CN112878524A - 一种全频率减振系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全频率减振系统，属于土木工程技术领域，其特征在于：包括上平板和下平板，上平板和下平板之间周围均布设置至少两个减振连杆机构，减振连杆机构包括上弹性减振杆和下弹性减振杆，上弹性减振杆的上端与上平板通过轴线水平设置的第一销轴铰接，上弹性减振杆的下端与下弹性减振杆的上端通过第二销轴销接，下弹性减振杆的下端与下平板通过第三销轴铰接，上弹性减振杆和下弹性减振杆包括套杆、插杆和减振弹簧，插杆插入套杆中，减振弹簧设置在套杆中，上平板和下平板之间设置中间板件，中间板件与减振连杆机构通过拉伸弹簧连接。本发明提出的本减振系统具有减振频域广，吸振效率高，安装方便的优点。

Description

一种全频率减振系统

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，尤其涉及一种全频率减振系统。

背景技术

现在建筑结构尤其是一些大跨度结构，如桥梁结构等，往往会受到复杂工况下的激励作用，无论是基础对建筑结构的振动激励，还是建筑结构本身受到的自然激励，如风载、雪载等，或者人致载荷、车辆载荷等，都会对建筑结构产生不利影响，故需要采取一定的措施对这些有害振动进行消除，防止建筑物结构出现断裂、垮塌等危险情况发生。为了降低建筑物的振动危害，人们对建筑物连接部位设置各种减振结构，比如常规惯用的阻尼器，它能够针对特定的振动频率进行部分吸收，具有一定的局限性，而对于建筑物结构来说，其振动频率范围比较广，因此，理想的减振结构需要具备比较宽的振动频率减振范围，目前，在建筑物结构中所使用的减振措施很难实现这样的要求。

在机械式减振结构中，使用比较广泛的是机械式阻尼器(TMD)，这种阻尼器，其减振效果与阻尼器的质量、刚度、阻尼参数有直接关系，通过调整阻尼器的参数，获得需要的减振效果。但是，在阻尼器的调整过程中需要协调多个参数，过程比较繁琐，同时，调整后的阻尼器只能对建筑物特定的振动频率起到一定的减振效果，应用范围受到极大的限制。为了解决建筑物的振动问题，人们采取了各种减振措施，但都有一定的局限性。故需要研发一种减振频率范围大的建筑用减振结构。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种解决目前建筑用减振结构所适用震动频率范围小的问题的全频率减振系统。

本发明是这样实现的，一种全频率减振系统，其特征在于：包括上平板和下平板，所述上平板和下平板之间周围均布设置至少两个减振连杆机构，所述减振连杆机构包括上弹性减振杆和下弹性减振杆，上弹性减振杆的上端与所述上平板通过轴线水平设置的第一销轴铰接，所述上弹性减振杆的下端与所述下弹性减振杆的上端通过轴线与所述第一销轴的轴线平行的第二销轴销接，所述下弹性减振杆的下端与所述下平板通过轴线与所述第一销轴的轴线平行的第三销轴铰接，所述上弹性减振杆和下弹性减振杆包括套杆、插杆和减振弹簧，所述插杆插入所述套杆中，所述减振弹簧设置在所述套杆中，所述减振弹簧对所述插杆施加伸出所述套杆的弹力，所述上平板和下平板之间设置中间板件，所述中间板件与所述减振连杆机构通过拉伸弹簧连接。

本发明的技术效果是：

本发明提出一种新型的全频域减振系统，本减振系统以结构设计理论、机构运动理论以及振动控制理论为基础，可有效提高建筑物整体结构减振降噪能力。

利用机械部件之间的机械运动，结合作为阻尼构件的减振弹簧、拉伸弹簧，组成的周期性元胞结构具有全频域减振性能，吸收建筑物结构的振动。减振连杆机构中插杆和套杆形成可伸缩的杆体，且通过减振弹簧实现伸缩弹力，一方面可以通过减振弹簧吸收不同方向的振动，提高减振效果，另一方面保证插杆和套杆之间可相对滑动，实现杆体伸缩，除了可传递消耗振动能量外，还可以改变结构系统的横向空间尺寸，节省安装空间。

减振连杆机构通过拉伸弹簧和中间板件连接到一起，将竖直方向的振动与水平方向的活动联系起来，形成一个空间振动吸收系统，通过这种结构的往复运动，实现振动的吸收和能量的衰减。

当建筑中多个作为周期性元胞结构的本减振系统相结合时，相连的各元胞结构之间构成新的往复减振机构，提高了能量的吸收效率。因此，上平板、下平板、减振连杆机构、拉伸弹簧等共同组成了全频域减振元胞结构。

本发明提出的本减振系统具有减振频域广，吸振效率高，安装方便的优点，同时又因本发明可通过组合灵活扩展为多个元胞组合构造作用，可以形成新的往复减振机构，从而进一步提高建筑框架结构的减振的能力和效率。

在上述技术方案中，优选的，所述上平板和下平板之间四周均布设置四个所述减振连杆机构。

在上述技术方案中，优选的，所述上弹性减振杆和下弹性减振杆包括左右对称设置的两套杆以及与所述套杆一一插接的两插杆，两套杆中分别安装令所述插杆向外伸出的所述减振弹簧。

在上述技术方案中，优选的，所述第二销轴的两端部固定耳板，所述耳板固定设于所述第二销轴外侧的护板。

在上述技术方案中，优选的，所述拉伸弹簧的一端与所述第二销轴连接，所述拉伸弹簧的另一端与所述中间板件连接。

在上述技术方案中，优选的，所述第二销上安装有扭转弹簧，所述扭转弹簧的弹力令所述上弹性减振杆与下弹性减振杆之间夹角变大。位于作为中间关节的第二销处的扭转弹簧形成一个恢复力矩，保持系统原有的平衡状态。

在上述技术方案中，优选的，所述套杆和插杆的接触面之间设有阻尼涂层。在接触面处的阻尼涂层可以在机构相对运动过程中进一步的吸收振动。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中套杆的结构示意图；

图3为本发明中插杆的结构示意图；

图4为本发明中套杆和插杆的结合结构示意图。

图中、1、上平板；2、下平板；3、上弹性减振杆；3-1、套杆；3-2、插杆；3-3、减振弹簧；4、下弹性减振杆；5、中间板件；6、拉伸弹簧；7、护板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为解决目前建筑用减振结构所适用震动频率范围小的问题，本发明特提供一种全频率减振系统，本系统具有减振频域广，吸振效率高，安装方便的优点。为了进一步说明本发明的结构，结合附图详细说明书如下：

请参阅图1-图4，一种全频率减振系统，包括上平板1和下平板2，上平板1和下平板2之间周围均布设置至少两个减振连杆机构。本实施例中，上平板1和下平板2之间四周均布设置四个减振连杆机构。

减振连杆机构包括上弹性减振杆3和下弹性减振杆4，上弹性减振杆3的上端与上平板1通过轴线水平设置的第一销轴铰接，上弹性减振杆3的下端与下弹性减振杆4的上端通过轴线与第一销轴的轴线平行的第二销轴销接，下弹性减振杆4的下端与下平板2通过轴线与第一销轴的轴线平行的第三销轴铰接。上弹性减振杆3与下弹性减振杆4之间的内侧夹角小于180°。上弹性减振杆3和下弹性减振杆4自身均具有伸缩弹性。一方面，上弹性减振杆3和下弹性减振杆4的伸缩弹性以及铰接方式可以吸收不同方向的振动，提高减振效果，另一方面，因减振连杆机构可以实现结构伸缩，还可以改变结构系统的横向空间尺寸，节省安装空间。

上平板1和下平板2之间设置中间板件5，中间板件5与减振连杆机构通过拉伸弹簧6连接。拉伸弹簧6为上弹性减振杆3和下弹性减振杆4施加令二者内侧夹角变大的向内的拉力。形成能量吸收耗散结构，将竖直方向的振动转换到拉伸弹簧能量耗散系统中。本实施例中，中间板件5为矩形框架板。中间板件5的四周均布四组拉伸弹簧6，每组拉伸弹簧6为相互平行的两个，拉伸弹簧6的一端钩接中间板件5，拉伸弹簧6的另一端钩接对应侧的第二销轴。

上弹性减振杆3和下弹性减振杆4，为相同构造，以上弹性减振杆3为例，其包括套杆3-1、插杆3-2和减振弹簧3-3，套杆3-1是具有中心插孔的杆体。插杆3-2插入套杆3-1中，减振弹簧3-3设置在套杆3-1中，减振弹簧3-3对插杆3-2施加伸出所述套杆3-1的弹力。套杆3-1和插杆3-2严密配合，本实施例中，具体的，上弹性减振杆3和下弹性减振杆4包括左右对称设置的两套杆3-1以及与套杆3-1一一插接的两插杆3-2，两套杆3-1中分别安装令所述插杆3-2向外伸出的减振弹簧3-3。两对称的套杆3-1端部为一体式的铰接块体，两对称的插杆3-2端部为一体式的铰接块体，套杆3-1远离对应铰接块体的一端与插杆3-2远离对应铰接块体的一端插接。铰接块体上加工出铰接销孔。上板体1和下板体2的四周设有与铰接块结合的凹槽，第一销轴和第三销轴安装在凹槽中。

本实施例中，第二销轴的两端部固定耳板，耳板固定护板7，护板7设于第二销轴外侧。耳板和护板7为一体式构造。护板7起到保护和连接作用。

上平板1和下平板2通过高精密铣削技术保证其表面的平面度。插杆3-2的圆柱外表面以及套杆3-1的圆柱内表面通过精密磨床进行表面加工，保证圆柱表面光洁度和圆度，使两者形成过渡配合，保证光滑的往复运动。减振弹簧3-3和拉伸弹簧6，可以通过调整各自的直径、螺旋圈数行程长度等参数，改变弹簧的力学性能，从而灵活调节弹簧结构的刚度和阻尼，针对不同工况下的振动做出调整，满足不同工况下对振动吸收标准的要求。

通过精密机加工技术制造而成减振连杆机构，其利用了弹簧振子基本原理吸收消耗能量，可以通过改变上弹性减振杆3和下弹性减振杆4的长度，从而改变机构行程，以及插杆3-2和套杆3-1之间接触面的粗糙度改变往复机构的阻尼，保证机构在运动过程中得到合理的减振效果。

本实施例中，第二销上安装有扭转弹簧，扭转弹簧的弹力可令上弹性减振杆与下弹性减振杆之间的内侧夹角变大。位于作为中间关节的第二销处的扭转弹簧形成一个恢复力矩，保持系统原有的平衡状态，提高系统的减振能力和稳定性。

套杆3-1和插杆3-2的接触面之间设有阻尼涂层。在接触面处的阻尼涂层可以在机构相对运动过程中进一步的吸收振动。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种全频率减振系统，其特征在于：包括上平板(1)和下平板(2)，所述上平板(1)和下平板(2)之间周围均布设置至少两个减振连杆机构，所述减振连杆机构包括上弹性减振杆(3)和下弹性减振杆(4)，上弹性减振杆(3)的上端与所述上平板(1)通过轴线水平设置的第一销轴铰接，所述上弹性减振杆(3)的下端与所述下弹性减振杆(4)的上端通过轴线与所述第一销轴的轴线平行的第二销轴销接，所述下弹性减振杆(4)的下端与所述下平板(2)通过轴线与所述第一销轴的轴线平行的第三销轴铰接，所述上弹性减振杆(3)和下弹性减振杆(4)包括套杆(3-1)、插杆(3-2)和减振弹簧(3-3)，所述插杆(3-2)插入所述套杆(3-1)中，所述减振弹簧(3-3)设置在所述套杆(3-1)中，所述减振弹簧(3-3)对所述插杆(3-2)施加伸出所述套杆(3-1)的弹力，所述上平板(1)和下平板(2)之间设置中间板件(5)，所述中间板件(5)与所述减振连杆机构通过拉伸弹簧(6)连接。

2.根据权利要求1所述的全频率减振系统，其特征在于：所述上平板(1)和下平板(2)之间四周均布设置四个所述减振连杆机构。

3.根据权利要求2所述的全频率减振系统，其特征在于：所述上弹性减振杆(3)和下弹性减振杆(4)包括左右对称设置的两套杆(3-1)以及与所述套杆(3-1)一一插接的两插杆(3-2)，两套杆(3-1)中分别安装令所述插杆(3-2)向外伸出的所述减振弹簧(3-3)。

4.根据权利要求3所述的全频率减振系统，其特征在于：所述第二销轴的两端部固定耳板，所述耳板固定设于所述第二销轴外侧的护板(7)。

5.根据权利要求4所述的全频率减振系统，其特征在于：所述拉伸弹簧(6)的一端与所述第二销轴连接，所述拉伸弹簧(6)的另一端与所述中间板件(5)连接。

6.根据权利要求5所述的全频率减振系统，其特征在于：所述第二销上安装有扭转弹簧，所述扭转弹簧的弹力令所述上弹性减振杆(3)与下弹性减振杆(4)之间夹角变大。

7.根据权利要求6所述的全频率减振系统，其特征在于：所述套杆(3-1)和插杆(3-2)的接触面之间设有阻尼涂层。

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