CN113622539A - 一种含钢丝绳隔振器的tmd减振装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含钢丝绳隔振器的TMD减振装置，属于振动控制领域，包括主体架、垫板、顶部支架、钢丝绳隔振器和质量环，所述主体架的顶部的外壁上设有垫板，所述垫板与顶部支架相连接，所述顶部支架的下方连接有钢丝绳隔振器，所述钢丝绳隔振器与质量环相连接。本发明通过采用钢丝绳隔振器取代悬吊元件、弹簧元件、阻尼元件，极大减少了装置的复杂性，缩小了装置安装所需的空间；钢丝绳隔振器采用不锈钢丝绳作为弹性元件，具有良好的干摩擦高阻尼特性，本身耐腐蚀，能在恶劣的工况下正常工作，无需频繁更换和维修。整套装置安装于高耸设备的上部或顶部，具有占用空间小、结构简单、便于安装、不需频繁检修和更换的特点。

Description

一种含钢丝绳隔振器的TMD减振装置
技术领域
本发明涉及振动控制领域，具体涉及一种含钢丝绳隔振器的TMD减振装置。
背景技术
塔器，烟囱等高耸设备被广泛的应用于食品、医药、石油化工、能源产业等。以塔设备为例，其在吸收、气提、蒸馏、分离、冷却等单元操作中有着广泛应用，塔设备的性能将直接影响生产效率和产品质量。而同时随着工艺流程的不断更新，此类设备向着大型化发展，塔器和烟囱这类高耸结构的高径比将更大。在石油化工领域，钢制烟囱、塔器往往是高径比大的高柔结构，在运行过程中容易受到风载的影响，一般情况下，高度越高、高径比越大，风载荷对设备的影响就更大。在合适的情况下，塔体在风诱导作用下产生共振，塔体横向位移显著增大，持续剧烈的振动将造成塔体局部应力过大，尤其是塔体裙座处，严重情况下甚至导致开裂，易引发严重的安全事故。沿海地区的大型石化企业，更易受台风影响，风诱导振动对其设备的破坏力更为突出，风诱导振动导致塔体的破坏事故已屡见不鲜，因此研究塔体的风诱导振动并进行振动控制装置的研发，从而确保这些设备能够安全稳定持久的运行，具有十分重要的意义。
调谐质量阻尼器是一种被动式振动控制系统，当前已广泛的应用于高层建筑和工业生产中。TMD（调谐质量阻尼器）主要由质量环，弹簧，阻尼器组成，质量环通过弹簧和阻尼器与主结构相连。其工作原理为：通过调节系统参数，以将TMD自身的频率调整至接近主结构的控制频率（对高耸塔器、烟囱而言，该控制频率一般为其一阶固有频率），在风诱导作用下，主体架结构产生共振时，TMD会因质量环的惯性和弹簧所产生的回复力产生与主结构反向的共振行为，在振动过程中，主结构振动的能量部分转化为质量环的动能、弹簧的弹性势能、TMD阻尼器耗散的能量，从而降低主结构的振动。调谐质量阻尼器目前已经广泛的应用于高层建筑等，此类TMD减振装置一般安装在建筑内部，工作环境良好，而塔设备内部由于工艺需求，无法将TMD安装在其内部，而在石油、化工行业中，高耸塔器、烟囱顶部空间较小，外部工作环境较为恶劣，故而需要一种能在此类工作环境中长久、高效运行的TMD减振装置。钢丝绳隔振器是一种具有非线性软特性、阻尼较大的隔振装置。其由多股钢丝按照一定结构缠绕而成的钢丝绳作为弹性元件，能耐高温，抗腐蚀，不受油污、盐雾、有机溶剂的侵蚀和影响。而且钢丝绳隔振器可以承受剪切、横滚和拉压载荷，在多种受力状态下仍能正常工作，同时兼具刚度和阻尼作用，可以代替传统TMD中的弹簧和阻尼器两个元件。其相比于液压阻尼器，不需要定期的检修和更换，且针对高耸塔器、烟囱等，高空作业较为不便，安全方面也存在问题。因此，含钢丝绳隔振器的TMD减振装置在高耸塔器、烟囱等设备的振动控制中，有着十分广阔的前景。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种含钢丝绳隔振器的TMD减振装置。
本发明的技术方案如下：一种含钢丝绳隔振器的TMD减振装置，包括主体架、垫板、顶部支架、钢丝绳隔振器和质量环，所述主体架的顶部的外壁上设有垫板，所述垫板与顶部支架相连接，所述顶部支架的下方连接有钢丝绳隔振器，所述钢丝绳隔振器与质量环相连接。
所述顶部支架包括两块筋板和一块顶板，所述筋板与顶板相连接，所述筋板和顶板与垫板相连接，所述顶板的下方连接有钢丝绳隔振器，所述垫板与主体架的侧壁固定连接。
所述顶部支架均布于主体架的顶部外侧壁上。
所述质量环上设有悬吊板，所述悬吊板与钢丝绳隔振器相连接。
所述质量环包括多个质量子块，各质量子块之间通过连接板、螺栓和螺母相连接形成质量环。
所述质量子块的数量与顶板支架的数目相同，每个质量子块上设有一块悬吊板。
所述悬吊板焊接在质量子块上，所述悬吊板上设有螺栓孔。
所述钢丝绳隔振器通过螺栓、螺母和垫圈与顶部支架和悬吊板相连接。
所述垫板焊接在主体架上，所述顶部支架焊接在垫板上。
相比于现有技术，本发明所述的一种含钢丝绳隔振器的TMD减振装置，通过采用钢丝绳隔振器取代悬吊元件、弹簧元件、阻尼元件，极大减少了装置的复杂性，缩小了装置安装所需的空间；元件的简化也得以简化设计时所需考虑的主结构外侧附件与TMD减振装置的干涉；钢丝绳隔振器采用不锈钢丝绳作为弹性元件，具有良好的干摩擦高阻尼特性，本身耐腐蚀，能在恶劣的工况下正常工作，无需频繁更换和维修。整套装置安装于高耸设备的上部或顶部，具有占用空间小、结构简单、便于安装、不需频繁检修和更换的特点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的局部结构示意图；
图3为本发明的局部结构示意图；
图4为本发明的俯视图；
图中：1-主体架；2-垫板；3-顶部支架；4-钢丝绳隔振器；5-螺栓、螺母、垫片组合件；6-质量环；7-悬吊板；8-连接板；301-筋板；302-顶板。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1-4所示，一种含钢丝绳隔振器的TMD减振装置，包括主体架1、垫板2、顶部支架3、钢丝绳隔振器4、质量环6、悬吊板7和连接板8，所述主体架1的顶部的外壁上焊接有垫板2，所述顶部支架3焊接在垫板2上，所述顶部支架3均布于主体架1的顶部外侧壁上。所述顶部支架3的下方连接有钢丝绳隔振器4，所述钢丝绳隔振器4与环形的质量环6相连接。
所述顶部支架3包括两块筋板301和一块顶板302，所述筋板301与顶板302相连接，所述筋板301和顶板302与垫板2相连接，所述顶板302上开设有螺栓孔，所述顶板302的下方连接有钢丝绳隔振器4，所述垫板2与主体架1的侧壁固定连接。钢丝绳隔振器4直接承载质量环6的质量，并兼具弹簧和阻尼的作用，钢丝绳隔振器4呈拉伸变形状态，钢丝绳隔振器6能够承受拉压、横滚、剪切载荷，能够保证质量环6在水平任意方向上具有自由度。本装置的频率、阻尼调节通过选取不同参数的钢丝绳隔振器4来进行调节。
所述质量环6包括多个质量子块，质量子块的数量不少于三块，各质量子块之间通过连接板8、螺钉和螺母相连接形成完整环形的质量环6，质量环6围绕着主体架1。质量子块的数量与顶板支架3的数目相同，第个顶板支架3的下方皆设有一个钢丝绳隔振器4，每个质量子块上焊接有一块悬吊板7，所述悬吊板7上开设有螺栓孔，每个钢丝绳隔振器4都连接有一个质量子块。所述悬吊板7通过螺栓、螺母和垫圈的组合件与钢丝绳隔振器4相连接，所述钢丝绳隔振器4通过螺栓、螺母和垫圈的组合件与顶部支架3相连接。
本发明通过采用钢丝绳隔振器6取代悬吊元件、弹簧元件、阻尼元件，极大减少了装置的复杂性，缩小了装置安装所需的空间；元件的简化也得以简化设计时所需考虑的主结构外侧附件与TMD减振装置的干涉；钢丝绳隔振器6采用不锈钢丝绳作为弹性元件，具有良好的干摩擦高阻尼特性，本身耐腐蚀，能在恶劣的工况下正常工作，无需频繁更换和维修。 整套装置安装于高耸设备的上部或顶部，具有占用空间小、结构简单、便于安装、不需频繁检修和更换的特点。
本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“均布”、“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，或者是该发明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发明的简化描述，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种含钢丝绳隔振器的TMD减振装置，包括主体架（1）、垫板（2）、顶部支架（3）、钢丝绳隔振器（4）和质量环（6），其特征在于：所述主体架（1）的顶部的外壁上设有垫板（2），所述垫板（2）与顶部支架（3）相连接，所述顶部支架（3）的下方连接有钢丝绳隔振器（4），所述钢丝绳隔振器（4）与质量环（6）相连接。
2.如权利要求1所述的一种含钢丝绳隔振器的TMD减振装置，其特征在于：所述顶部支架（3）包括两块筋板（301）和一块顶板（302），所述筋板（301）与顶板（302）相连接，所述筋板（301）和顶板（302）与垫板（2）相连接，所述顶板（302）的下方连接有钢丝绳隔振器（4），所述垫板（2）与主体架（1）的侧壁固定连接。
3.如权利要求1所述的一种含钢丝绳隔振器的TMD减振装置，其特征在于：所述顶部支架（3）均布于主体架（1）的顶部外侧壁上。
4.如权利要求1所述的一种含钢丝绳隔振器的TMD减振装置，其特征在于：所述质量环（6）上设有悬吊板（7），所述悬吊板（7）与钢丝绳隔振器（4）相连接。
5.如权利要求1所述的一种含钢丝绳隔振器的TMD减振装置，其特征在于：所述质量环（6）包括多个质量子块，各质量子块之间通过连接板（8）、螺栓和螺母相连接形成质量环（6）。
6.如权利要求5所述的一种含钢丝绳隔振器的TMD减振装置，其特征在于：所述质量子块的数量与顶板支架（3）的数目相同，每个质量子块上设有一块悬吊板（7）。
7.如权利要求6所述的一种含钢丝绳隔振器的TMD减振装置，其特征在于：所述悬吊板（7）焊接在质量子块上，所述悬吊板（7）上设有螺栓孔。
8.如权利要求1所述的一种含钢丝绳隔振器的TMD减振装置，其特征在于：所述钢丝绳隔振器（4）通过螺栓、螺母和垫圈与顶部支架（3）和悬吊板（7）相连接。
9.如权利要求1所述的一种含钢丝绳隔振器的TMD减振装置，其特征在于：所述垫板（2）焊接在主体架（1）上，所述顶部支架（3）焊接在垫板（2）上。
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