CN112780003A - 离合型惯容质量阻尼器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种离合型惯容质量阻尼器，当装配其的主体结构发生振动时，附加质量块即在导轨上滑动并带动齿条运动，进而带动齿轮转动，当齿轮的转动方向与离合器的制动方向一致且齿轮的转速大于飞轮的转速时，齿轮和飞轮处于接合状态，此时齿轮转动带动飞轮转动，齿轮上的能量传递至飞轮，使飞轮实现加速转动，由于飞轮具有相对较大的转动惯量，齿条的小质量的平动也能够转化为大惯量部件(即飞轮)的转动，达到增加等效质量的效果，进而提高减振效率。
Description
技术领域
本发明涉及结构控制装置领域，特别涉及一种离合型惯容质量阻尼器。
背景技术
调谐质量阻尼器(TMD)、非线性能量阱(NES)、非对称非线性能量阱(非对称NES)均属于质量阻尼器，上述质量阻尼器的耗能方式单一，仅为通过附加质量的运动消耗能量，以减小主体结构响应。
为了增加附加质量的运动(以加速耗能)，质量阻尼器通常安装在主体结构顶部。尽管上述装置的附加质量只占主体结构质量的5％以下(实际工程中的TMD质量比为1％左右)，但土木工程结构的体量庞大，对应装置的重量甚至有可能超过一个楼层的重量，不仅占据了大量的空间，影响建筑的使用功能，同时还对主体结构的承重构件造成不利影响。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种离合型惯容质量阻尼器，能够增加传统质量阻尼器的等效质量并提高减振效率。
根据本发明实施例的离合型惯容质量阻尼器，包括固定结构、导轨、附加质量块及一对惯容组件，其中，固定结构安装在主体结构上，导轨安装于所述固定结构上，附加质量块滑动装配在所述导轨上，所述附加质量块通过弹性部件和所述固定结构相连，所述附加质量块上设有齿条，所述齿条的延伸方向与所述导轨的延伸方向一致，各所述惯容组件均具备同轴设置的齿轮和飞轮，且各所述齿轮分别与所述齿条啮合，相连的所述齿轮与所述飞轮之间设有离合器，两所述离合器的的制动方向相反。
根据本发明实施例的离合型惯容质量阻尼器，至少具有如下有益效果：此离合型惯容质量阻尼器，当装配其的主体结构发生振动时，附加质量块即在导轨上滑动并带动齿条运动，进而带动齿轮转动，当齿轮的转动方向与离合器的制动方向一致且齿轮的转速大于飞轮的转速时，齿轮和飞轮处于接合状态，此时齿轮转动带动飞轮转动，齿轮上的能量传递至飞轮，使飞轮实现加速转动，由于飞轮具有相对较大的转动惯量，齿条的小质量的平动也能够转化为大惯量部件(即飞轮)的转动，达到增加等效质量的效果，进而提高减振效率。
根据本发明的一些实施例，所述齿轮与所述飞轮通过旋转轴连接，所述旋转轴上设有限位结构，以限定所述飞轮作单向转动。
根据本发明的一些实施例，同一所述惯容组件中，所述飞轮的转动方向和所述离合器的制动方向一致。
根据本发明的一些实施例，所述飞轮的直径大于所述齿轮的直径。
根据本发明的一些实施例，所述离合器为棘轮-棘爪离合器。
根据本发明的一些实施例，所述固定结构包括面板及设于所述面板上的一对固定座，所述导轨安装在所述面板上，两所述固定座分别位于所述导轨的两侧。
根据本发明的一些实施例，两所述固定座对称分布在所述导轨的两侧。
根据本发明的一些实施例，所述附加质量块和两所述固定座之间分别连接有所述弹性部件。
根据本发明的一些实施例，所述弹性部件包括至少一根线性弹簧和/或至少一根非线性弹簧。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；
图1为本发明实施例的离合型惯容质量阻尼器的整体结构图。
图2为本发明实施例的固定结构、导轨与附加质量块的装配图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1、图2，本发明实施例的离合型惯容质量阻尼器，用以减小主体结构(如建筑结构、机械、设备等)的振动响应，其包括固定结构、导轨2、附加质量块3及一对惯容组件5，其中，固定结构安装在主体结构上，导轨2安装于固定结构上，附加质量块3滑动装配在导轨2上，附加质量块3通过弹性部件6和固定结构相连。
具体地，附加质量块3上设有齿条4，齿条4的延伸方向与导轨2的延伸方向一致，各惯容组件5均具备同轴设置的齿轮51和飞轮52，且各齿轮51分别与齿条4啮合，相连的齿轮51与飞轮52之间设有离合器53，两个离合器53的的制动方向相反。
根据本发明实施例的离合型惯容质量阻尼器，当装配其的主体结构发生振动时，附加质量块3即在导轨2上滑动并带动齿条4运动，进而带动齿轮51转动，当齿轮51的转动方向与离合器53的制动方向一致且齿轮51的转速大于飞轮52的转速时，齿轮51和飞轮52处于接合状态，此时齿轮51转动带动飞轮52转动，齿轮51上的能量传递至飞轮52，使飞轮52实现加速转动，由于飞轮52具有相对较大的转动惯量，齿条4的小质量的平动也能够转化为大惯量部件(即飞轮52)的转动，达到增加等效质量的效果，进而提高减振效率。由于在惯容组件5的作用下达到了放大质量(即增加附加质量)的效果，故该离合型惯容质量阻尼器能够被安装在主体结构的底层，且不会对主体结构的承力构件造成不良影响。
进一步地，在此实施例当中，齿轮51与飞轮52通过旋转轴连接，离合器53也安装在旋转轴上；其中，旋转轴上设有限位结构，以限定飞轮52作单向转动，如此设置，能更好地确保能量在惯容组件5内的单向传递，并增加耗能速率。可以理解的是，同一惯容组件5中的飞轮52的转动方向和离合器53的制动方向一致。当主体结构产生振动，即带动附加质量块3沿导轨2滑动并牵引齿条4进行平动，齿轮51在齿条4的带动下实现转动，当齿轮51的转动方向与离合器53的制动方向一致，且齿轮51的转速大于飞轮52的转速时，飞轮52被齿轮51驱动旋转，此时，因主体结构振动而产生的能量沿主体结构至附加质量至飞轮52的路径单向传递，并在飞轮52的旋转过程中实现消耗。此实施例中，两惯容组件5的离合器53的制动方向相反，故无论附加质量块3往导轨2的哪个方向运动，因主体结构振动而产生的能量均能被传递到飞轮52，极大增加了附加质量在导轨2上作往复运动时的耗能速率。如图1所示，该实施例中的飞轮52的直径大于齿轮51的直径。
该实施例中，离合器53采用的是内啮合型棘轮-棘爪离合器53。需要强调的是，在另一些实施例中，齿轮51与飞轮52之间可安装其他类型的离合器53，而不局限于应用本实施例的内啮合型棘轮-棘爪离合器。更为具体地，参照图1，各旋转轴分别安装在一支撑架上。
在本发明的一些实施例中，固定结构包括有面板11及设于面板11上的一对固定座12，其中，导轨2安装在面板11上，两个固定座12分别位于导轨2的两侧。进一步地，两个固定座12对称分布在导轨2的两侧，且附加质量块3和两个固定座12之间分别连接有弹性部件6。需要说明的是，弹性部件6包括至少一根线性弹簧和/或至少一根非线性弹簧，具体组合可根据实际需要进行选择。当该离合型惯容质量阻尼器安装在主体结构的底层时，面板11与主体结构相固定，且惯容组件5安装在地面上。
对于本发明实施例的离合型惯容质量阻尼器，在惯容组件5的作用下实现了质量放大(即等效质量增加)以及能量单向传递，使该离合型惯容阻尼器的行程大幅减小，在主体结构中无需为其预留大量的运动空间，空间需求小。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (9)
1.离合型惯容质量阻尼器，其特征在于：包括
固定结构，安装在主体结构上；
导轨，安装于所述固定结构上；
附加质量块，滑动装配在所述导轨上，所述附加质量块通过弹性部件和所述固定结构相连，所述附加质量块上设有齿条，所述齿条的延伸方向与所述导轨的延伸方向一致；以及
一对惯容组件，各所述惯容组件均具备同轴设置的齿轮和飞轮，各所述齿轮分别与所述齿条啮合，相连的所述齿轮与所述飞轮之间设有离合器，两所述离合器的的制动方向相反。
2.根据权利要求1所述的离合型惯容质量阻尼器，其特征在于：所述齿轮与所述飞轮通过旋转轴连接，所述旋转轴上设有限位结构，以限定所述飞轮作单向转动。
3.根据权利要求2所述的离合型惯容质量阻尼器，其特征在于：同一所述惯容组件中，所述飞轮的转动方向和所述离合器的制动方向一致。
4.根据权利要求1所述的离合型惯容质量阻尼器，其特征在于：所述飞轮的直径大于所述齿轮的直径。
5.根据权利要求1至4任一项所述的离合型惯容质量阻尼器，其特征在于：所述离合器为棘轮-棘爪离合器。
6.根据权利要求1所述的离合型惯容质量阻尼器，其特征在于：所述固定结构包括面板及设于所述面板上的一对固定座，所述导轨安装在所述面板上，两所述固定座分别位于所述导轨的两侧。
7.根据权利要求6所述的离合型惯容质量阻尼器，其特征在于：两所述固定座对称分布在所述导轨的两侧。
8.根据权利要求6或7所述的离合型惯容质量阻尼器，其特征在于：所述附加质量块和两所述固定座之间分别连接有所述弹性部件。
9.根据权利要求8所述的离合型惯容质量阻尼器，其特征在于：所述弹性部件包括至少一根线性弹簧和/或至少一根非线性弹簧。
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- 2021-01-26 CN CN202110110151.2A patent/CN112780003A/zh active Pending
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