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