CN114294361A - 一种调谐型竖向隔振器 - Google Patents

Abstract

一种调谐型竖向隔振器，属于工程结构减振控制领域。包括调谐质量块、调谐弹簧、隔振弹簧、阻尼器、隔振器顶板、隔振器底板。原理为，选定合理的竖向隔振频率，调节竖向隔振系统与竖向调谐系统频率至竖向隔振频率，整体结构在竖向地震作用下，竖向隔振系统首先发挥隔振作用，在此过程中竖向隔振系统带动竖向调谐系统一起振动，竖向调谐系统相对运动产生的惯性力反作用到竖向隔振系统上，对惯性力进行调谐，控制隔振器与被隔振物体的竖向振动，减小结构竖向地震反应。

Description

一种调谐型竖向隔振器

技术领域：

本发明涉及一种调谐型竖向隔振器，属于工程结构减振控制领域。

背景技术：

用于设备的隔振器，国内外的研究主要集中于水平隔振器，水平隔振器的研究较成熟；而竖向隔振器既要起隔振作用，又要平衡被隔振设备自重，导致其设计与加工难度较大，在地震作用下难以同时实现此两功能，目前用于设备的竖向隔振器方案尚不成熟。

申请号CN202010137752.8的专利，公开了一种带竖向重力调谐单元的摩擦摆隔振装置。该专利虽将隔震技术与调谐单元结合，但其本质是在摩擦摆装置发挥水平方向隔震作用，重力调谐单元不具有竖向隔震功能。

申请号CN201910132484.8的专利，公开了一种悬挂隔振装置，主要是根据摆杆与隔震弹簧的承重能力确定竖向隔震周期，利用摆杆实现调谐功能，本质上为线性竖向隔震。

申请号CN201910132206.2的专利，公开了防摆动隔振装置。其原理为通过调整安装架改变水平隔震周期、调整悬挂结构改变竖向隔震周期，重点突出了水平隔震。

基于已有技术，我们提出在竖向隔振器中加入竖向调谐系统，组成调谐型竖向隔振器，具有以下特点：(1)竖向隔振系统带动竖向调谐系统一起振动，竖向调谐系统相对运动产生的惯性力反作用到竖向隔振系统上，对惯性力进行调谐，控制隔振器与被隔振物体的竖向振动，减小结构竖向地震反应；(2)竖向隔振系统具有一定的隔振能力，竖向调谐系统具有加强隔振的能力；

发明内容：

本发明涉及一种调谐型竖向隔振器，主要解决目前竖向隔振器效果普遍不理想的技术问题。

为实现上述目的，本发明的设计方案如下：

组成部件包括调谐质量块1、调谐弹簧2、隔振弹簧3、上端阻尼器4-1、下端阻尼器4-2、隔振器顶板5、隔振器底板6。其连接方式为：调谐质量块1通过调谐弹簧2、上端阻尼器4-1与隔振器顶板6相连；调谐质量块1、调谐弹簧2组成竖向调谐系统；隔振器顶板5与隔振器底板6之间通过隔振弹簧3相连，调谐质量块1与隔振器底板6之间通过下端阻尼器4-2相连；隔振弹簧3、上端阻尼器4-1、下端阻尼器4-2、隔振器顶板5、隔振器底板6组成竖向隔振系统。隔震装置顶板6上放置被隔震物体。

调谐弹簧2、隔振弹簧3以调谐质量块1为中心，在四周中心对称均匀布置，数量不限。

调谐质量块1、隔振器顶板5、隔振器底板6的形状可为正方体、圆柱、长方体。

制作各部件所用的材料为不锈钢、铝合金。

附图说明：

图1一种调谐型竖向隔振器平面图

图2一种调谐型竖向隔振器爆炸图

图中：调谐质量块1、调谐弹簧2、隔振弹簧3、上端阻尼器4-1、下端阻尼器4-2、隔振器顶板5、隔振器底板6组成。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步说明。

图1为一种调谐型竖向隔振器平面图，图2为一种调谐型竖向隔振器爆炸图，竖向隔振系统与竖向调谐系统结合发挥竖向隔振功能，由调谐质量块1、调谐弹簧2、隔振弹簧3、上端阻尼器4-1、下端阻尼器4-2、隔振器顶板5、隔振器底板6组成。调谐质量块1通过调谐弹簧2、上端阻尼器4-1与隔振器顶板6相连；调谐质量块1、调谐弹簧2组成竖向调谐系统；隔振器顶板5与隔振器底板6之间通过隔振弹簧3相连，调谐质量块1与隔振器底板6之间通过下端阻尼器4-2相连；隔振弹簧3、上端阻尼器4-1、下端阻尼器4-2、隔振器顶板5、隔振器底板6组成竖向隔振系统。隔震装置顶板6上放置被隔震物体。

调整隔振弹簧3刚度、上部结构质量使竖向隔振系统有合理的竖向隔振频率，上部结构质量应考虑调谐质量块1、隔振器顶板5、被隔振物体的总质量；调整调谐弹簧2刚度、调谐质量块1质量使竖向调谐系统频率与竖向隔振频率相同。整体结构在竖向地震作用下，竖向隔振系统首先发挥隔振作用，在此过程中竖向隔振系统带动竖向调谐系统一起振动，竖向调谐系统相对运动产生的惯性力反作用到竖向隔振系统上，对惯性力进行调谐，控制隔振器与被隔振物体的竖向振动，进一步减小结构竖向地震反应。

所述的一种调谐型竖向隔振器，其竖向隔振系统与竖向调谐系统的参数可按以下方式确定：

步骤一，根据现有文献资料、试验数据等选定合理的竖向隔振频率ω；

步骤二，设调谐质量块1质量为m₁，隔振器顶板5质量为m₂，被隔振物体质量为m₃；

步骤三，根据单自由度体系自振频率的计算公式

计算出竖向隔振系统的隔振弹簧3刚度k₂＝ω²(m₂+m₃)，计算出竖向调谐系统的调谐弹簧2刚度k₁＝ω²m₁。

调谐弹簧(2)有多个且以调谐质量块(1)为中心，在四周中心对称布置；隔振弹簧(3)均有多个且以调谐质量块(1)为中心，在四周中心对称布置。

调谐质量块1、隔振器顶板5、隔振器底板6的形状可为正方体、圆柱或长方体。

制作各部件所用的材料为不锈钢或铝合金。

上端阻尼器4-1、下端阻尼器4-2的形状为圆筒形或长方体，竖直放置，上端阻尼器4-1、下端阻尼器4-2使调谐质量块1、调谐弹簧2、隔振弹簧3、隔振器顶板5只发生竖直方向运动，无侧向运动。

Claims (5)

1.一种调谐型竖向隔振器，其特征在于：组成部件包括调谐质量块(1)、调谐弹簧(2)、隔振弹簧(3)、上端阻尼器(4-1)、下端阻尼器(4-2)、隔振器顶板(5)、隔振器底板(6)；连接方式为：调谐质量块(1)通过调谐弹簧(2)、上端阻尼器(4-1)与隔振器顶板(6)相连；调谐质量块(1)、调谐弹簧(2)组成竖向调谐系统；隔振器顶板(5)与隔振器底板(6)之间通过隔振弹簧(3)相连，调谐质量块(1)与隔振器底板(6)之间通过下端阻尼器(4-2)相连；隔振弹簧(3)、上端阻尼器(4-1)、下端阻尼器(4-2)、隔振器顶板(5)、隔振器底板(6)组成竖向隔振系统。

2.根据权利要求1所述的一种调谐型竖向隔振器，其特征在于：调谐弹簧(2)有多个且以调谐质量块(1)为中心，在四周中心对称布置；隔振弹簧(3)均有多个且以调谐质量块(1)为中心，在四周中心对称布置。

3.根据权利要求1所述的一种调谐型竖向隔振器，其特征在于：调谐质量块(1)、隔振器顶板(5)、隔振器底板(6)的形状为正方体、圆柱或长方体。

4.根据权利要求1所述的一种调谐型竖向隔振器，其特征在于：制作各部件所用的材料为不锈钢或铝合金。

5.根据权利要求1所述的一种调谐型竖向隔振器，其特征在于：上端阻尼器(4-1)、下端阻尼器(4-2)的形状为圆筒形或长方体，竖直放置，位于隔振器中心，，上端阻尼器(4-1)、下端阻尼器(4-2)使调谐质量块(1)、调谐弹簧(2)、隔振弹簧(3)、隔振器顶板(5)只发生竖直方向运动，无侧向运动。

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