環(huán)形容器和質(zhì)量塊的中心軸線重合。
[0011]其中,所述粘彈性材料支座由粘彈性材料層和鋼板依次交替疊合而成。
[0012]其中,所述粘彈性材料支座外包裹有橡膠層,以保證粘彈性材料支座的耐久性。
[0013]其中,所述連接桿與環(huán)形容器的接觸處設有密封橡膠圈,用來保證高粘度液體的密封性。
[0014]其中,所述質(zhì)量塊為實心鋼筒。
[0015]其中,所述上限位板和下限位板為帶孔矩形鋼板。
[0016]其中,所述帶孔活塞為帶有多個橢圓形通孔的圓盤。
[0017]有益效果:相比于現(xiàn)有技術,本發(fā)明的多維減振/震調(diào)諧質(zhì)量阻尼器能同時進行水平向、豎向和扭轉(zhuǎn)的減振/震;另外,本發(fā)明調(diào)諧質(zhì)量阻尼器在支座中采用了粘彈性材料,粘彈性材料支座為整個裝置提供剛度和阻尼,粘彈性材料支座不僅具有多方向的隔振/震能力,還具有優(yōu)越的耗能能力,因此大大提高了裝置的減振/震效果;本發(fā)明的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器結(jié)構(gòu)簡單、制作方便,可廣泛用于高層建筑、大跨結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)等土木工程結(jié)構(gòu)的抗風和抗震工程中,也可拓展應用到機械、航空領域的減振中。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明多維減振/震調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0019]圖2為本發(fā)明多維減振/震調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的橫向剖面圖;
[0020]圖3為本發(fā)明多維減振/震調(diào)諧質(zhì)量阻尼器中帶孔活塞的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0021 ]下面結(jié)合附圖和實施例,對本發(fā)明的技術方案進行詳細說明。
[0022]如圖1?3所示,本發(fā)明多維減振/震調(diào)諧質(zhì)量阻尼器,包括底座10以及通過粘彈性材料支座2固定在底座10上的工作缸I,工作缸I為頂部開口的空心鋼筒,工作缸I四周設置多個限位擋板11,限位擋板11焊接在底座10上,防止工作缸I水平位移過大,工作缸I內(nèi)設有環(huán)形容器5和質(zhì)量塊3,工作缸1、環(huán)形容器5和質(zhì)量塊3的中心軸線重合,環(huán)形容器5套設在質(zhì)量塊3外,環(huán)形容器5固定在工作缸I的內(nèi)側(cè)壁上,質(zhì)量塊3通過螺旋彈簧4固定在工作缸I的底板上,保證裝置豎向運動的剛度,通過改變螺旋彈簧4的規(guī)格和數(shù)量可以調(diào)節(jié)裝置豎向運動的剛度,環(huán)形容器5中有高粘度液體6,質(zhì)量塊3為實心鋼筒,質(zhì)量塊3的頂部焊接有圓形頂蓋12,頂蓋12焊接連接桿8,連接桿8末端焊接帶孔活塞9,連接桿8伸入環(huán)形容器5的高粘度液體6中,連接桿8與環(huán)形容器5的接觸處設有密封橡膠圈,用來保證高粘度液體6的密封性,帶孔活塞9是帶有多個橢圓形孔洞的圓盤,可以增大連接桿8攪動高粘度液體6的阻力,保證裝置豎向運動的阻尼,根據(jù)豎向運動需要的阻尼力,可以調(diào)整高粘度液體6的濃度和帶孔活塞9上孔洞的大小,環(huán)形容器5的內(nèi)側(cè)壁上設有上限位板13和下限位板7,上限位板13和下限位板7為帶孔矩形鋼板,帶孔矩形鋼板是在矩形薄鋼板上留出等間距圓形孔洞,并將其焊接在環(huán)形容器5內(nèi)壁上,一方面能夠?qū)|(zhì)量塊3豎向運動進行限位,防止質(zhì)量塊3豎向位移過大,另一方面也能夠增大高粘度液體6環(huán)向運動時的阻力,上限位板13和下限位板7的豎向焊接位置根據(jù)質(zhì)量塊3豎向運動的行程確定。
[0023]粘彈性材料支座2由粘彈性材料層和鋼板依次交替疊合而成(將粘彈性材料壓成層狀再與鋼板依次交替疊合),粘彈性材料支座2外包裹有橡膠層,橡膠層能夠保證粘彈性材料支座2的耐久性,粘彈性材料支座2與工作缸I和底座10均通過螺栓連接,方便日后安裝與拆卸;通過改變粘彈性材料層和鋼板的厚度,可以調(diào)節(jié)粘彈性材料支座2的剛度和阻尼,在實際工程中可根據(jù)結(jié)構(gòu)實際自振頻率調(diào)整調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的頻率,粘彈性材料支座2在水平向、豎向和扭轉(zhuǎn)方向為整個裝置既提供剛度,又提供阻尼,即在三個方向既隔離振/震動傳遞又耗散振/震動能量。
[0024]本發(fā)明多維減振/震調(diào)諧質(zhì)量阻尼器能同時進行水平向減振/震、豎向減振/震和扭轉(zhuǎn)減振/震。水平向減振/震主要通過工作缸I及其內(nèi)部所有部件、粘彈性材料支座2和底座10實現(xiàn),當裝置受到水平向減振/震動激勵時,工作缸I及其內(nèi)部所有部件會產(chǎn)生和被控結(jié)構(gòu)相反方向的運動,同時通過粘彈性材料的剪切變形耗散掉振(震)動能量;豎向減振/震主要通過質(zhì)量塊3、螺旋彈簧4、高粘度液體6、連接桿8和帶孔活塞9實現(xiàn),質(zhì)量塊3、連接桿8和帶孔活塞9通過焊接成為一個整體,再通過彈簧4與工作缸I底部連接,當裝置受到豎向減振/震動激勵時,質(zhì)量塊3會產(chǎn)生和豎向振動方向相反的運動,同時帶動連接桿8和帶孔活塞9上下攪動高粘度液體6,帶孔活塞9是帶有四個橢圓形孔洞的圓盤,帶孔活塞9可以增大連接桿8上下攪動高粘度液體6的阻力,提高豎向運動的阻尼,增加耗能;扭轉(zhuǎn)減振/震主要通過環(huán)形容器5、高粘度液體6和帶孔矩形鋼板7和13實現(xiàn),三者形成一個環(huán)向調(diào)諧液體阻尼器,當裝置受到扭轉(zhuǎn)振/震動激勵時,通過高粘度液體6的晃動來消耗結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動能量,帶孔矩形鋼板7和13是留有等間距圓形孔洞的矩形薄鋼板,能夠使高粘度液體6的流束變細,增加其流動阻力,即增加其流動阻尼,從而減小扭轉(zhuǎn)振/震動。同時,粘彈性材料支座2在水平向、豎向和扭轉(zhuǎn)方向都具有良好的隔振/震能力,用耗能性能良好的粘彈性材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)疊層橡膠支座中的橡膠,三個方向耗散振/震動能量的能力也大大提高,為調(diào)諧質(zhì)量阻尼器在三個方向更好地減振/震提供了保障。
[0025]顯然,上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例,而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說,在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之中。
【主權(quán)項】
1.一種多維減振/震的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器,其特征在于:包括底座以及通過粘彈性材料支座固定在底座上的工作缸,所述工作缸呈頂部開口的筒狀結(jié)構(gòu);所述工作缸內(nèi)設有環(huán)形容器和質(zhì)量塊,所述環(huán)形容器套設在質(zhì)量塊外,所述環(huán)形容器固定在工作缸的內(nèi)側(cè)壁上,所述質(zhì)量塊通過彈簧固定在工作缸的底板上,所述環(huán)形容器中有高粘度液體,所述質(zhì)量塊的頂部焊接有頂蓋,所述頂蓋連接連接桿,所述連接桿末端連接帶孔活塞,所述連接桿伸入環(huán)形容器的高粘度液體中,所述環(huán)形容器的內(nèi)側(cè)壁上設有上限位板和下限位板。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多維減振/震的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器,其特征在于:所述底座上焊接有多個限位擋板,所述多個限位擋板設置在所述工作缸的周圍。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多維減振/震的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器,其特征在于:所述底座上焊接有一體成型的環(huán)形限位擋板,所述環(huán)形限位擋板圍繞在所述工作缸的外圍。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多維減振/震的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器,其特征在于:所述工作缸、環(huán)形容器和質(zhì)量塊的中心軸線重合。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多維減振/震的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器,其特征在于:所述粘彈性材料支座由粘彈性材料層和鋼板依次交替疊合而成。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多維減振/震的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器,其特征在于:所述粘彈性材料支座外包裹有橡膠層。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多維減振/震的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器,其特征在于:所述連接桿與環(huán)形容器的接觸處設有密封橡膠圈。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多維減振/震的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器,其特征在于:所述質(zhì)量塊為實心鋼筒。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多維減振/震的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器,其特征在于:所述上限位板和下限位板為帶孔矩形鋼板。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多維減振/震的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器,其特征在于:所述帶孔活塞為帶有多個橢圓形通孔的圓盤。
【文檔編號】F16F13/00GK105821983SQ201610202634
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年4月1日
【發(fā)明人】徐趙東, 楊楊, 蓋盼盼, 尹學軍
【申請人】東南大學