一种调谐质量阻尼器

1.本发明涉及阻尼器技术领域，尤其涉及运用在大跨桥梁、高层结构等的抗风及抗震减灾方面的阻尼器，具体地说是一种调谐质量阻尼器。


背景技术：

2.随着高层建筑和大跨度桥梁的不断发展，结构的高度和跨度越来越大，导致结构的阻尼比的降低。当大型结构在风震和地震的作用下，容易发生较大的振动，甚至可能造成致命的破坏，威胁居民和交通安全。因此，有必要对大型结构进行有效的振动控制。调谐质量阻尼器主要由质量块、弹簧和阻尼系统组成，由于其结构简单，被广泛用于大型结构的抗风和抗震领域中。现有的调谐质量阻尼器由质量块、弹簧和采用传统的缸筒式黏滞阻尼器独立部件组合而成，部件较多，成本较高，采用黏滞阻尼器所采用密封容易疲劳和老化，寿命较短，影响其耗能能力。


技术实现要素：

3.本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种调谐质量阻尼器，该阻尼器的构造简单、集成度高、密封性好、抗变形能力和基础适应性强。
4.本发明的目的是通过以下技术方案解决的：
5.一种调谐质量阻尼器，其特征在于：该阻尼器包括两波纹管、一个带有阻尼孔的质量块且质量块的两轴向端面分别与对应波纹管的一端密封连接、分别与两波纹管的另一端对应密封连接的两密封端盖、以及贯穿质量块且固定在两密封端盖之间以限定两密封端盖间距的导杆，上述的两密封端盖、两波纹管和质量块构成一个封闭的用于填充阻尼介质的密封腔室，且该密封腔室由质量块分隔为通过阻尼孔连通的第一腔室和第二腔室；所述的质量块能够沿导杆的设置方向定向移动。
6.上述带有阻尼孔的质量块、两密封端盖之间带有限位和导向作用的导杆、以及波纹管内腔中的阻尼系统共同组成了一种调谐质量阻尼器。
7.所述的波纹管为金属波纹管，且波纹管上的全部波的波峰直径相等；金属波纹管的强度高、自重轻，并具有良好的环向刚性和轴向柔性，抗变形能力和基础适应性强。
8.进一步的说，该波纹管为焊接型金属波纹管。
9.进一步的说，该波纹管的轴向拉伸量或轴向压缩量不低于所述波纹管自由长度的30%。
10.所述波纹管的两端分别与对应的质量块的轴向端面和密封端盖的端面焊接固定；焊接密封使得该阻尼器具有良好的密封性能、能够防止阻尼介质渗漏，因此无需另外设置密封件。
11.所述质量块、密封端盖和导杆皆为金属部件。
12.所述的导杆从波纹管的外侧贯穿质量块；所述导杆上配置有弹簧，且所述的弹簧为金属部件。
13.所述质量块两侧的导杆上的弹簧独立设置，且弹簧的两端分别与对应的质量块的轴向端面和密封端盖的端面焊接固定；通过弹簧的两端焊接，能够增加阻尼器的刚度。
14.进一步的说，上述带有阻尼孔的质量块、两密封端盖之间带有限位和导向作用的导杆、导杆上配置的弹簧、以及波纹管内腔中的阻尼系统共同组成了一种性能更佳的调谐质量阻尼器。
15.所述阻尼孔为圆形，数量为一且与圆形的质量块同轴、阻尼孔长度与质量块的厚度相同，阻尼孔直径d可根据阻尼系数c需求，依据公式计算，k为黏滞流体稠度系数，l为阻尼孔长度、即活塞厚度，d为波纹管端部内径，α为阻尼指数。
16.所述的密封腔室填充的阻尼介质采用硅油或者其他高分子黏滞流体；优选运动粘度低于1000cst的二甲基硅油。
17.所述的波纹管包括第一波纹管和第二波纹管、所述的密封端盖包括第一密封端盖和第二密封端盖，第一波纹管的一端与质量块的一轴向端面密封连接且第一波纹管的另一端与对应的第一密封端盖密封连接、第二波纹管的一端与质量块的另一轴向端面密封连接且第二波纹管的另一端与对应的第二密封端盖密封连接，贯穿质量块的导杆的两端分别与第一密封端盖和第二密封端盖固定连接。
18.所述第一密封端盖和质量块之间的导杆上设置有第一弹簧且所述第二密封端盖和质量块之间的导杆上设置有第二弹簧。
19.所述第一弹簧的一端焊接在质量块的对应轴向端面上、另一端焊接在第一密封端盖的端面上；所述第二弹簧的一端焊接在质量块的对应轴向端面上、另一端焊接在第二密封端盖的端面上。
20.本发明相比现有技术有如下优点：
21.本发明的调谐质量阻尼器构造简单且实用，能够在不减小阻尼器性能的情况下有效减轻自重，通过将波纹管与质量块和密封端盖焊接固定，能够提高阻尼器的密封性能；并在导杆上设置弹簧增加阻尼器的刚度、以提升阻尼器的性能。
附图说明
22.附图1为本发明的调谐质量阻尼器的一个实施例的立体结构示意图；
23.附图2为本发明的调谐质量阻尼器的一种剖视结构示意图；
24.附图3为本发明的调谐质量阻尼器中的质量块向上运动时的结构示意图。
25.其中：1—第一密封端盖；2—第一波纹管；3—第一弹簧；4—质量块；5—第二弹簧；6—第二波纹管；7—第二密封端盖；8—第一腔室；9—导杆；10—阻尼孔；11—第二腔室。
具体实施方式
26.为使本发明目的、实现方法及优点更为清晰，下面将结合附图对本发明进行进一步的描述。显然，所描述实例只是本发明的一个表现形式，并不代表所有实例。
27.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“上”、“下”、“内”和“外”等指示的方位或位置关系仅基于附图中方位关系，只是为了更好描述各部件之间位置关系，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此
不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本发明的实施。
28.如图1和图2所示：该调谐质量阻尼器包括第一波纹管2和第二波纹管6、安装在第一波纹管2和第二波纹管6相邻端之间的质量块4、分别安装在第一波纹管2和第二波纹管6远端上的第一密封端盖1和第二密封端盖7、从波纹管外侧贯穿质量块4的导杆9且导杆9的两端分别固定在第一密封端盖1和第二密封端盖7上以限定第一密封端盖1和第二密封端盖7之间的距离、以及在导杆9上设置分别位于质量块4两侧的第一弹簧3和第二弹簧5，第一波纹管2和第二波纹管6、质量块4、第一密封端盖1和第二密封端盖7封闭构成一个用于填充阻尼介质的密封腔室，设有阻尼孔10的质量块4将填充阻尼介质的波纹管分为连通的第一腔室和8和第二腔室11，第一波纹管2和第一密封端盖1在质量块4的上侧构成密闭的第一腔室8、第二波纹管6和第二密封端盖7在质量块4的下侧构成密闭的第二腔室11、且第一腔室和8和第二腔室11通过阻尼孔10连通。质量块4上设有阻尼孔10，可以通过调节阻尼孔10的数量、直径及有效长度调整阻尼力；导杆9穿过质量块4使得质量块4能够沿导杆9定向移动；第一弹簧3和第二弹簧5附着在导杆9上并且第一弹簧3的两端部分别焊接在对应的质量块4和第一密封端盖1上、第二弹簧5的两端部分别焊接在对应的质量块4和第二密封端盖7上；第一波纹管2和第二波纹管6分别与质量块4、第一波纹管2与第一密封端盖1、第二波纹管6与第二密封端盖7的连接均为焊接固定。
29.如图3所示，由于惯性，质量块4会上下运动，并带动第一波纹管2和第二波纹管6同步运动。以向上运动为例，质量块4向上运动，第一波纹管2与第一弹簧3被压缩且第二波纹管6与第二弹簧5被拉伸，第一腔室8的体积减小且第二腔室11的体积增大，第一腔室8内的阻尼介质受质量块4的挤压、从而通过阻尼孔10流向第二腔室11，产生黏滞阻尼力。
30.第一密封端盖1、第一波纹管2、第一弹簧3、质量块4、导杆9、第二弹簧5、第二密封端盖7及第二波纹管6均为金属部件，第一腔室8和第二腔室11内的阻尼介质可为硅油或者其他高分子黏滞流体。
31.本发明的调谐质量阻尼器构造简单且实用，能够在不减小阻尼器性能的情况下有效减轻自重，通过将波纹管与质量块4和密封端盖焊接固定，能够提高阻尼器的密封性能；并在导杆9上设置弹簧增加阻尼器的刚度、以提升阻尼器的性能。
32.以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。