CN105155708B - 一种调谐黏滞质量阻尼器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于房屋建筑结构、桥梁工程结构耗能减震的调谐黏滞质量阻尼装置，该阻尼装置包括：滚珠螺杆、旋转质量、滚珠螺母、调谐弹簧、外筒、内筒、黏滞液体、调谐弹簧保护筒、滚珠轴承和耳环。其中旋转质量、滚珠螺母、内筒通过焊接连成整体；滚珠螺杆依次穿过滚珠螺母和内筒右端，并与滚珠螺母通过螺纹相互约束；内筒与外筒之间填充黏滞液体。本发明可以同时发挥调谐质量阻尼器和非线性黏滞阻尼器的作用，并通过滚珠螺杆产生了黏滞阻尼增效和质量增效，耗能性能优良。
Description
技术领域
本发明属于土木工程结构消能减震技术领域，涉及一种调谐黏滞质量阻尼器。
背景技术
传统的房屋建筑减振方法是通过加大构件的截面和增加配筋来抵抗，其结果是截面越大，刚度越大，地震作用也越大，不仅难以保证安全，也使工程的造价大大提高，振动控制技术的引入解决了这一难题。消能减振技术作为一种被动的结构减振控制技术，近几年来已经逐步应用在建筑物或构筑物中。所谓消能减振技术，是在结构上附加消能减振装置，附加减振装置和结构本身共同承担地震和风振等作用，通过附加减振装置的耗能作用从而减小结构本身的动力响应，保证了结构的安全性、舒适性和正常使用性等功能要求。国内外学者已经对消能减振技术进行了大量研究，开发了诸多消能减振装置，例如调谐质量阻尼器(TMD)、调谐液体阻尼器(TLD)、黏滞阻尼器以及摩擦阻尼器等。这些阻尼器在实际使用中还显露出一些不足之处。例如，多数阻尼器采用单一的耗能机理；传统的调谐质量阻尼器所需质量太大，加重建筑物的承受负担；调谐液体阻尼器提供的附加阻尼比较小；摩擦阻尼器产生的热量较大、影响阻尼器性能等。研制和开发基于混合耗能机理并具有增效机制的新型减振装置，减小或避免传统消能减振装置的不利影响，具有重要的工程现实意义。
发明内容
本发明的目的在于为土木工程结构减隔震(振)，提供一种耗能性能优良的调谐黏滞质量阻尼装置，解决了耗能效率低、调谐质量过大等问题。
本发明提出的一种调谐黏滞质量阻尼装置，包括滚珠螺杆、旋转质量、滚珠螺母、调谐弹簧、外筒、内筒、黏滞液体、调谐弹簧保护筒和滚珠轴承，内筒放置于外筒内，内筒与右筒之间的间隙处填充黏滞液体；内筒的外壁上设有旋转质量，滚珠螺母依次插入外筒一侧、内筒一侧，通过焊接使滚珠螺母与外筒、内筒连成整体，旋转运动中使旋转质量、滚珠螺母和内筒角速度保持一致；滚珠螺杆依次穿过滚珠螺母和内筒右端，并与滚珠螺母通过滚珠轴承和螺纹卡在一起；外筒另一侧伸入调谐弹簧保护筒内，调谐弹簧保护筒内壁和外筒外壁之间设有调谐弹簧，外筒与内筒通过滚珠轴承连接，且调谐弹簧、滚珠轴承和滚珠螺杆同轴布置。
本发明中，滚珠螺杆可将线性运动转化为高速的旋转运动，带动旋转质量、滚珠螺母和内筒高速旋转。
本发明中，内筒与外筒之间填充的黏滞液体指数α取0.1～1.0。
本发明中，外筒右端与滚珠螺母之间通过带有螺纹的凹槽连接，并密封良好，二者并未通过焊接连为一体。
本发明中，外筒另一侧伸入调谐弹簧保护筒处的外壁与调谐弹簧保护筒内壁相贴合，二者可发生相对错动。
本发明中，调谐弹簧保护筒左侧和滚珠螺杆各端各设一个耳环，用于固定阻尼装置。
本发明还通过以下技术方案来实现：所述的调谐黏滞质量阻尼装置，一般可通过X型、人字型等支撑与主体结构并联。
本发明的优点在于所述的调谐黏滞质量阻尼装置采用混合耗能机制，集中了调谐质量阻尼器(TMD)和黏滞阻尼器的优点；通过滚珠螺杆的带动，旋转质量和内筒可以实现高速旋转，从而将调谐质量和黏滞耗能效果放大；本发明还具有结构简洁紧凑、制造成本低廉和使用简便的优点。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为图1所示的调谐黏滞质量阻尼装置的主视图；
图3为图1所示的调谐黏滞质量阻尼装置的右视图；
图4为图1所示的调谐黏滞质量阻尼装置的俯视图；
附图标号：1滚珠螺杆，2旋转质量，3滚珠螺母，4调谐弹簧，5外筒，6内筒，7黏滞液体，8调谐弹簧保护筒，9滚珠轴承，10耳环。
具体实施方式
下面参照附图1～4对本发明实施的调谐黏滞质量阻尼装置进行说明。
实施例1：如图1～4所示，调谐黏滞质量阻尼装置包括旋转质量2、滚珠螺母3和内筒6通过焊接成为一个整体，滚珠螺杆1依次穿过滚珠螺母3和内筒6的右端，并与滚珠螺母通过螺纹卡在一起；外筒5右端与滚珠螺母3之间通过带有凹槽连接并密封良好，二者并未通过焊接连为一体；外筒5左端与内筒6左端通过滚珠轴承9相连；外筒5左端与调谐弹簧4相连，使得阻尼器可以发挥调谐质量阻尼器的作用；调谐弹簧4外围套有调谐弹簧保护筒8；调谐弹簧保护筒8右端与外筒5壁左端相贴合，二者可以发生相对错动。
旋转质量在该阻尼装置中，通过调谐质量作用耗能；外筒与内筒之间的空腔填充黏滞液体，当内筒旋转时，黏滞液体通过剪切阻抗耗能。
当阻尼装置两端有相对位移时，螺杆相对外筒会同时产生线性运动和高速旋转运动，由于滚珠螺杆依次穿过旋转质量、滚珠螺母和内筒的右端，并与滚珠螺母通过螺纹和滚珠轴承卡在一起，故螺杆可以带动旋转质量和内筒高速旋转。旋转质量和内筒的高速旋转分别使调谐质量耗能和黏滞耗能得以明显放大。
Claims (4)
1.一种调谐黏滞质量阻尼装置，包括滚珠螺杆、旋转质量、滚珠螺母、调谐弹簧、外筒、内筒、黏滞液体、调谐弹簧保护筒和滚珠轴承，其特征在于内筒放置于外筒内，内筒与外筒之间的间隙处填充黏滞液体；内筒的外壁上设有旋转质量，滚珠螺母依次插入外筒一侧、内筒一侧，通过焊接使滚珠螺母与外筒、内筒连成整体，旋转运动中使旋转质量、滚珠螺母和内筒角速度保持一致；滚珠螺杆依次穿过滚珠螺母和内筒右端，并与滚珠螺母通过滚珠轴承和螺纹卡在一起；外筒另一侧伸入调谐弹簧保护筒内，调谐弹簧保护筒内壁和外筒外壁之间设有调谐弹簧，外筒与内筒通过滚珠轴承连接，且调谐弹簧、滚珠轴承和滚珠螺杆同轴布置；滚珠螺杆可将线性运动转化为高速的旋转运动，带动旋转质量、滚珠螺母和内筒高速旋转；内筒与外筒之间填充的黏滞液体的黏滞指数α取0.1～1.0。
2.根据权利要求1所述的调谐黏滞质量阻尼装置，其特征在于：外筒右端与滚珠螺母之间通过带有螺纹的凹槽连接，并密封良好，二者并未通过焊接连为一体。
3.根据权利要求1所述的调谐黏滞质量阻尼装置，其特征在于：外筒另一侧伸入调谐弹簧保护筒处的外壁与调谐弹簧保护筒内壁相贴合，二者可发生相对错动。
4.根据权利要求1所述的调谐黏滞质量阻尼装置，其特征在于：调谐弹簧保护筒左侧和滚珠螺杆各端各设一个耳环，用于固定阻尼装置。
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