CN107060125A - 一种调谐质量阻尼器装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于调谐质量阻尼器领域，具体为一种调谐质量阻尼器装置，包括安装框、设于安装框中的阻尼系统以及水平滑动系统、悬挂于水平滑动系统下方的竖直摆动系统；水平滑动系统包括第一质量块，第一质量块以能沿安装框长度方向移动的方式安装于安装框上；阻尼系统包括两个阻尼器，两个阻尼器对称式分设于第一质量块在安装框长度方向的两侧，并且阻尼器的一端连接于第一质量块，另一端连接于安装框宽度方向的边上；竖直摆动系统包括第二质量块，第二质量块以能伸缩摆动的方式安装于第一质量块的下方。其能同时实现同时控制输电塔的扭转振动与弯曲振动，减小输电塔的各向风振。

Description

一种调谐质量阻尼器装置

技术领域

本发明属于调谐质量阻尼器领域，具体为一种调谐质量阻尼器装置。

背景技术

调谐质量阻尼器由于其构造简单、成本低、性能可靠，是目前工程中应用最广的结构控制装置。调谐质量阻尼器装置减振控制原理是：把TMD接到主结构上，通过将惯性质量和主结构控制振型谐振把主结构的能量传递给 TMD，从而达到抑制主结构振动的目的。

风振对输电塔的损害巨大，所以如何减小风振对输电塔的影响一直以来都是一个难题。传统的用于控制输电塔振动的调谐质量阻尼器大都是只针对控制输电塔的横向或纵向弯曲而设计的。而如何同时控制输电塔的扭转振动与弯曲振动则没有相关研究。

发明内容

本发明提供有一种调谐质量阻尼器装置，其能同时实现同时控制输电塔的扭转振动与弯曲振动，减小输电塔的各向风振。

为实现上述技术目的，本发明采取的具体技术方案为，一种调谐质量阻尼器装置，包括安装框、设于安装框中的阻尼系统以及水平滑动系统、悬挂于水平滑动系统下方的竖直摆动系统；水平滑动系统包括第一质量块，第一质量块以能沿安装框长度方向移动的方式安装于安装框上；阻尼系统包括两个阻尼器，两个阻尼器对称式分设于第一质量块在安装框长度方向的两侧，并且阻尼器的一端连接于第一质量块，另一端连接于安装框宽度方向的边上；竖直摆动系统包括第二质量块，第二质量块以能伸缩摆动的方式安装于第一质量块的下方。

作为本发明改进的技术方案，还包括偶数个弹簧，偶数个弹簧对称分设于第一质量块的两侧，并且弹簧的一端连接于第一质量块，另一端连接于安装框宽度方向的边上。

作为本发明改进的技术方案，弹簧有四个，四个弹簧对称分设于第一质量块的两侧、同时对称分设于两个阻尼器的两侧。

作为本发明改进的技术方案，还包括第一质量调节块，第一质量调节块设于第一质量块上，并能随第一质量块沿安装框的长度方向移动。

作为本发明改进的技术方案，导轨，导轨的两端分别安装于安装框长度方向的两端，第一质量块安装于导轨上，并能沿导轨滑动。

作为本发明改进的技术方案，限位弹簧，限位弹簧安装于导轨的端头并固定于安装框上。

作为本发明改进的技术方案，还包括限位块，限位块设于安装框与第一质量块之间，并安装于第一质量块上。

作为本发明改进的技术方案，包括悬簧与摆杆，悬簧的一端连接于第一质量块、另一端连接于摆杆的一端；摆杆的另一端连接于第二质量块。

作为本发明改进的技术方案，还包括第二质量调节块，第二质量调节块设于第二质量块上。

有益效果

本发明基于TMD的减振原理，设计水平滑动系统和竖直摆动系统，有效的改善了输电塔的扭转振动和弯曲振动特性，不仅降低了输电塔的扭转振动和弯曲振动传递给输电线，而且减小了由于输电塔扭转和弯曲振动导致输电线断开而产生的冲击损坏，克服了传统调谐质量阻尼器主要针对控制输电塔横向和纵向振动有效的不足。本发明可以同时控制输电塔的扭转和弯曲振动，可拆卸质量调节块，使质量块可以根据实际情况进行调整以适应不同等级风振，且TMD子系统与主系统之间采用软接触使其使用寿命更长，相对于传统用于输电塔的质量单一，只能控制其弯曲振动的TMD，更具有应用前景。

附图说明

图1 本发明装置的结构示意图；

图2 本发明装置的俯视图；

图3 本发明装置的左视图；

图4 本发明装置中限位块与第一质量块的装配结构示意图；

图5 本发明装置的第二质量调节块；

图6 本发明装置中第一质量调节块；

图7 本发明装置中的第二质量块结构示意图；

图8 本发明装置中的第一质量块结构示意图；

图中：1、安装框；2、导轨安装螺母；3、导轨；4、弹簧；5、阻尼器；6、限位弹簧；7、第二质量块安装螺母；8、第二质量块；9、第二质量调节块；10、摆杆；11、连接块；12、悬簧；13、连接块；14、螺栓；15、限位块；16、第一质量块；17、第一质量调节块；18、螺栓。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本发明中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

如图1-3所示的一种调谐质量阻尼器装置，包括安装框1、设于安装框中的阻尼系统以及水平滑动系统、悬挂于水平滑动系统下方的竖直摆动系统。本发明的装置用于控制输电塔的扭转和弯曲振动。其中水平滑动系统主要作用于输电塔发生扭转振动时，当输电塔扭转振动时输电塔两侧的第一质量块做相向振动，消耗主结构传递给TMD的振动能量，以达到耗能减小其扭转振动的目的。竖直摆动系统主要作用于输电塔发生弯曲振动时，当输电塔弯曲振动时输电塔两侧的摆动第二质量块同向振动，消耗主结构传递给TMD的振动能量，以达到耗能减小其弯曲振动的目的。

类似输电塔等装置的振动时需成对对称安装；当输电塔在风的激励下发生扭振时水平滑动系统起主要作用，此时输电塔两侧的调谐质量阻尼器中的水平滑动系统做相向振动控制其扭转振动；当输电塔发生弯曲振动时，这时竖直摆动系统起主要作用，其两侧的竖直摆动系统同向振动，控制其弯曲振动。该调谐质量阻尼器的水平滑动系统和竖直摆动系统同时参与控制扭转和弯曲振动，只是在控制不同形式振动时发挥作用的主次不同，这样使得结构减振需求得到良好满足。

具体的，安装框1由钢板、圆钢等组成，其中钢板组成主体框架，圆钢组成水平滑动系统滑动用滑动导轨，安装框1整体采用螺栓、锚碇钢棒与建筑相连接。

水平滑动系统包括第一质量块16，第一质量块以能沿安装框1长度方向移动的方式安装于安装框1上，本实施例中第一质量块16为方形钢板（如图7-8所示）；更具体的为：还包括平行设置的两根导轨3，导轨3的两端分别安装于安装框1长度方向的两端，第一质量块16安装于导轨3上，并能沿导轨进行沿安装框长度方向的滑动，导轨3为圆钢，导轨3的端头通过螺杆、导轨安装螺母2安装于安装框上1；进一步地还包括限位块15（如图1、2、4所示），限位块15设于安装框与第一质量块16之间，并通过螺栓18安装于第一质量块上，本实施例中限位块15为环件钢。为了保证TMD（调谐质量阻尼器）与主结构（这里主结构安装框，由于安装框与输电塔是刚性连接，所以这里可将安装框与输电塔视为一体均为主结构）软接触，还包括弹簧4与限位弹簧6；弹簧4有偶数，偶数个弹簧4对称分设于第一质量块16的两侧，并且弹簧4的一端连接于第一质量块16，另一端连接于安装框1的宽度方向的边上，这里弹簧4优选为四个，四个弹簧4对称分设于第一质量块16的两侧、同时对称分设于两个阻尼器5的两侧；限位弹簧6，限位弹簧6安装于导轨3的端头并固定于安装框1上；这种软接触的设计，当TMD 状态适合预定控制策略时，将与限位弹簧6发生接触，此时软接触限位弹簧6将发生变形，提供一定的阻尼力，将 TMD 的变形限制在允许变形范围内。

进一步地，为了使得调谐质量阻尼器装置中的质量可调，使其可应用于多种环境，还包括第一质量调节块17，第一质量调节块17设于第一质量块16上，并能随第一质量块16沿安装框的长度方向移动。第一质量调节块17为方形钢板，安装时第一质量调节块17与第一质量块16之间用粘性材料粘接.

阻尼系统包括两个阻尼器5，两个阻尼器5对称式分设于第一质量块16在安装框1长度方向的两侧，并且阻尼器的一端连接于第一质量块，另一端连接于安装框宽度方向的边上。

调谐质量阻尼器装置中的弹簧4和阻尼器5，能将作用于调谐质量阻尼器装置的动能，转化为弹簧4的弹性势能，并通过阻尼器5往复剪切形变最终耗散为热能，从而达到耗散结构振动动能的目的，减小结构自身在外部激励作用下的振动幅度。

竖直摆动系统包括第二质量块8，第二质量块8以能伸缩摆动的方式安装于第一质量块16的下方。第二质量块8为圆形钢板（如图6所示）；第二质量块8通过悬簧12、摆杆、连接块安装于第一质量块16下方，具体的为第一质量块16下方设一个连接块13，悬簧12的一端连接于第一质量块16下方的连接块13、另一端通过连接块11连接于摆杆10的一端；摆杆10的另一端连接于第二质量块8上；连接块13通过螺栓14安装于第一质量块16下方，第二质量块通过第二质量块安装螺母7与螺杆的组合连接于摆杆10。为了使得调谐质量阻尼器装置中的质量可调，使其可应用于多种环境，还包括第二质量调节块9，第二质量调节块9设于第二质量块8上，具体的第二质量调节块9为U型缺口的圆形钢板，方便质量块的增加与减少，以实现控制不同频率的激励引起的振动。

当建筑结构在外部风振激励作用下产生振动时，通过安装框1带动调谐质量阻尼器的所有质量块一起振动，在这种激励下，调谐质量阻尼器装置的所有质量块相对建筑结构反方向运动，以惯性力的形式通过支撑结构反作用于结构，使其对结构的振动产生抑制作用，限位块15、限位弹簧6限制第一质量块16的水平运动位移进行限位。

本发明专利对控制输电塔等高耸桁架结构建筑的风振扭转和弯曲振动都具有良好效果，弥补了传统用于输电塔调谐质量阻尼器只能控制其弯曲振动的不足 。本发明结构简单、操作方便完全可以在施工现场组装，大大降低了调谐质量阻尼器装置工程现场的施工难度，方便维护。本发明在TMD子系统与主系统之间采用软接触限位，避免了产生大冲量，更好的保护了TMD和建筑结构。本发明专利其调谐质量可调，可工作于多种环境。

以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种调谐质量阻尼器装置，其特征在于，包括安装框、设于安装框中的阻尼系统以及水平滑动系统、悬挂于水平滑动系统下方的竖直摆动系统；水平滑动系统包括第一质量块，第一质量块以能沿安装框长度方向移动的方式安装于安装框上；阻尼系统包括两个阻尼器，两个阻尼器对称式分设于第一质量块在安装框长度方向的两侧，并且阻尼器的一端连接于第一质量块，另一端连接于安装框宽度方向的边上；竖直摆动系统包括第二质量块，第二质量块以能伸缩摆动的方式安装于第一质量块的下方。

2.根据权利要求1所述的一种调谐质量阻尼器装置，其特征在于，还包括偶数个弹簧，偶数个弹簧对称分设于第一质量块的两侧，并且弹簧的一端连接于第一质量块，另一端连接于安装框宽度方向的边上。

3.根据权利要求2所述的一种调谐质量阻尼器装置，其特征在于，弹簧有四个，四个弹簧对称分设于第一质量块的两侧、同时对称分设于两个阻尼器的两侧。

4.根据权利要求1所述的一种调谐质量阻尼器装置，其特征在于，还包括第一质量调节块，第一质量调节块设于第一质量块上，并能随第一质量块沿安装框的长度方向移动。

5.根据权利要求1所述的一种调谐质量阻尼器装置，其特征在于，导轨，导轨的两端分别安装于安装框长度方向的两端，第一质量块安装于导轨上，并能沿导轨滑动。

6.根据权利要求5所述的一种调谐质量阻尼器装置，其特征在于，限位弹簧，限位弹簧安装于导轨的端头并固定于安装框上。

7.根据权利要求1或5所述的一种调谐质量阻尼器装置，其特征在于，还包括限位块，限位块设于安装框与第一质量块之间，并安装于第一质量块上。

8.根据权利要求1所述的一种调谐质量阻尼器装置，其特征在于，包括悬簧与摆杆，悬簧的一端连接于第一质量块、另一端连接于摆杆的一端；摆杆的另一端连接于第二质量块。

9.根据权利要求1或8所述的一种调谐质量阻尼器装置，其特征在于，还包括第二质量调节块，第二质量调节块设于第二质量块上。