CN114704587B - 一种基于导轨式行星齿轮实现惯容功能的调谐液体阻尼器 - Google Patents
一种基于导轨式行星齿轮实现惯容功能的调谐液体阻尼器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114704587B CN114704587B CN202210424405.2A CN202210424405A CN114704587B CN 114704587 B CN114704587 B CN 114704587B CN 202210424405 A CN202210424405 A CN 202210424405A CN 114704587 B CN114704587 B CN 114704587B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- guide rail
- water tank
- inertial
- nitrogen spring
- planetary gear
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
- E04B1/92—Protection against other undesired influences or dangers
- E04B1/98—Protection against other undesired influences or dangers against vibrations or shocks; against mechanical destruction, e.g. by air-raids
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
- F16F15/023—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using fluid means
- F16F15/0232—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using fluid means with at least one gas spring
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H33/00—Gearings based on repeated accumulation and delivery of energy
- F16H33/20—Gearings based on repeated accumulation and delivery of energy for interconversion, based essentially on inertia, of rotary motion and reciprocating or oscillating motion
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/30—Wind power
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Architecture (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于导轨式行星齿轮实现惯容功能的调谐液体阻尼器,包括:安装底座、惯容减振系统、水箱机构和氮气弹簧;惯容减振系统包括设置在安装底座上的齿条、与齿条相啮合的一级齿轮和与一级齿轮连接的惯容器,惯容器的侧面连接有导轨;水箱机构设置在所述导轨上;氮气弹簧的一端与水箱机构连接,氮气弹簧的另一端与安装底座连接,安装底座上连接有预压氮气弹簧施压装置,预压氮气弹簧施压装置上连接有预压氮气弹簧,预压氮气弹簧的另一端与齿条连接。本发明采用上述结构的一种基于导轨式行星齿轮实现惯容功能的调谐液体阻尼器,有效的控制了水箱内液体的晃动,增强了TLD减震效果,提高了耗能效率和TLD的空间利用率。
Description
技术领域
本发明涉及阻尼器技术领域,尤其是涉及一种基于导轨式行星齿轮实现惯容功能的调谐液体阻尼器。
背景技术
近年来,土木工程领域越来越重视结构振动控制技术,各种类型的阻尼器广泛应用于各种建筑结构中,用来抵抗风荷载与地震作用对建筑物产生的不良影响。其中调谐液体阻尼器(Tuned Liquid Damper,TLD)因其成本低廉,便于安装,维修养护成本低等优点,受到土木工程界学者和工程设计人员的广泛关注,并开始付诸工程实践。调谐液体阻尼器(TLD)是一种固定在结构上的具有指定形状和液体的容器,其对结构进行振动控制的机理为:在结构振动的过程中,水箱中水的惯性力和波浪对容器壁产生的动压力构成对结构的控制力,同时结构振动的部分能量也将由于水的粘性而耗散掉,从而达到减小结构反应的目的。TLD对于频率十分敏感,最佳的液体晃动频率十分接近外部激励的频率,因此将TLD的频率调谐至结构的固有频率会提供较好的减振效果。在实际工程中,TLD控制的频带较窄,而且调谐液体耗能机理单一且效率不高,为使TLD的频率调谐至结构的固有频率,水箱的理论尺寸较大,可行性差。且结构上需要布置多个水箱,所占空间较大,加之水箱中液体的质量也很大,会影响结构的使用空间和正常功能。因此在保证TLD的频率与结构的固有频率一致的前提下,大幅度减小TLD水箱的尺寸成为一个亟需解决的问题。
对于传统的TLD装置,当水箱受到外部激励时,容器内的水会发生较大幅度晃动,当激励频率与水箱自振频率接近时,水箱内水的晃动会更加剧烈,可能影响到结构的使用功能和使用感受,这是由于纯水提供的粘性阻尼较小,晃动过于剧烈引起的。另外,传统的TLD在输入加速度幅值较小的情况下耗能能力有限,适当放大输入加速度是改进性能的一种方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于导轨式行星齿轮实现惯容功能的调谐液体阻尼器,有效的控制了水箱内液体的晃动,增强了TLD减震效果,提高了耗能效率和TLD的空间利用率。
为实现上述目的,本发明提供了一种基于导轨式行星齿轮实现惯容功能的调谐液体阻尼器,包括:
安装底座,所述安装底座设置为U型结构;
惯容减振系统,所述惯容减振系统包括设置在所述安装底座上的齿条、与所述齿条相啮合的一级齿轮和与所述一级齿轮连接的惯容器,所述惯容器的侧面连接有导轨;
水箱机构,所述水箱机构设置在所述导轨上;
氮气弹簧,所述氮气弹簧的一端与所述水箱机构连接,所述氮气弹簧的另一端与所述安装底座连接,所述安装底座上连接有预压氮气弹簧施压装置,所述预压氮气弹簧施压装置上连接有预压氮气弹簧,所述预压氮气弹簧的另一端与所述齿条连接。
优选的,所述齿条的底部设置有承重托,所述承重托的底部固定在所述安装底座上。
优选的,所述氮气弹簧的可伸缩长度为所述导轨长度的0.7~1.2倍。
优选的,所述导轨包括固定在所述安装底座上的导轨安装架、设置在所述导轨安装架两端及中间部位的导轨从动轮传动杆和设置在所述导轨从动轮传动杆两端的导轨从动轮,所述导轨从动轮上设置有传动带。
优选的,所述惯容器包括与所述一级齿轮连接的行星架传动杆、与所述行星架传动杆连接的行星架、与所述行星架连接的齿圈、与所述齿圈啮合的行星轮、与所述行星轮相啮合的太阳轮和与所述太阳轮连接的太阳轮传动杆,所述太阳轮传动杆与中间部位的所述导轨从动轮连接。
优选的,所述齿圈的外直径与所述一级齿轮的直径比为1:1~1:1.2,所述一级齿轮的齿轮数为所述齿圈的齿轮数的0.6~0.7倍。
优选的,所述水箱机构包括设置在所述传动带上的水箱固定装置和设置在所述水箱固定装置上的水箱,所述水箱的内部设置有若干个多孔格栅板,若干个所述多孔格栅板将所述水箱的内腔分为多个,每一个所述内腔中均设置有调谐液体。
优选的,所述多孔格栅板的高度为所述水箱高度的0.6~0.8。
优选的,所述多孔格栅板上设置有若干个圆孔,所述圆孔的孔径大小为所述多孔格栅板宽度的1/15~1/25。
惯容器又称为惯性储能器或惯性质量储能器,是一种两端点加速度相关型新型结构控制元件,可以放大端点输入加速度,从而达到增大减振装置耗能的效果。惯容减振系统是包含惯容元件的结构振动控制系统,目前经典的惯容实现机制有滚珠螺杆机制、齿轮-齿条式惯容机制、液压式惯容机制、电磁式惯容机制、行星齿轮惯容机制等,这些惯容机制具有实现惯性的灵活调整和频率的调节、改变结构惯性同时基本不改变结构的物理质量、提高惯容系统中消能器的耗能效率的优势。其中行星齿轮惯容机制近些年来受到机械领域广泛关注,初步应用到汽车发动机等机械配件中。行星齿轮惯容机制的原理是利用行星齿轮的公转和自转复合运动,增大惯容器的行星齿轮惯-质比。行星齿轮系统包括太阳轮、行星轮、齿圈、行星架,当行星齿轮系统中的齿圈固定不动,行星架作为速度输入的主动件,带动行星轮旋转,从而太阳轮成为被动件,成为速度输出端,此时整个行星齿轮系统起到增速作用。设太阳轮、齿圈和行星架的转速分别为n1、n2、n3;齿数分别为z1、z2、z3;齿圈和太阳轮的齿数比为α,根据能量守恒定律,由作用在该行星齿轮系统中各元件上的力矩和结构参数可导出表示行星齿轮系统一般运动规律的特性方程式:n1+α·n2-(1+α)·n3=0;z1+z2=z3。通过上述方程式可以算出行星齿轮系统增速的倍数。由于行星齿轮两端速度发生了改变,这样把引起行星架旋转的作用力转化成了太阳轮的转动势能,实现了惯性储能。为满足惯容所达到的效果,行星齿轮系统内部各构件可随时更换,从而可控制加速倍数,即可更好的控制惯容减振系统的调频频带,可以更好的实现对结构的耗能减振。
由于惯容机制可以对等效黏滞系数进行放大,同时惯容-弹簧串联体系可以放大其内部自由度的变形,若将消能装置与惯容-弹簧串联体系中的某一元件并联,则可同时放大消能装置的变形,进而提高耗能效率,因此为了更好的实现结构减振的目的,将惯容减振系统与TLD相结合共同工作,能够有效提高TLD的能量耗散效率,同时可以缩小TLD水箱的尺寸,提高结构空间利用率。
因此,本发明采用上述结构的一种基于导轨式行星齿轮实现惯容功能的调谐液体阻尼器,具备了以下有益效果:
(1)本发明在传统的TLD基础上,与一种基于行星齿轮与导轨组成的新型惯容器相结合,并与氮气弹簧共同组成惯容减振系统,拓宽了耗能装置TLD的频带范围,在该新型惯容器及氮气弹簧共同作用后实现的质量放大效应使得TLD在实际质量较小的情况下能够有效控制主体结构的地震动响应及风致响应,实现了缩小TLD水箱尺寸与用水量,大大节省了水箱布置个数与布置空间,在对结构进行有效振动控制的同时,大大提高了结构空间利用率;
(2)本发明建立了多重减振调谐机制,其中包括TLD质量单元进行调谐减振、格栅板增加TLD液体阻尼单元进行调谐减振、新型惯容器增加TLD液体阻尼单元调谐减振、通过氮气弹簧调节系统刚度特性来调整系统频率进行减振控制,通过以上几种调谐机制,提高了该减振系统有效减振控制的频带宽度,提高了装置整体的吸能效果;
(3)本发明建立了多重的能量吸收和耗散机制,包括利用TLD质量调谐单元中调谐液体质量的运动和调谐氮气弹簧的变形来吸收储存能量,利用耗能装置TLD水箱中液体运动形式储存能量;利用新型惯容器和TLD水箱往复运动时的摩擦作用来耗散能量,利用调谐阻尼液体的流动来耗散结构振动能量,最终实现更加高效的结构振动控制;
(4)本发明通过新型惯容器及氮气弹簧的设置,有效地控制TLD水箱中液体调谐质量单元整体的变形,节省了装置所需要的安装空间。同时,由于新型惯容器传递的速度相关的作用力,进一步激起了TLD水箱中液体调谐质量单元内部调谐液体的振动幅度,提高了调谐液体阻尼耗能的效率;
(5)本发明装置设置方便灵活,材料价格便宜容易获得,经济实惠,能够有效吸收并耗散振动能量,具有轻量化、耗能高效、鲁棒性强、空间占用率低等特点,有较好的推广应用价值。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明一种基于导轨式行星齿轮实现惯容功能的调谐液体阻尼器实施例的结构示意图;
图2为本发明一种基于导轨式行星齿轮实现惯容功能的调谐液体阻尼器实施例的主视图;
图3为本发明一种基于导轨式行星齿轮实现惯容功能的调谐液体阻尼器实施例的惯容器结构示意图;
图4为本发明一种基于导轨式行星齿轮实现惯容功能的调谐液体阻尼器实施例的惯容器的剖面图;
图5为本发明一种基于导轨式行星齿轮实现惯容功能的调谐液体阻尼器实施例的惯容器的背面结构图;
图6为本发明一种基于导轨式行星齿轮实现惯容功能的调谐液体阻尼器实施例的惯容器正截面图;
图7为本发明一种基于导轨式行星齿轮实现惯容功能的调谐液体阻尼器实施例的水箱机构示意图;
图8为本发明一种基于导轨式行星齿轮实现惯容功能的调谐液体阻尼器实施例的水箱机构内部示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种基于导轨式行星齿轮实现惯容功能的调谐液体阻尼器,包括:安装底座1、惯容减振系统、水箱机构2和氮气弹簧3,安装底座1设置为U型结构;惯容减振系统包括设置在安装底座1上的齿条4、与齿条4相啮合的一级齿轮5和与一级齿轮5连接的惯容器6,惯容器6的侧面连接有导轨7;水箱机构2设置在导轨7上。氮气弹簧3的一端与水箱机构2连接,氮气弹簧3的另一端与安装底座1连接,安装底座1上连接有预压氮气弹簧施压装置8,预压氮气弹簧施压装置8上连接有预压氮气弹簧9,预压氮气弹簧9的另一端与齿条4连接。齿条4的底部设置有承重托10,承重托10的底部固定在安装底座1上。
氮气弹簧3的可伸缩长度为导轨7长度的0.7~1.2倍。在水箱机构移动后氮气弹簧发生变形来吸收储存能量,进而调节系统刚度特性来调整系统频率进行减振控制。水箱机构沿其内部液体运动方向的长度为导轨长度的1/4~1/5,水箱机构在导轨上往复运动时产生摩擦耗散能量,水箱机构中的液体由于惯性发生运动,即TLD所受到的惯性力为新型惯容器及与TLD相连的氮气弹簧共同作用后的惯性力,该惯性力远远大于由于结构振动产生的惯性力,从而使水箱机构的内部质量单元有效变形得以放大,起到耗能增效的作用以进一步抑制结构的响应。由于水箱机构经新型惯容器及与TLD相连的氮气弹簧共同作用后,其运动的速度增大,即增大其内部液体的惯性,实现在该新型惯容器及与TLD相连的氮气弹簧共同作用后实现的质量放大效应使得TLD在实际质量较小的情况下能够有效控制主体结构的地震动响应及风致响应,实现缩小水箱机构尺寸与用水量,大大节省水箱机构布置个数与布置空间,在对结构进行有效振动控制的同时,大大提高结构空间利用率。
导轨7包括固定在安装底座1上的导轨安装架71、设置在导轨安装架71两端及中间部位的导轨从动轮传动杆72和设置在导轨从动轮传动杆72两端的导轨从动轮73,导轨从动轮73上设置有传动带74。
惯容器6包括与一级齿轮5连接的行星架传动杆61、与行星架传动杆61连接的行星架62、与行星架62连接的齿圈63、与齿圈63啮合的行星轮64、与行星轮64相啮合的太阳轮65和与太阳轮65连接的太阳轮传动杆66,太阳轮传动杆66与中间部位的导轨从动轮73连接。齿圈63的外直径与一级齿轮5的直径比为1:1~1:1.2,一级齿轮5的齿轮数为齿圈63的齿轮数的0.6~0.7倍。当齿圈固定不动,行星架作为速度输入的主动件,带动行星轮旋转,从而太阳轮成为被动件,成为速度输出端,此时整个行星齿轮是起到增速作用的,由于行星齿轮系统两端速度发生了改变,这样可以将引起行星架旋转的惯性力转化成了太阳轮的转动势能,实现惯性储能,该惯性储能传递给与行星齿轮系统相连接的水箱机构,引起水箱结构内液体振动幅值加大,可更有效地控制惯容减振系统的调频频带,可以更好的实现对结构的耗能减振。行星齿轮系统速度输入端的速度由一级齿轮高速旋转带动行星架传动杆产生,当结构发生振动时,产生的惯性带动齿条在承重托上沿结构振动方向运动,同时,由于已提前在预压氮气弹簧施压装置中施加预压力,当齿条发生移动时,将触发预压氮气弹簧施压装置向与齿条相连的预压氮气弹簧施加压力,与齿条相连的预压氮气弹簧随之弹出,其弹力会施加给齿条,使齿条受到的惯性力进一步增大,从而能够更加快速地移动,从而带动一级齿轮能够更快旋转,为行星齿轮系统提供更大的初速度。经过行星齿轮系统增速后,输出速度会通过太阳轮传递给太阳轮传动杆,从而带动导轨从动轮旋转,从动轮的旋转会使导轨的传动带运动,传动带的运动速度等于行星齿轮系统的太阳轮输出的速度,水箱机构通过水箱固定装置与导轨的传动带固接,因此当导轨的传动带运动时,会带动水箱结构运动,此时水箱结构的运动速度等于传动带的速度,实现了TLD输入加速度幅值增大,大大提高TLD的耗能效率。
水箱机构2包括设置在传动带74上的水箱固定装置21和设置在水箱固定装置21上的水箱22,水箱22的内部设置有若干个多孔格栅板23,若干个多孔格栅板23将水箱22的内腔分为多个,每一个内腔中均设置有调谐液体24。多孔格栅板23的高度为水箱22高度的0.6~0.8。多孔格栅板23上设置有若干个圆孔25,圆孔25的孔径大小为多孔格栅板23宽度的1/15~1/25。当液体在水箱内晃动时,经过多个多孔格栅板的阻隔,更好的改善水箱中液体的晃动,能够提供更高的附加阻尼,提高TLD的阻尼比,使TLD的调谐频率在受控振型的频带范围内与外干扰频率一致,增加了水箱内液体能量耗散,最终达到增强TLD减振效果的目的。
以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例
具体实施步骤如下:
该写字楼为超高层框架-核心筒结构,高260m,东西长50m,南北长50m,总建筑面积150000m2,结构总质量840000吨,基本风压为0.45kN/m2。由于该写字楼在大风作用下顶层晃动比较严重,引起室内人员感到不适,需在该建筑物上假设TLD装置进行振动控制。若在该写字楼内部设置传统TLD,则该写字楼共需设有160个TLD,每个TLD的水箱长8.05m,宽7.24m,水深0.9m,总水质量为840吨,为建筑总质量的1%,此时水箱中的水晃荡频率调节于结构的一阶频率1.135rad/s,使得TLD的激频比可以有效控制在1左右。由此可见,传统TLD为达到较好的减振效果需占用很大的结构空间,且用水量巨大,导致结构的空间利用率降低,为解决传统TLD占用结构空间的问题,采用惯容-氮气弹簧-格栅板TLD的形式进行结构减振控制。
行星齿轮与一级齿轮、齿条、导轨、预压氮气弹簧、预压氮气弹簧施压装置共同组成可实现惯容功能的新型惯容器。氮气弹簧一端与安装底座竖直部相连,另一端与调谐液体阻尼器(水箱机构)相连,并与惯容器共同组成惯容减振系统。
安装底座长2m,宽0.6m,其竖直部高0.5m,紧靠竖直部一端固定安装预压氮气弹簧施压装置与预压氮气弹簧,并连接齿条,齿条可在氮气弹簧的拉压下在承重托上滑动,齿条长1m,其上安装一级齿轮,直径为0.3m,可以在齿条移动时发生旋转。提前向预压氮气弹簧施压装置施加预压力,当结构发生振动时,产生的惯性带动齿条在承重托上沿结构振动方向运动,此时会触发预压氮气弹簧施压装置向预压氮气弹簧施加压力,预压氮气弹簧随之弹出,由于预压氮气弹簧与齿条相连接,其弹力会施加给齿条,使齿条受到的惯性力进一步增大,齿条能够更加快速的移动,从而带动一级齿轮能够更快的旋转,行星齿轮通过行星架传动杆与一级齿轮相连,一级齿轮高速旋转可为行星齿轮提供220r/min的初速度。由齿圈、行星轮、太阳轮、行星架组合形成行星齿轮,行星齿轮外直径0.3m,齿圈固定不动,行星架作为速度输入的主动件,带动行星轮旋转,太阳轮为被动件作为速度输出端,输出转速为1100r/min,此时整个行星齿轮起到增速作用,太阳轮、齿圈的齿数之和等于行星架的齿数,太阳轮齿数为17,行星轮齿数为25,根据能量守恒定律,该行星齿轮增速器的传动比为5,为满足惯容所达到的效果,行星齿轮内部各构件可随时更换,从而可控制加速倍数,即可更好的控制惯容减振系统的调频频带,可以更好的实现对结构的耗能减振。
经过行星齿轮增速后,输出转速会通过太阳轮传递给太阳轮传动杆,从而带动导轨从动轮旋转,从动轮的旋转会使导轨的传动带运动,传动带的运动速度等于行星齿轮的太阳轮输出速度,导轨长1.7m,宽0.5m,为TLD的移动提供充分的距离。水箱机构长0.6m,宽0.4m,水深0.25m,内部安装个多孔格栅板,多孔格栅板长0.4m,宽0.04m,高0.25m,孔径大小为5cm,当液体在水箱内晃动时,经过多孔格栅板的阻隔,可增加液体的绕流的方式增加TLD的附加阻尼,使TLD的调谐频率在受控振型的频带范围内与外干扰频率一致,更好的改善水箱中液体的晃动,提高TLD的阻尼比,增加液体能量耗散,达到增强TLD减振效果的目的。水箱通过水箱固定装置与导轨的传动带固接,当导轨传动带运动时,会带动水箱机构运动,此时水箱机构的运动速度等于传动带的速度,水箱在导轨上往复运动时会产生摩擦耗散能量。
行星齿轮与导轨组成的惯容器可将TLD内部的有效变形放大,从而起到耗能增效的作用以进一步抑制结构的响应。氮气弹簧一端与水箱连接,另一端与安装底座竖直部相连,氮气弹簧在水箱移动后发生变形来吸收储存能量,进而调节系统刚度特性来调整系统频率进行减振控制。由于TLD经惯容器及氮气弹簧共同作用后,运动的速度增大,即增大其内部液体的惯性,从而实现在该惯容器及氮气弹簧共同作用后实现的质量放大效应使得TLD在实际质量较小的情况下能够有效控制主体结构的地震动响应及风致响应,此时水箱尺寸相较于传统TLD的水箱尺寸缩小13.5倍,整个惯容减振系统的尺寸相较于传统TLD的水箱尺寸缩小4倍,质量缩小25倍,为达到实现惯容-氮气弹簧-TLD中水箱液体的晃荡频率调节于结构的一阶频率1.135rad/s,只需要在该写字楼布置20个惯容减振系统,大大节省水箱布置个数与布置空间,在对结构进行有效振动控制的同时,大大提高结构空间利用率。
经测量,当有大风来袭,施加的TLD装置可以有效起到耗能减振作用,振动加速度指标可以满足国际住宅舒适度标准,减震效果显著,写字楼的顶层水平位移减振率达到30.2%。
因此,本发明采用上述结构的一种基于导轨式行星齿轮实现惯容功能的调谐液体阻尼器,有效的控制了水箱内液体的晃动,增强了TLD减震效果,提高了耗能效率和TLD的空间利用率。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种基于导轨式行星齿轮实现惯容功能的调谐液体阻尼器,其特征在于,包括:
安装底座,所述安装底座设置为U型结构;
惯容减振系统,所述惯容减振系统包括设置在所述安装底座上的齿条、与所述齿条相啮合的一级齿轮和与所述一级齿轮连接的惯容器,所述惯容器的侧面连接有导轨;
水箱机构,所述水箱机构设置在所述导轨上;
氮气弹簧,所述氮气弹簧的一端与所述水箱机构连接,所述氮气弹簧的另一端与所述安装底座连接,所述安装底座上连接有预压氮气弹簧施压装置,所述预压氮气弹簧施压装置上连接有预压氮气弹簧,所述预压氮气弹簧的另一端与所述齿条连接;所述导轨包括固定在所述安装底座上的导轨安装架、设置在所述导轨安装架两端及中间部位的导轨从动轮传动杆和设置在所述导轨从动轮传动杆两端的导轨从动轮,所述导轨从动轮上设置有传动带;所述惯容器包括与所述一级齿轮连接的行星架传动杆、与所述行星架传动杆连接的行星架、与所述行星架连接的齿圈、与所述齿圈啮合的行星轮、与所述行星轮相啮合的太阳轮和与所述太阳轮连接的太阳轮传动杆,所述太阳轮传动杆与中间部位的所述导轨从动轮连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于导轨式行星齿轮实现惯容功能的调谐液体阻尼器,其特征在于:所述齿条的底部设置有承重托,所述承重托的底部固定在所述安装底座上。
3.根据权利要求1所述的一种基于导轨式行星齿轮实现惯容功能的调谐液体阻尼器,其特征在于:所述氮气弹簧的可伸缩长度为所述导轨长度的0.7~1.2倍。
4.根据权利要求1所述的一种基于导轨式行星齿轮实现惯容功能的调谐液体阻尼器,其特征在于:所述齿圈的外直径与所述一级齿轮的直径比为1:1~1:1.2,所述一级齿轮的齿轮数为所述齿圈的齿轮数的0.6~0.7倍。
5.根据权利要求1所述的一种基于导轨式行星齿轮实现惯容功能的调谐液体阻尼器,其特征在于:所述水箱机构包括设置在所述传动带上的水箱固定装置和设置在所述水箱固定装置上的水箱,所述水箱的内部设置有若干个多孔格栅板,若干个所述多孔格栅板将所述水箱的内腔分为多个,每一个所述内腔中均设置有调谐液体。
6.根据权利要求5所述的一种基于导轨式行星齿轮实现惯容功能的调谐液体阻尼器,其特征在于:所述多孔格栅板的高度为所述水箱高度的0.6~0.8。
7.根据权利要求6所述的一种基于导轨式行星齿轮实现惯容功能的调谐液体阻尼器,其特征在于:所述多孔格栅板上设置有若干个圆孔,所述圆孔的孔径大小为所述多孔格栅板宽度的1/15~1/25。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210424405.2A CN114704587B (zh) | 2022-04-21 | 2022-04-21 | 一种基于导轨式行星齿轮实现惯容功能的调谐液体阻尼器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210424405.2A CN114704587B (zh) | 2022-04-21 | 2022-04-21 | 一种基于导轨式行星齿轮实现惯容功能的调谐液体阻尼器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114704587A CN114704587A (zh) | 2022-07-05 |
CN114704587B true CN114704587B (zh) | 2023-05-23 |
Family
ID=82175431
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210424405.2A Active CN114704587B (zh) | 2022-04-21 | 2022-04-21 | 一种基于导轨式行星齿轮实现惯容功能的调谐液体阻尼器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114704587B (zh) |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100541512B1 (ko) * | 2003-10-09 | 2006-01-11 | 서울산업대학교 산학협력단 | 초고층건물의 물탱크를 이용한 진동제어장치 |
CN110219938B (zh) * | 2019-05-31 | 2020-07-31 | 河海大学 | 一种惯容量可调的惯容装置 |
CN110761434A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-02-07 | 上海史狄尔建筑减震科技有限公司 | 一种内置惯容单元的摩擦阻尼器 |
WO2021209853A1 (en) * | 2021-04-04 | 2021-10-21 | Naghibi Iravani Seyednima | The design and construction of a liquid damper for full-scale use in high-rise buildings |
CN113802906B (zh) * | 2021-08-29 | 2022-10-28 | 北京工业大学 | 一种采用tld与tmd复合调谐减震的施工钢平台体系 |
CN114294362B (zh) * | 2021-12-29 | 2023-03-31 | 同济大学 | 一种惯容型双势阱减振装置 |
-
2022
- 2022-04-21 CN CN202210424405.2A patent/CN114704587B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114704587A (zh) | 2022-07-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110453799B (zh) | 一种液体阻尼调谐质量阻尼器 | |
CN212004085U (zh) | 一种磁力阻尼器 | |
CN112854506A (zh) | 结合碰撞阻尼的杆式调谐颗粒质量阻尼装置 | |
CN108547496B (zh) | 复合磁流变液颗粒阻尼器 | |
CN114704587B (zh) | 一种基于导轨式行星齿轮实现惯容功能的调谐液体阻尼器 | |
CN212001688U (zh) | 一种发电式阻尼器 | |
CN106988592A (zh) | 一种摆动式调谐质量阻尼器装置 | |
CN109403487B (zh) | 一种半主动柔性颗粒碰撞惯质阻尼器 | |
CN216131316U (zh) | 一种高强度减震机油泵 | |
CN103835389A (zh) | 惯性转动质量阻尼器 | |
CN112832399B (zh) | 一种多级自适应复合惯容减振装置、方法及结构 | |
CN114961011A (zh) | 一种倒置轨道型离合惯容质量阻尼器 | |
CN113982137A (zh) | 一种惯容式多向调谐型吸能减振装置 | |
CN112832398A (zh) | 结合碰撞阻尼的箱式调谐颗粒质量阻尼装置 | |
CN212376380U (zh) | 一种阻尼可调的磁流变阻尼器能量阱装置 | |
CN110145567B (zh) | 一种非线性能量汇 | |
CN110512759A (zh) | 一种惯性质量放大型调谐质量阻尼器 | |
CN116043667A (zh) | 一种低频调谐质量阻尼器 | |
CN113236699B (zh) | 一种多级调节的颗粒阻尼惯容减震器 | |
CN112963491B (zh) | 一种可变刚度的减振器 | |
CN212271292U (zh) | 一种箱式调谐颗粒质量阻尼装置和塔桅结构 | |
CN110529567B (zh) | 用于变速质量阻尼系统的变加速度曲面螺旋齿轮传动机构 | |
CN109944904B (zh) | 多模态吸隔振系统与平台 | |
TWM272820U (en) | Air-tight variable-cross-section tuned liquid column damper | |
CN113236007B (zh) | 一种高层土木结构用可调刚度粒子减震器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |