CN113529996A - 一种碰撞调谐黏滞质量阻尼装置 - Google Patents

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Abstract

一种碰撞调谐黏滞质量阻尼装置，涉及阻尼器领域。该碰撞调谐黏滞质量阻尼装置包括阻尼器盒体、设于阻尼器盒体内的质量球、至少三根连接索、至少三根弹簧及与弹簧一一对应的阻尼装置，至少三根连接索沿质量球的周向间隔布置且两端分别连接阻尼器盒体顶部和质量球，弹簧和阻尼装置沿质量球的周向交替布置，弹簧的两端分别与质量球和阻尼器盒体侧壁连接，阻尼装置包括与质量球共圆心的弧形的挡板及粘滞惯容阻尼器，粘滞惯容阻尼器的两端分别与挡板和阻尼器盒体侧壁连接，挡板被配置成可向靠近或远离质量球方向移动。本实施例提供的碰撞调谐黏滞质量阻尼装置结合了惯容器与调谐质量阻尼器的优点，有效提高了调谐质量阻尼器的阻尼系数和减振能力。

Description

一种碰撞调谐黏滞质量阻尼装置
技术领域
本申请涉及阻尼器领域，具体而言，涉及一种碰撞调谐黏滞质量阻尼装置。
背景技术
随着社会经济的迅猛增长和人民生活需求的大幅提升，公用和民用建筑日益多样化，各种大跨度、超高层及体型不规则建筑层出不穷，出于对人体舒适度及防震防灾的考虑，这些建筑结构不仅需要更严格的土木工程设计，而且对其结构振动控制技术提出了新的挑战。结构振动控制按是否需要外部能源输入分为被动控制、半主动控制、主动控制和混合控制，其中被动控制具有无需外部能源支持、构造原理简单、造价低廉、便于后期维护、经济效益更高等优点，被广泛应用于实际工程建筑中。
调谐质量阻尼器(TMD)是一种传统的被动控制技术，其一般由质量、弹簧及阻尼三部分组成，在外激励作用下通过弹簧与主体结构连接的质量块会随主结构一起振动，产生的惯性力会反作用到主结构上从而抑制结构振动，然而调谐质量阻尼器通常需要相当大的阻尼参数或振子质量，而较大的阻尼参数会对装置的材料性能提出很高的要求，过大的振子质量也会给主结构造成负担。
发明内容
本申请的目的在于提供一种碰撞调谐黏滞质量阻尼装置，其结合了惯容器与调谐质量阻尼器的优点，有效提高了调谐质量阻尼器的阻尼系数和减振能力。
本申请的实施例是这样实现的：
本申请实施例提供一种碰撞调谐黏滞质量阻尼装置，其包括阻尼器盒体、设于阻尼器盒体内的质量球、至少三根连接索、至少三根弹簧及与弹簧一一对应的阻尼装置，至少三根连接索沿质量球的周向间隔布置且两端分别连接阻尼器盒体顶部和质量球，弹簧和阻尼装置沿质量球的周向交替布置，弹簧的两端分别与质量球和阻尼器盒体侧壁连接，阻尼装置包括与质量球共圆心的弧形的挡板及粘滞惯容阻尼器，粘滞惯容阻尼器的两端分别与挡板和阻尼器盒体侧壁连接，挡板被配置成可向靠近或远离质量球方向移动。
在一些可选的实施方案中，粘滞惯容阻尼器包括连接有丝杆座的上壳体、连接有丝杆螺母的下壳体和丝杆，丝杆的一端通过螺纹配合穿过丝杆座后连接有可旋转地伸入上壳体的支杆，支杆连接有同轴布置的飞轮，下壳体内设有阻尼腔，丝杆的另一端通过螺纹配合穿过丝杆螺母后伸入下壳体内连接有连杆，连杆滑动贯穿至阻尼腔内连接有活塞，阻尼腔内灌注有阻尼液，上壳体和下壳体分别与挡板和阻尼器盒体侧壁连接。
在一些可选的实施方案中，支杆和上壳体之间设有轴承。
在一些可选的实施方案中，上壳体和下壳体分别连接有第一吊耳和第二吊耳。
在一些可选的实施方案中，上壳体连接有保护罩，保护罩套设于丝杆位于上壳体和下壳体之间的杆身上。
在一些可选的实施方案中，阻尼器盒体底壁设有与挡板一一对应的滑轨，每个挡板均连接有可沿滑轨向靠近或远离质量球方向移动的滑轮。
在一些可选的实施方案中，滑轨的两端分别设有限位板。
本申请的有益效果是：本实施例提供的碰撞调谐黏滞质量阻尼装置包括阻尼器盒体、设于阻尼器盒体内的质量球、至少三根连接索、至少三根弹簧及与弹簧一一对应的阻尼装置，至少三根连接索沿质量球的周向间隔布置且两端分别连接阻尼器盒体顶部和质量球，弹簧和阻尼装置沿质量球的周向交替布置，弹簧的两端分别与质量球和阻尼器盒体侧壁连接，阻尼装置包括与质量球共圆心的弧形的挡板及粘滞惯容阻尼器，粘滞惯容阻尼器的两端分别与挡板和阻尼器盒体侧壁连接，挡板被配置成可向靠近或远离质量球方向移动。本实施例提供的碰撞调谐黏滞质量阻尼装置结合了惯容器与调谐质量阻尼器的优点，不仅有效提高了调谐质量阻尼器的阻尼系数，也能够大大的提高调谐质量阻尼器的减振能力，降低对材料的阻尼性能需求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的碰撞调谐黏滞质量阻尼装置的局部透视俯视图；
图2为沿图1中A-A剖面线的剖视图；
图3为沿图1中B-B剖面线的剖视图；
图4为本申请实施例提供的碰撞调谐黏滞质量阻尼装置中粘滞惯容阻尼器的局部剖视图。
图中：100、阻尼器盒体；110、质量球；111、套环；120、连接索；130、弹簧；140、阻尼装置；150、挡板；160、滑轨；170、滑轮；180、限位板；190、连接杆；200、粘滞惯容阻尼器；210、上壳体；220、丝杆座；230、下壳体；240、丝杆螺母；250、丝杆；260、支杆；270、飞轮；280、阻尼腔；290、连杆；300、活塞；310、阻尼液；320、轴承；330、第一吊耳；340、第二吊耳；350、保护罩。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以下结合实施例对本申请的碰撞调谐黏滞质量阻尼装置的特征和性能作进一步的详细描述。
如图1、图2、图3和图4所示，本申请实施例提供一种碰撞调谐黏滞质量阻尼装置，其包括中空圆柱形的阻尼器盒体100、通过四根连接索120吊设于阻尼器盒体100内的质量球110、四根弹簧130及与弹簧130一一对应的四个阻尼装置140，质量球110上套设有套环111，四根连接索120沿质量球110的周向间隔布置且两端分别连接阻尼器盒体100顶部和套环111，弹簧130和阻尼装置140沿质量球110的周向交替布置，弹簧130的两端分别与套环111和阻尼器盒体100内侧壁连接。
每个阻尼装置140均包括与质量球110共圆心的弧形的挡板150及一个对应的粘滞惯容阻尼器200，粘滞惯容阻尼器200的两端分别与挡板150和阻尼器盒体100侧壁连接，阻尼器盒体100底壁设有与挡板150一一对应的滑轨160，滑轨160沿质量球110在阻尼器盒体100底壁投影的径向延伸，每个挡板150底部均连接有可沿滑轨160向靠近或远离质量球110方向移动的滑轮170，滑轨160的两端分别设有限位板180；粘滞惯容阻尼器200包括连接有丝杆座220的上壳体210、连接有丝杆螺母240的下壳体230和丝杆250，丝杆250的一端通过螺纹配合穿过丝杆座220后连接有可旋转地伸入上壳体210的支杆260，支杆260连接有位于上壳体210内的飞轮270，支杆260和飞轮270同轴连接，支杆260和上壳体210之间设有轴承320；下壳体230内设有封闭的阻尼腔280，阻尼腔280内灌注有阻尼液310，丝杆250的另一端通过螺纹配合穿过丝杆螺母240后伸入下壳体230内连接有连杆290，连杆290滑动贯穿至阻尼腔280内连接有活塞300，上壳体210连接有保护罩350，保护罩350套设于丝杆250位于上壳体210和下壳体230之间的杆身上；上壳体210和下壳体230分别连接有第一吊耳330和第二吊耳340，第一吊耳330和第二吊耳340分别与挡板150和阻尼器盒体100侧壁通过连接杆190连接。
本实施例提供的碰撞调谐黏滞质量阻尼装置使用时将阻尼器盒体100固定于主建筑结构，当主建筑结构受到外部载荷激励时带动阻尼器盒体100振动，从而使通过四根连接索120吊设于阻尼器盒体100顶壁的质量球110移动带动四根弹簧130压缩或拉伸，通过弹簧130的弹力带动质量球110往复移动撞击沿质量球110轴向间隔布置的弧形的挡板150，从而推动挡板150底部连接的滑轮170沿滑轨160移动，挡板150沿滑轨160移动时与阻尼器盒体100内壁通过连接杆190配合挤压或拉伸粘滞惯容阻尼器200，从而在粘滞惯容阻尼器200的两端形成加速度差，使粘滞惯容阻尼器200的上壳体210和下壳体230之间产生相对移动并带动丝杆250沿轴向移动，使丝杆250相对于丝杆螺母240和丝杆座220旋转并带动飞轮270旋转产生极大的惯性力，同时丝杆250沿轴向移动时带动连杆290和活塞300沿阻尼腔280移动，通过阻尼腔280内的阻尼液310对活塞300产生与丝杆250移动方向相反的液体黏滞阻尼力，从而利用飞轮270形成的惯性力和阻尼腔280内阻尼液310形成阻力提高粘滞惯容阻尼器200的阻尼系数进而提高其耗能能力，从而达到提高主结构减振性能的目的。
其中，滑轨160的两端分别设有限位板180，能够利用限位板180限定滑轮170沿滑轨160移动的范围，避免滑轮170脱出滑轨160；支杆260和上壳体210之间设有轴承320，能够保证支杆260稳定的相对于上壳体210旋转；上壳体210连接有保护罩350，保护罩350套设于丝杆250位于上壳体210和下壳体230之间的杆身上，能够防止外部粉尘进入丝杆250和上壳体210之间或丝杆250和下壳体230之间影响丝杆250旋转和沿轴向移动。
以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (7)

1.一种碰撞调谐黏滞质量阻尼装置，其特征在于，其包括阻尼器盒体、设于所述阻尼器盒体内的质量球、至少三根连接索、至少三根弹簧及与所述弹簧一一对应的阻尼装置，至少三根连接索沿所述质量球的周向间隔布置且两端分别连接所述阻尼器盒体顶部和所述质量球，所述弹簧和所述阻尼装置沿所述质量球的周向交替布置，所述弹簧的两端分别与所述质量球和所述阻尼器盒体侧壁连接，所述阻尼装置包括与所述质量球共圆心的弧形的挡板及粘滞惯容阻尼器，所述粘滞惯容阻尼器的两端分别与所述挡板和所述阻尼器盒体侧壁连接，所述挡板被配置成可向靠近或远离所述质量球方向移动。
2.根据权利要求1所述的碰撞调谐黏滞质量阻尼装置，其特征在于，所述粘滞惯容阻尼器包括连接有丝杆座的上壳体、连接有丝杆螺母的下壳体和丝杆，所述丝杆的一端通过螺纹配合穿过所述丝杆座后连接有可旋转地伸入所述上壳体的支杆，所述支杆连接有同轴布置的飞轮，所述下壳体内设有阻尼腔，所述丝杆的另一端通过螺纹配合穿过所述丝杆螺母后伸入所述下壳体内连接有连杆，所述连杆滑动贯穿至所述阻尼腔内连接有活塞，所述阻尼腔内灌注有阻尼液，所述上壳体和所述下壳体分别与所述挡板和所述阻尼器盒体侧壁连接。
3.根据权利要求2所述的碰撞调谐黏滞质量阻尼装置，其特征在于，所述支杆和所述上壳体之间设有轴承。
4.根据权利要求2所述的碰撞调谐黏滞质量阻尼装置，其特征在于，所述上壳体和所述下壳体分别连接有第一吊耳和第二吊耳。
5.根据权利要求2所述的碰撞调谐黏滞质量阻尼装置，其特征在于，所述上壳体连接有保护罩，所述保护罩套设于所述丝杆位于所述上壳体和所述下壳体之间的杆身上。
6.根据权利要求1所述的碰撞调谐黏滞质量阻尼装置，其特征在于，所述阻尼器盒体底壁设有与所述挡板一一对应的滑轨，每个所述挡板均连接有可沿所述滑轨向靠近或远离所述质量球方向移动的滑轮。
7.根据权利要求6所述的碰撞调谐黏滞质量阻尼装置，其特征在于，所述滑轨的两端分别设有限位板。
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