一种多维减振/震的调谐质量阻尼器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种多维减振/震的调谐质量阻尼器，包括底座以及通过粘弹性材料支座固定在底座上的工作缸，工作缸呈顶部开口的筒状结构；工作缸内设有环形容器和质量块，环形容器套设在质量块外，环形容器固定在工作缸的内侧壁上，质量块通过弹簧固定在工作缸的底板上，环形容器中有高粘度液体，质量块的顶部焊接有顶盖，顶盖连接连接杆，连接杆末端连接带孔活塞，连接杆伸入环形容器的高粘度液体中，环形容器的内侧壁上设有上限位板和下限位板。本发明的多维减振/震调谐质量阻尼器不仅能实现多方向的减振/震，而且还将耗能性能良好的粘弹性材料结合到调谐质量阻尼器中，使调谐质量阻尼器的阻尼系数大大提高，从而使调谐质量阻尼器的应用范围更广。
【专利说明】
一种多维减振/震的调谐质量阻尼器
技术领域
[0001]本发明涉及一种可用于土木、机械和航空领域的减振/震调谐质量阻尼器，尤其涉及一种能够多维减振/震的调谐质量阻尼器。
【背景技术】
[0002]随着国家的发展、生活水平的提高，高层建筑、高耸结构、大跨结构等重要性结构与日倶增。在动力荷载(如强风和地震)作用下，这些结构会产生比较大的振动，影响到结构的正常使用及安全，如何减小结构的风振或地震反应是一个前沿且重要的课题。结构振动控制是一种新型的抗振/震措施，它是通过在结构中设置减振/震或隔振/震装置来消耗或隔离振/震动能量，或者施加外部的能量以抵消外部激励对结构的作用。目前针对振动控制装置的研发多集中于被动减振/震装置，这些装置具有构造相对简单，无需人工干预的优点，调谐质量阻尼器(TMD)是一类应用广泛的被动减振/震装置。
[0003]现有的调谐质量阻尼器(TMD)都是对单一方向的振/震动进行控制，但实际工程中振/震动通常是多个方向的。例如地震作用，通常的TMD只是对其水平向地震反应进行控制，然而地震震害现象表明，在高烈度地震区，地震动竖向分量对建筑破坏状态和破坏程度的影响十分明显;再如航空领域，如果飞行器的扭转振动不能控制，那么飞行器很容易在运行中失去稳定。而这些问题，都不是一个仅对单一方向振/震动进行控制的TMD所能够解决的。另外，目前的TMD大多未考虑耗能和阻尼，较低的阻尼系数在一定程度上限制了TMD的应用发展。
[0004]粘弹性材料是建筑结构抗震抗风中一种十分有效的耗能材料，它是在外力作用下，弹性和粘性两种变形机制同时存在的材料，其耗能机理是利用粘弹性材料的往复剪切变形，以吸热方式耗散振/震动能量。由于它性能优良、成本低廉、设计简单、施工方便等优点，己成为土木工程中应用最广泛的一种耗能材料。因此，发明一种能多维减振/震且结合粘弹性材料的调谐质量阻尼器很有必要且极具工程应用前景。
【发明内容】
[0005]发明目的:本发明所要解决的技术问题是提供一种多维减振/震的调谐质量阻尼器，该调谐质量阻尼器不仅能实现多方向的减振/震，而且还将耗能性能良好的粘弹性材料结合到调谐质量阻尼器中，使调谐质量阻尼器的阻尼系数大大提高，从而使调谐质量阻尼器的应用范围更广。
[0006]
【发明内容】
:为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为:
[0007]—种多维减振/震的调谐质量阻尼器，包括底座以及通过粘弹性材料支座固定在底座上的工作缸，所述工作缸呈顶部开口的筒状结构;所述工作缸内设有环形容器和质量块，所述环形容器套设在质量块外，所述环形容器固定在工作缸的内侧壁上，所述质量块通过弹簧固定在工作缸的底板上，所述环形容器中有高粘度液体，所述质量块的顶部焊接有顶盖，所述顶盖连接连接杆，所述连接杆末端连接带孔活塞，所述连接杆伸入环形容器的高粘度液体中，所述环形容器的内侧壁上设有上限位板和下限位板。
[0008]其中，所述底座上焊接有多个限位挡板，所述多个限位挡板设置在所述工作缸的周围。
[0009]其中，所述底座上焊接有一体成型的环形限位挡板，所述环形限位挡板围绕在所述工作缸的外围。
[0010]其中，所述工作缸、环形容器和质量块的中心轴线重合。
[0011]其中，所述粘弹性材料支座由粘弹性材料层和钢板依次交替叠合而成。
[0012]其中，所述粘弹性材料支座外包裹有橡胶层，以保证粘弹性材料支座的耐久性。
[0013]其中，所述连接杆与环形容器的接触处设有密封橡胶圈，用来保证高粘度液体的密封性。
[0014]其中，所述质量块为实心钢筒。
[0015]其中，所述上限位板和下限位板为带孔矩形钢板。
[0016]其中，所述带孔活塞为带有多个椭圆形通孔的圆盘。
[0017]有益效果:相比于现有技术，本发明的多维减振/震调谐质量阻尼器能同时进行水平向、竖向和扭转的减振/震;另外，本发明调谐质量阻尼器在支座中采用了粘弹性材料，粘弹性材料支座为整个装置提供刚度和阻尼，粘弹性材料支座不仅具有多方向的隔振/震能力，还具有优越的耗能能力，因此大大提高了装置的减振/震效果;本发明的调谐质量阻尼器结构简单、制作方便，可广泛用于高层建筑、大跨结构、桥梁结构等土木工程结构的抗风和抗震工程中，也可拓展应用到机械、航空领域的减振中。
【附图说明】
[0018]图1为本发明多维减振/震调谐质量阻尼器的结构示意图；
[0019]图2为本发明多维减振/震调谐质量阻尼器的横向剖面图；
[0020]图3为本发明多维减振/震调谐质量阻尼器中带孔活塞的结构示意图。
【具体实施方式】
[0021 ]下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。
[0022]如图1?3所示，本发明多维减振/震调谐质量阻尼器，包括底座10以及通过粘弹性材料支座2固定在底座10上的工作缸I，工作缸I为顶部开口的空心钢筒，工作缸I四周设置多个限位挡板11，限位挡板11焊接在底座10上，防止工作缸I水平位移过大，工作缸I内设有环形容器5和质量块3，工作缸1、环形容器5和质量块3的中心轴线重合，环形容器5套设在质量块3外，环形容器5固定在工作缸I的内侧壁上，质量块3通过螺旋弹簧4固定在工作缸I的底板上，保证装置竖向运动的刚度，通过改变螺旋弹簧4的规格和数量可以调节装置竖向运动的刚度，环形容器5中有高粘度液体6，质量块3为实心钢筒，质量块3的顶部焊接有圆形顶盖12，顶盖12焊接连接杆8，连接杆8末端焊接带孔活塞9，连接杆8伸入环形容器5的高粘度液体6中，连接杆8与环形容器5的接触处设有密封橡胶圈，用来保证高粘度液体6的密封性，带孔活塞9是带有多个椭圆形孔洞的圆盘，可以增大连接杆8搅动高粘度液体6的阻力，保证装置竖向运动的阻尼，根据竖向运动需要的阻尼力，可以调整高粘度液体6的浓度和带孔活塞9上孔洞的大小，环形容器5的内侧壁上设有上限位板13和下限位板7，上限位板13和下限位板7为带孔矩形钢板，带孔矩形钢板是在矩形薄钢板上留出等间距圆形孔洞，并将其焊接在环形容器5内壁上，一方面能够对质量块3竖向运动进行限位，防止质量块3竖向位移过大，另一方面也能够增大高粘度液体6环向运动时的阻力，上限位板13和下限位板7的竖向焊接位置根据质量块3竖向运动的行程确定。
[0023]粘弹性材料支座2由粘弹性材料层和钢板依次交替叠合而成(将粘弹性材料压成层状再与钢板依次交替叠合)，粘弹性材料支座2外包裹有橡胶层，橡胶层能够保证粘弹性材料支座2的耐久性，粘弹性材料支座2与工作缸I和底座10均通过螺栓连接，方便日后安装与拆卸;通过改变粘弹性材料层和钢板的厚度，可以调节粘弹性材料支座2的刚度和阻尼，在实际工程中可根据结构实际自振频率调整调谐质量阻尼器的频率，粘弹性材料支座2在水平向、竖向和扭转方向为整个装置既提供刚度，又提供阻尼，即在三个方向既隔离振/震动传递又耗散振/震动能量。
[0024]本发明多维减振/震调谐质量阻尼器能同时进行水平向减振/震、竖向减振/震和扭转减振/震。水平向减振/震主要通过工作缸I及其内部所有部件、粘弹性材料支座2和底座10实现，当装置受到水平向减振/震动激励时，工作缸I及其内部所有部件会产生和被控结构相反方向的运动，同时通过粘弹性材料的剪切变形耗散掉振(震)动能量;竖向减振/震主要通过质量块3、螺旋弹簧4、高粘度液体6、连接杆8和带孔活塞9实现，质量块3、连接杆8和带孔活塞9通过焊接成为一个整体，再通过弹簧4与工作缸I底部连接，当装置受到竖向减振/震动激励时，质量块3会产生和竖向振动方向相反的运动，同时带动连接杆8和带孔活塞9上下搅动高粘度液体6，带孔活塞9是带有四个椭圆形孔洞的圆盘，带孔活塞9可以增大连接杆8上下搅动高粘度液体6的阻力，提高竖向运动的阻尼，增加耗能;扭转减振/震主要通过环形容器5、高粘度液体6和带孔矩形钢板7和13实现，三者形成一个环向调谐液体阻尼器，当装置受到扭转振/震动激励时，通过高粘度液体6的晃动来消耗结构的扭转振动能量，带孔矩形钢板7和13是留有等间距圆形孔洞的矩形薄钢板，能够使高粘度液体6的流束变细，增加其流动阻力，即增加其流动阻尼，从而减小扭转振/震动。同时，粘弹性材料支座2在水平向、竖向和扭转方向都具有良好的隔振/震能力，用耗能性能良好的粘弹性材料代替传统叠层橡胶支座中的橡胶，三个方向耗散振/震动能量的能力也大大提高，为调谐质量阻尼器在三个方向更好地减振/震提供了保障。
[0025]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
【主权项】
1.一种多维减振/震的调谐质量阻尼器，其特征在于:包括底座以及通过粘弹性材料支座固定在底座上的工作缸，所述工作缸呈顶部开口的筒状结构;所述工作缸内设有环形容器和质量块，所述环形容器套设在质量块外，所述环形容器固定在工作缸的内侧壁上，所述质量块通过弹簧固定在工作缸的底板上，所述环形容器中有高粘度液体，所述质量块的顶部焊接有顶盖，所述顶盖连接连接杆，所述连接杆末端连接带孔活塞，所述连接杆伸入环形容器的高粘度液体中，所述环形容器的内侧壁上设有上限位板和下限位板。2.根据权利要求1所述的多维减振/震的调谐质量阻尼器，其特征在于:所述底座上焊接有多个限位挡板，所述多个限位挡板设置在所述工作缸的周围。3.根据权利要求1所述的多维减振/震的调谐质量阻尼器，其特征在于:所述底座上焊接有一体成型的环形限位挡板，所述环形限位挡板围绕在所述工作缸的外围。4.根据权利要求1所述的多维减振/震的调谐质量阻尼器，其特征在于:所述工作缸、环形容器和质量块的中心轴线重合。5.根据权利要求1所述的多维减振/震的调谐质量阻尼器，其特征在于:所述粘弹性材料支座由粘弹性材料层和钢板依次交替叠合而成。6.根据权利要求5所述的多维减振/震的调谐质量阻尼器，其特征在于:所述粘弹性材料支座外包裹有橡胶层。7.根据权利要求1所述的多维减振/震的调谐质量阻尼器，其特征在于:所述连接杆与环形容器的接触处设有密封橡胶圈。8.根据权利要求1所述的多维减振/震的调谐质量阻尼器，其特征在于:所述质量块为实心钢筒。9.根据权利要求1所述的多维减振/震的调谐质量阻尼器，其特征在于:所述上限位板和下限位板为带孔矩形钢板。10.根据权利要求1所述的多维减振/震的调谐质量阻尼器，其特征在于:所述带孔活塞为带有多个椭圆形通孔的圆盘。
【文档编号】F16F13/00GK105821983SQ201610202634
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年4月1日
【发明人】徐赵东, 杨杨, 盖盼盼, 尹学军
【申请人】东南大学