CN106704439A - 一种基于对称组合式空气弹簧的质量调谐阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于对称组合式空气弹簧的质量调谐阻尼器，该质量调谐阻尼器包括空气弹簧Ⅰ、质量块、活塞、空气弹簧Ⅱ、气缸和附加室，将空气弹簧Ⅰ和空气弹簧Ⅱ对称放置，二者相同，通过活塞杆连接，活塞杆的连接点处设置质量块；空气弹簧Ⅰ和空气弹簧Ⅱ的气缸分别与容积相同的附加室相通；所述的附加室7通过控制系统调节控制其内部的气压、温度、容积，并保持两个附加室7的上述参数相同。该质量调谐阻尼器通过控制上述参数实现弹性元件的刚度可调节功能；由于空气流动具有阻尼特性，可以附加一些可控的空气阻尼装置，直接改变TMD的阻尼特性。

Description

一种基于对称组合式空气弹簧的质量调谐阻尼器
技术领域
本发明涉及一种基于对称组合式空气弹簧的质量调谐阻尼器(Tuned MassDamper,TMD)，以对称组合式空气弹簧作为弹性元件的设计。
背景技术
对称组合式空气弹簧是一种将两个完全相同的空气弹簧镜面对称放置组合在一起，整体的两端固定在一个结构上，两个弹簧的连接处为弹簧的承力点，即可实现该点与固定端之间的弹性连接。这种弹簧的承力点无论沿那个方向偏移都呈现刚度硬化特性，且这种硬化现象关于弹簧承力点初始位置对称，偏离度越大刚度非线性越强。而且对称组合式空气弹簧可以进行控制来改变弹簧的力学特性，满足一些特定的要求。
调谐质量阻尼器(TMD)是一种将自身振动频率调整至主结构附近，改变结构共振特性，以达到减震作用的装置。TMD主要应用在高层建筑、桥梁等地方，质量块用弹簧与主结构连接，当主结构因地震或者风力等外力作用产生振动时，该装置也发生相应的摆动或扭转振动，从而达到使主结构减震的目的。它也可以运用在其他需要减震的地方。
TMD发展到今天衍生出很多种类，大多是被动型，即一旦安装完成其频率响应范围、阻尼比等特性固定不变，半主动控制型(Semi-active Tuned Mass Damper,SATMD)的大多是通过调节阻尼系数或者弹簧刚度来实现。
综上所述，有必要提出一种应用对称组合式空气弹簧的TMD系统，通过调节空气弹簧来实现TMD减震的最优化。
发明内容
本发明主要是针对应用对称组合式空气弹簧(以下简称“弹簧”)的TMD系统实现减震效果优化的功能。
本发明的技术方案：
一种基于对称组合式空气弹簧的质量调谐阻尼器，包括空气弹簧Ⅰ2、质量块3、活塞4、空气弹簧Ⅱ5、气缸6和附加室7，将空气弹簧Ⅰ2和空气弹簧Ⅱ5对称放置，二者相同，通过活塞杆连接，活塞杆的连接点处设置质量块3；空气弹簧Ⅰ2和空气弹簧Ⅱ5的气缸6分别与容积相同的附加室7相通；所述的附加室7通过控制系统调节控制其内部的气压、温度和容积，并保持两个附加室7的上述参数相同。
所述的空气弹簧Ⅰ2和空气弹簧Ⅱ5同为活塞式空气弹簧或同为气囊式空气弹簧，附图1仅以活塞式空气弹簧为例。
本发明的有益效果：
1.附加气室的容积越大，其他参数不变的情况下(以下分析皆以此标准)弹簧刚度非线性越弱，在保持质量块振幅不变的情况下相当于TMD的弹簧刚度降低，反之亦然；
2.静止状态的内部气压越大，弹簧整体刚度越大，非线性越强，在保持质量块振幅不变的情况下相当于TMD的弹簧刚度增大，反之亦然；
3.内部气体温度越高，情况与结果2相同，反之亦然；
4.由于空气流动具有阻尼特性，可以附加一些可控的空气阻尼装置，直接改变TMD的阻尼特性。
附图说明
图1是一种基于对称组合式空气弹簧的质量调谐阻尼器示意图。
图中：1主结构；2空气弹簧Ⅰ；3质量块；4活塞；5空气弹簧Ⅱ；6气缸；
7附加室。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
空气弹簧Ⅰ2和空气弹簧Ⅱ5分别与主结构1固定连接，空气弹簧Ⅰ2和空气弹簧Ⅱ5的活塞杆与质量块3固定连接，构成基本的TMD系统。为了解决主结构1振动频率变化导致TMD减震效果下降的问题，通过调节空气弹簧Ⅰ2、空气弹簧Ⅱ5的附加室7容积大小、内部气体压强和温度、气体流动时的阻尼大小，从而调整对称组合式空气弹簧的整体刚度、阻尼特性，实现控制TMD参数优化的功能。

Claims (2)

1.一种基于对称组合式空气弹簧的质量调谐阻尼器，其特征在于，该质量调谐阻尼器包括空气弹簧Ⅰ(2)、质量块(3)、活塞(4)、空气弹簧Ⅱ(5)、气缸(6)和附加室(7)，将空气弹簧Ⅰ(2)和空气弹簧Ⅱ(5)对称放置，二者相同，通过活塞杆连接，活塞杆的连接点处设置质量块(3)；空气弹簧Ⅰ(2)和空气弹簧Ⅱ(5)的气缸(6)分别与容积相同的附加室(7)相通；所述的附加室(7)通过控制系统调节控制其内部的气压、温度和容积，并保持两个附加室(7)的上述参数相同。
2.根据权利要求1所述的基于对称组合式空气弹簧的质量调谐阻尼器，其特征在于，所述的空气弹簧Ⅰ(2)和空气弹簧Ⅱ(5)同为活塞式空气弹簧或同为气囊式空气弹簧。
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