CN105804267A - 一种多维减隔震装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多维减隔震装置,包括底座、工作缸、第一弹簧、质量块、第二弹簧、环形容器、液体、连接杆、活塞、和顶盖,工作缸为桶形,工作缸通过第一弹簧设置在底座上,质量块设置在工作缸内,顶盖设置在质量块的顶部,环形容器套在质量块的外侧,环形容器内设有液体,活塞上设置有通孔,活塞设置在环形容器中,连接杆的两端分别连接顶盖和活塞。本发明的多维减隔震装置能同时进行水平向、竖向和扭转的减震,该装置具有优越的耗能能力和减隔震效果;本发明的多维减隔震装置结构简单、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,也可应用到机械、航空领域的减振中。

Description

一种多维减隔震装置
技术领域
本发明属于土木、机械和航空领域的减隔震领域,涉及一种多维减隔震装置。
背景技术
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俱增。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震措施,它是通过在结构中设置减震或隔震装置来消耗或隔离震动能量,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震装置。
现有的调谐质量阻尼器(TMD)都是对单一方向的震动进行控制,但实际工程中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。
因此,需要一种多维减隔震的装置以解决上述问题。
发明内容
发明目的:为了克服现有技术存在的问题,本发明提供一种能够实现多方向减隔震的多维减隔震装置。
为解决上述技术问题,本发明的多维减隔震装置所采用的技术方案为:
一种多维减隔震装置,包括底座、工作缸、第一弹簧、质量块、第二弹簧、环形容器、液体、连接杆、活塞、和顶盖,所述工作缸为桶形,所述工作缸通过所述第一弹簧设置在所述底座上,所述质量块设置在所述工作缸内,所述顶盖设置在所述质量块的顶部,所述环形容器套在所述质量块的外侧,所述环形容器内设有所述液体,所述活塞上设置有通孔,所述活塞设置在所述环形容器中,所述连接杆的两端分别连接顶盖和活塞。
更进一步的,所述液体为高粘度液体。保证装置竖向运动的阻尼。
更进一步的,所述工作缸、质量块和环形容器的中轴线重合。
更进一步的,所述通孔为椭圆形。经测试,椭圆形通孔的阻尼效果更好。
更进一步的,所述通孔的数量为多个。活塞带有多个通孔,可以增大连接杆搅动液体的阻力,保证装置竖向运动的阻尼,根据竖向运动需要的阻尼力,可以调整液体的浓度和活塞上通孔的大小。
更进一步的,所述环形容器内设置有密封橡胶圈。用来保证高粘度液体的密封性。
有益效果:本发明的多维减隔震装置能同时进行水平向、竖向和扭转的减震,该装置具有优越的耗能能力和减隔震效果;本发明的多维减隔震装置结构简单、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,也可应用到机械、航空领域的减振中。
附图说明
图1为本发明多维减隔震装置的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1所示,本发明的多维减隔震装置,包括底座10以及通过第一弹簧2连接在底座10上的工作缸1,工作缸1为顶部开口的空心钢筒,工作缸1内设有环形容器5和质量块3。优选的,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1的内侧壁上,质量块3通过第二弹簧4连接在工作缸1的底板上,保证装置竖向运动的刚度。通过改变第二弹簧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中有液体6,其中,液体6为高粘度液体,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末端焊接活塞9,连接杆8伸入环形容器5的液体6中。连接杆8与环形容器5的接触处设有密封橡胶圈,用来保证液体6的密封性。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,可以调整液体6的浓度和活塞9上孔洞的大小。
本发明的多维减隔震装置能同时进行水平向减隔震、竖向减隔震和扭转减隔震。水平向减隔震主要通过工作缸1及其内部所有部件、第一弹簧2和底座10实现,当装置受到水平向减震动激励时,工作缸1及其内部所有部件会产生和被控结构相反方向的运动,同时通过第一弹簧2的剪切变形耗散掉震动能量。竖向减隔震主要通过质量块3、第二弹簧4、液体6、连接杆8和活塞9实现,质量块3、连接杆8和活塞9通过焊接成为一个整体,再通过第二弹簧4与工作缸1底部连接,当装置受到竖向减震动激励时,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和活塞9上下搅动液体6,活塞9是带有四个椭圆形孔洞的圆盘,活塞9可以增大连接杆8上下搅动液体6的阻力,提高竖向运动的阻尼,增加耗能。扭转减震主要通过环形容器5和液体6实现,三者形成一个环向调谐液体阻尼器,当装置受到扭转震动激励时,通过液体6的晃动来消耗结构的扭转振动能量。

Claims (7)

1.一种多维减隔震装置,其特征在于:包括底座(10)、工作缸(1)、第一弹簧(2)、质量块(3)、第二弹簧(4)、环形容器(5)、液体(6)、连接杆(8)、活塞(9)、和顶盖(12),所述工作缸(1)为桶形,所述工作缸(1)通过所述第一弹簧(2)设置在所述底座(10)上,所述质量块(3)设置在所述工作缸(1)内,所述顶盖(12)设置在所述质量块(3)的顶部,所述环形容器(5)套在所述质量块(3)的外侧,所述环形容器(5)内设有所述液体(6),所述活塞(9)上设置有通孔,所述活塞(9)设置在所述环形容器(5)中,所述连接杆(8)的两端分别连接顶盖(12)和活塞(9)。
2.根据权利要求1所述的多维减隔震装置,其特征在于:所述液体(6)为高粘度液体。
3.根据权利要求1所述的多维减隔震装置,其特征在于:所述工作缸(1)、质量块(3)和环形容器(5)的中轴线重合。
4.根据权利要求1所述的多维减隔震装置,其特征在于:所述通孔为椭圆形。
5.根据权利要求1所述的多维减隔震装置,其特征在于:所述通孔的数量为多个。
6.根据权利要求1所述的多维减隔震装置,其特征在于:所述第二弹簧(4)为螺旋弹簧。
7.根据权利要求1所述的多维减隔震装置,其特征在于:所述环形容器(5)的开口处设置有密封橡胶圈。
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