一种管道结构多维粘弹性隔减振装置的制作方法

本发明是一种用于管道结构的被动隔减振装置，尤其是一种多维隔减振装置。

背景技术：

随着经济和社会的发展，国家对能源的运输提出更高的要求，管道运输作为一种极其经济有效的运输方式具有特殊意义。但是，由于水锤和外界激励等因素的影响，管道结构容易发生振动，轻则影响管道运输效率，提高运输成本；重则造成生产安全事故，影响人民的生命财产安全。如何有效控制管道结构振动，减小其动力响应，是一个重要的研究领域。当前普遍存在的结构振动控制方式主要分为主动、半主动、被动和混合控制，而被动控制技术由于具有简单、经济、可靠等优良特性得到广泛应用。

目前对管道减振的研究大部分是通过减少管道的水锤作用或者改变对管道的约束，除了应用具有局限性外，刚性约束容易对管道造成损伤及疲劳破坏。另外当前广泛应用的橡胶支座隔振只能水平方向隔振，不能进行多方向隔振，同时橡胶支座不能耗能减振，并且普通的橡胶支座抗拉性能较弱，在装置发生大变形时容易拉坏。为提高管道结构的隔振或减振效果，本发明采用U形弹簧，具有取材方便、加工简单的优点，小振时其在弹性状态下工作，为结构提供足够的刚度，当发生较大位移时，部分钢板进入塑性状态消耗振动能量，并限制结构的水平位移。此外，为提高减振效果，采取高耗散的粘弹性材料和粘滞材料，其性能优良、成本低廉，具有良好的耗能特性和经济性。

技术实现要素：

技术问题：本发明所要解决的技术问题是提供一种管道结构多维粘弹性隔减振装置，该装置不仅具有优越的耗能能力，能在多个方向进行隔振和减振，还能够防止管道位移过大时粘弹性隔振支座拉坏。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种管道结构多维粘弹性隔减振装置，由粘弹性隔振支座、粘弹性隔振支座上钢板、粘弹性隔振支座下钢板、附加钢板、U形弹簧、减振器、螺栓、预压弹簧组成，在附加钢板与螺栓上的螺帽之间设有预压弹簧，附加钢板和粘弹性隔振支座上钢板由螺栓和预压弹簧固定，在附加钢板与粘弹性隔振支座下钢板之间连接有多个U形弹簧和减振器。

其中，粘弹性隔振支座中的粘弹性层较厚，为2-10mm，竖向刚度小，提高隔振效率的同时能增加其耗能特性；另外，粘弹性隔振支座装置不仅限于粘弹性支座，也可是铅芯粘弹性隔振支座或橡胶支座或铅芯橡胶支座。

其中，减振器对称布置于粘弹性隔振支座两边，减振器可以为粘弹性阻尼器或者粘滞阻尼器或金属阻尼器，上下端分别与附加钢板和粘弹性隔振支座下钢板通过焊接或螺栓相连接，可以通过调节减振器个数、大小及形状改变装置多方向的隔减振效果。

其中，粘弹性隔振支座的另外两边对称布置多个U形弹簧，U形弹簧上下端分别与附加钢板和粘弹性隔振支座下钢板通过焊接或螺栓相连接，可以通过调节U形弹簧个数、大小、厚度及形状改变装置多方向的隔减振效果。

其中，粘弹性隔振支座在受压时，预压弹簧不起作用，受拉时当拉力大于弹簧的预压力，附加钢板与支座上钢板脱离，有效地防止粘弹性隔振支座拉坏。

其中，粘弹性隔振支座中粘弹性材料和钢板通过高温高压硫化方式牢固粘结。

有益效果：本发明隔减振装置将粘弹性隔振支座、减振器和U形弹簧的优点很好的结合起来，使装置不仅能水平隔振，而且能竖向隔振，同时水平向和竖向具有良好的耗能减振作用。此外，由于U形弹簧和预压弹簧的限位作用，可以防止隔减振装置拉坏或者发生不可逆转的变形。

附图说明

图1为本发明管道结构多维粘弹性隔减振装置的剖面示意图；

图2为本发明管道结构多维粘弹性隔减振装置的平面示意图。

图3为本发明管道结构多维粘弹性隔减振装置的三维组装示意图。

图中有：螺栓1，粘弹性隔振支座2，通孔3，上钢板4，预压弹簧5，附加钢板6，减振器7，下钢板8，U形弹簧9。

具体实施方式

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。

如图1～3所示，本发明的管道结构多维隔减振装置，核心部分为粘弹性隔振支座2，该粘弹性隔振支座2和粘弹性隔振支座上钢板4和下钢板8硫化在一起，粘弹性隔振支座2外侧分别对称连接多个减振器7和U形弹簧9，粘弹性隔振支座上钢板4和附加钢板6由螺栓1连接在一起，并且为了防止受拉时被拉坏，还设置了预压弹簧5。

其中，粘弹性隔振支座2由高耗散粘弹性材料和薄钢板硫化而成，采取较厚的粘弹性层材料，一般取值为2-10mm。为防止硫化工艺对粘弹性材料造成损伤，在橡胶支座2中间留通孔3。粘弹性隔振支座2两边对称布置多个减振器7，减振器7上下端分别与附加钢板6和粘弹性隔振支座下钢板8通过焊接或螺栓相连接，可以通过调节减振器7个数、大小及形状改变装置多方向的隔减振效果。粘弹性隔振支座2的另外两边对称布置多个U形弹簧9，U形弹簧9上下端分别与附加钢板6和粘弹性隔振支座下钢板8通过焊接或螺栓1相连接，可以通过调节U形弹簧9的数量、大小及形状改变装置多方向的隔减振效果。预压弹簧5和螺栓1连接粘弹性隔振支座上钢板4和附加钢板6，根据实际情况施加一定的预压力，粘弹性隔振支座2在受压时，预压弹簧5不起作用，受拉时当拉力大于弹簧的预压力，附加钢板与支座上钢板脱离，有效地防止了粘弹性隔振支座2拉坏。

本发明管道结构多维隔减振装置安装于管道结构底部，较厚的粘弹性层厚度使装置无论在竖向和水平向的外界激励下，都具有良好的隔振效果，并且较厚的高耗散粘弹性材料也会增加其耗能能力。

本装置的减振器可以同时在水平方向和竖直方向进行变形耗散外界能量，如采用粘弹性阻尼器，则减振器可以同时在水平竖向剪切变形耗散能量，如采用粘滞阻尼器，则可以通过粘滞材料的高耗散特性竖向耗散能量，如采用金属阻尼器，则可以通过挤压或拉压变形多维耗散能量。同时，通过改变减振器个数以及其它特性来协调装置的水平竖向刚度，可以应对实际工程进行组合(为耗能考虑，一般较厚为宜)。

本装置的U形弹簧除了水平竖向方向振动下都可以耗散外部能量、减少结构振动外，还可以起到良好的限位作用，并且形状、个数和厚度的改变可以调节水平竖向刚度和隔振能力。

本发明装置利用粘弹性隔振支座的剪切和拉压变形、减振器的变形和U形弹簧的塑性变形耗散振动能量。装置拉压变形时，主要通过减振器的剪切、粘滞或拉压变形，粘弹性隔振支座的拉压变形和U形弹簧的变形耗散能量。其中，小振时通过减振器的变形与粘弹性隔振支座的拉压变形两种方式进行耗能；大振时则通过减振器的变形、粘弹性隔振支座的拉压变形和U形弹簧的塑性变形作用三种方式耗能。同时，为保护粘弹性隔振支座，当振动受拉位移过大时，粘弹性隔振支座与附加钢板竖向分离，防止粘弹性隔振支座拉坏。并且，由于粘弹性隔振支座的高耗散特性、减振器的耗能特性和U形弹簧的塑性耗能特征，本装置具有良好的耗能作用。装置水平变形时，主要通过粘弹性隔振支座、减振器和U形弹簧的变形耗散能量。其中，小振时通过粘弹性隔振支座和两侧的减振器在水平方向的变形，能够很好的耗散水平方向振动能量；大振时通过粘弹性隔振支座和两侧的减振器的变形耗散振动能量，同时U形弹簧通过塑性变形耗散大量能量。

本装置将粘弹性隔振支座、减振器和U形弹簧的优点结合起来，不但充分利用了粘弹性隔振支座竖向刚度较大、可以提供足够的承载力的优点，而且将U形弹簧和预压弹簧与其结合在了一起。装置不仅能水平隔振，而且能竖向隔振，耗散外界能量的同时对粘弹性隔振支座进行适当的保护。此外，通过选择不同的减振器，使装置具有不同的力学特性。

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内。