CN107313641A - 齿轮型惯性减震装置 - Google Patents
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Abstract
一种齿轮型惯性减震装置，属于土木工程结构耗能减震技术领域。包括金属屈服耗能单元、上连接板、下连接板，金属屈服耗能单元通过上连接板、下连接板固定于结构墙体体内，其特征在于，还包括齿轮型惯性单元；所述齿轮型惯性单元置于上连接板、下连接板之间并通过其上下两端分别与上连接板、下连接板固定连接；所述齿轮型惯性单元包括上部齿板、下部支撑板、齿轮、旋转质量、旋转轴和旋转轴承，等。充分利用齿轮型惯性单元的两节点质量增效单元吸收振动能量，利用金属屈服耗能单元耗散能量；可为结构提供附加刚度；有效地降低结构的动力响应。
Description
技术领域
本发明涉及一种齿轮型惯性减震装置，属于土木工程结构耗能减震技术领域。
背景技术
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。传统金属屈服阻尼器利用在小震下处于弹性状态，在大震下结构变形增加，刚度下降阻尼器屈服耗能，但往往耗能能力不足。本领域惯性减震装置作为一种加速度依赖型的消能减震装置，其惯性单元是一种具有质量增效能力的两节点单元。现有的质量增效的机制，主要是利用滚珠螺杆和旋转螺母将结构的径向运动转换为高速的旋转运动从而有效地耗散结构的振动能量，但此类阻尼器机械加工精度高，其采用的粘滞阻尼耗能单元要求极高的密封性，腔体内压力高。
为了解决上述问题，给出了本发明技术方案，采用现有的金属屈服耗能单元耗能，附加设计一套或者若干套质量增效机构，联合构成一种新型惯性减震装置。
发明内容
本发明目的在于提供一种齿轮型惯性减震装置。
需要保护的技术方案表征为：
齿轮型惯性减震装置，包括金属屈服耗能单元(3)、上连接板(1)、下连接板(2)，金属屈服耗能单元(3)通过上连接板(1)、下连接板(2)固定于结构墙体体内，其特征在于，还包括齿轮型惯性单元；所述齿轮型惯性单元置于上连接板(1)、下连接板(2)之间并通过其上下两端分别与上连接板(1)、下连接板(2)固定连接；所述齿轮型惯性单元包括上部齿板(4)、下部支撑板(5)、齿轮(8)、旋转质量(6)、旋转轴(7)和轴承(9)，结构为：上部齿板(4)、 齿轮(8)、下部支撑板(5)三者位置相对应；所述上部齿板(4)顶部与所述上连接板(1)固定， 其下部边缘设有外齿用于与齿轮(8)咬合传动；齿轮(8)外套在旋转轴(7)上，旋转轴(7)在 两端设有旋转质量(6)，旋转轴(7)在其中点处再设置轴承(9)，并通过该轴承(9)将整个旋 转轴体安装固定于下部支撑板(5)的顶部，下部支撑板(5)底部固定于下连接板(2)上。
本发明与现有技术相比，具有以下优点与有益效果：
1.本发明由金属屈服耗能单元、齿轮型惯性单元(即为质量增效机构，增大耗能单元耗能能力)、以及安装连接装置组成，充分利用齿轮型惯性单元的两节点质量增效单元吸收振动能量，利用金属屈服耗能单元耗散能量。
2.本发明，在小震和风振作用下，结构层间变形较小，阻尼器处于弹性阶段，可为结构提供附加刚度；在大震作用下，结构层间变形较大，齿轮型惯性单元高效吸收振动能量，金属屈服耗能单元率先屈服耗散能量，可以有效地降低结构的动力响应。
3.齿轮型惯性单元实际安装质量小，对装置部件机械加工要求低，质量增效效果显著且易于调节，能够提供有效的控制力。
4.本发明装置设置方便灵活，能够有效吸收并耗散振动能量，装置旋转质量小，具有较好的推广应用价值。
附图说明
图1为本发明示意图；
图2为图1中轴承细部图；
图中标号：
1上连接板、2下连接板；
3金属屈服耗能单元；
4上部齿板、5下部支撑板、6旋转质量、7旋转轴、8齿轮、9轴承、10滚珠。
具体实施方式
下面结合附图和实施例作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示。
本发明装置包括金属屈服耗能单元(3)、上连接板(1)、下连接板(2)，金属屈服耗能单元(3)通过上连接板(1)、下连接板(2)固定于结构墙体体内，其特征在于，还设计有一个齿轮型惯性单元(作为实施例)作为金属屈服耗能单元(3)的增效机构，
所述齿轮型惯性单元置于上连接板(1)、下连接板(2)之间并通过其上下两端分别与上连接板(1)、下连接板(2)固定连接；同时，该惯性单元左右两侧布置两组金属屈服耗能单元(3)(作为实施例)。
所述齿轮型惯性单元包括上部齿板(4)、下部支撑板(5)、齿轮(8)、旋转质量(6)、旋转轴(7)和轴承(9)，结构为：
上部齿板(4)、齿轮(8)、下部支撑板(5)三者位置相对应；
所述上部齿板(4)顶部与所述上连接板(1)固定，其下部边缘设有外齿用于与齿轮
(8)咬合传动；
齿轮(8)外套在旋转轴(7)上，旋转轴(7)在两端设有旋转质量(6)，旋转轴(7)在其
中点处再设置轴承(9)，并通过该轴承(9)将整个旋转轴体安装固定于下部支撑板(5)的顶
部，下部支撑板(5)底部固定于下连接板(2)上。
如图2所示的轴承，已为现有技术。
基于上述结构设计，当上部齿板(4)相对于下部支撑板(5)发生相对水平位移时，上部齿板(4)带动齿轮(8)绕着旋转轴(7)轴线做旋转运动。旋转轴(7)旋转运动带动与其固定连接的旋转质量(6)旋转，旋转速度由齿轮(8)和上部齿板(4)的齿数比值决定。
齿轮(8)的半径、齿数以及旋转质量(6)的大小可以根据质量增效的设计目标灵活调节。
在设计时，根据阻尼器的设计要求，金属屈服耗能单元(3)的数量可以增加，结构形式可以调整其它形式的开洞和加劲肋。采用本领域常规技术，例如通过焊接、螺栓连接或者卡槽等方式即可实现所述金属屈服耗能单元(3)与上下连接板之间的固定连接。本发明阻尼器可以通过人字形支撑、剪刀撑、抗震壁等方式设置在结构墙体内。
所述齿轮型惯性单元作为增效机构，设置的数量和增效效果也可以根据增效设计需求来定。当需要使用多个增效机构时，可以与所述金属屈服耗能单元(3)依次相间隔设置；或者集中设置于两侧金属屈服耗能单元(3)的中央位置，使呈整体对称布置。
本发明还包括安装连接装置，由上连接板(1)、下连接板(2)以及安装螺栓组成，为本领域通用的现有技术。
以上，本发明由金属屈服耗能单元、齿轮型惯性单元、以及安装连接装置组成，充分利用齿轮型惯性单元的两节点质量增效单元吸收振动能量，利用金属屈服耗能单元耗散能量。在振动作用下，齿轮型惯性单元高效吸收振动能量，结构层间变形较小时，阻尼器可为结构提供附加刚度；在结构层间变形较大时，金属屈服耗能单元率先屈服耗散能量，可以有效地降低结构的动力响应，具有较好的推广应用价值。
Claims (6)
1.齿轮型惯性减震装置，包括金属屈服耗能单元(3)、上连接板(1)、下连接板(2)，金属屈服耗能单元(3)通过上连接板(1)、下连接板(2)固定于结构墙体体内，
其特征在于，还包括齿轮型惯性单元；
所述齿轮型惯性单元置于上连接板(1)、下连接板(2)之间并通过其上下两端分别与上连接板(1)、下连接板(2)固定连接；
所述齿轮型惯性单元包括上部齿板(4)、下部支撑板(5)、齿轮(8)、旋转质量(6)、旋转轴(7)和轴承(9)，结构为：
上部齿板(4)、齿轮(8)、下部支撑板(5)三者位置相对应；
所述上部齿板(4)顶部与所述上连接板(1)固定，其下部边缘设有外齿用于与齿轮(8)
咬合传动；
齿轮(8)外套在旋转轴(7)上，旋转轴(7)在两端设有旋转质量(6)，旋转轴(7)在其中点
处再设置轴承(9)，并通过该轴承(9)将整个旋转轴体安装固定于下部支撑板(5)的顶部，下
部支撑板(5)底部固定于下连接板(2)上。
2.如权利要求1所述的齿轮型惯性减震装置，其特征在于，作为实施例，设置有两个金属屈服耗能单元(3)，分别设置于所述惯性单元的左右两侧、或者前后两侧，呈对称布置。
3.如权利要求1所述的齿轮型惯性减震装置，其特征在于，旋转轴(7)旋转运动带动与其固定连接的旋转质量(6)旋转，旋转速度由齿轮(8)和上部齿板(4)的齿数比值决定。
4.如权利要求1所述的齿轮型惯性减震装置，其特征在于，金属屈服耗能单元(3)的数量根据实际设计需要而定。
5.如权利要求1所述的齿轮型惯性减震装置，其特征在于，所述齿轮型惯性单元作为增效机构，设置的数量和增效效果根据增效设计需求来定。
6.如权利要求5所述的齿轮型惯性减震装置，其特征在于，当需要使用多个增效机构时，与所述金属屈服耗能单元(3)依次相间隔设置；或者集中设置于两侧金属屈服耗能单元(3)的中央位置，整体呈对称布置。
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