CN115538635A - 一种新型水平振动控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于振动控制技术领域，具体涉及一种新型水平振动控制装置；包括竖直安装的Y向机构和X向机构，并且X向机构的运动方向与Y向机构的运动方向在水平面上互为垂直，Y向机构和X向机构上下位置可以调整；装置采用了二层交叉导轨组，保证了装置平面运行中的可靠性，同时应用齿轮齿条和旋转式阻尼器作为主要耗能单元，阻尼器长期不会漏油，满足了长期使用的要求，顶部配置质量块可形成TMD系统，设置在高层结构中可有效衰减风致振动；同时，本专利提出的一种新型水平振动控制装置也是一种隔震装置，可设置在小型结构或设备的下部，组成隔震结构，可起到隔离地震的作用。

Description

一种新型水平振动控制装置

技术领域

本发明属于振动控制技术领域，具体涉及一种新型水平振动控制装置。

背景技术

我国沿海地区的城市发展快，相应地高层建筑的数量也是名列国内前茅，但是沿海地区风荷载对高层建筑的影响也是不可忽视的。因高层建筑长期在风振效应下，人体会感受到结构的摆动从而产生眩晕的感觉。我国针对此情况出台一系列规范提出高层建筑风振下的舒适度要求。

在高层建筑上设置调谐质量阻尼器TMD系统可有效降低风振的影响，但是TMD系统的整体应用方案复杂且造价不菲。同时，风振效应具有高发性，TMD系统中阻尼器的寿命往往会导致系统失效，TMD系统的长期工作的可靠性必须是首要考虑的因素，也是目前TMD系统的重点和难点。

因此，需要设置一种新型水平振动控制装置。

发明内容

本发明的目的在于提出一种新型水平振动控制装置，装置采用了二层交叉导轨组，保证了装置平面运行中的可靠性，同时应用齿轮齿条和旋转式阻尼器作为主要耗能单元，阻尼器长期不会漏油，满足了长期使用的要求，顶部配置质量块可形成TMD系统，设置在高层结构中可有效衰减风致振动；同时，本专利提出的一种新型水平振动控制装置也是一种隔震装置，可设置在小型结构或设备的下部，组成隔震结构，可起到隔离地震的作用。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种新型水平振动控制装置，包括竖直安装的Y向机构和X向机构，并且X向机构的运动方向与Y向机构的运动方向在水平面上互为垂直，Y向机构和X向机构上下位置可以调整。

进一步，所述Y向机构由面板、中板、上导杆、上滑轨组、上压缩件、上弹簧、上阻尼限位组件、上支撑滑轨组和上缓冲垫组成，所述中板上平面沿X向两侧均加工有相对的两个竖向挡板a，面板下平面沿X向两侧均加工有相对的两个竖向挡板c，所述两个竖向挡板a均按间距a加工Y向对穿的沉头孔a，所述沉头孔a的沉头端均指向外侧，上压缩件上按间距a加工有圆通孔a，上导杆的两端面均加工有螺纹孔a，多个所述上弹簧套在对应的上导杆之上，同时两个所述上压缩件的分别置于上导杆的两端，上导杆的两端穿过上压缩件的圆通孔a，上缓冲垫同样按照间距a加工有圆通孔b，两个上缓冲垫置于上导杆的两端并且置于上压缩件外侧，上弹簧在两个上压缩件的作用下实现压缩，上导杆的两端穿过上缓冲垫的圆通孔b，圆通孔b的孔径大于所述上导杆的外径。

进一步，中板的上平面沿Y向设置有两组平行的上导轨安装件a，由上导杆、上弹簧、上压缩件和上缓冲垫组成Y向弹性机构置于中板的两个竖向挡板a之间，同时也置于两组上导轨安装件a之间，上弹簧的轴向与Y向平行，即垂直于竖向挡板a并与上导轨安装件a平行，上导杆两端的螺纹孔a与中板的竖向挡板a的沉头孔a对准，并且使用螺栓从竖向挡板a的外侧与上导杆紧固。

进一步，上压缩件由上L板和多个上纵向板组成，所述上L板的竖向板上按间距a加工有圆通孔a，所述上纵向板按间距b垂直安装在上L板的内侧，上纵向板与圆通孔a互相不影响。

进一步，上滑轨组由导轨a和多个滑块a组成，所述滑块a可在所述导轨a自由滑动，多组上滑轨组平行地安装在所述面板和上压缩件之间，上滑轨组的多个滑块a分别安装在两个所述上压缩件的上L板之上，上滑轨组的导轨a固定安装在面板的下平面，此时，面板的两个所述竖向挡板c的内侧布置并抵住在两个上压缩件的端部。

进一步，面板的下平面沿Y向设置有两组平行的上导轨安装件b，两组所述上导轨安装件b的外侧沿Y向按间距c加工有一排螺纹孔b，上支撑滑轨组共两组，上支撑滑轨组由支撑轨a、支座轨a和交叉滚柱a组成，所述支座轨a分别沿Y向对称地安装在所述中板的两组上导轨安装件a上，所述支撑轨a分别沿Y向对称地安装在所述面板的两组上导轨安装件b上，所述交叉滚柱a安装在支撑轨a和支座轨a之间，同时多个上紧定螺栓紧固在面板的上导轨安装件b的螺纹孔b之上，并以此对支撑轨a的施加预紧力使得上支撑滑轨组受到预期荷载并达到预定工作条件，支撑轨a通过交叉滚柱a可在支座轨a上沿Y向自由滑动。

进一步，所述上阻尼限位组件由两个上限位支架、两个上限位环、上限位锥、两个上旋转阻尼器、上阻尼器底座、上齿条和上限位环连接件组成；

两组上阻尼限位组件沿Y向分别安装在所述面板下平面的两侧，

所述上限位支架上有竖向挡板b，所述竖向挡板b上加工有圆通孔c，所述上限位环由多层的弹性圆环和钢圆环相互叠合成一个圆环体a，所述上限位环连接件上开有圆通孔d，所述圆环体a固定安装在上限位环连接件之上，且圆环体a的内圆与上限位环连接件的圆通孔d同心，

两个所述上限位支架沿Y向对称地布置，上限位支架与所述面板的下平面固定连接，

所述上阻尼器底座沿Y向安装在所述中板的上平面，两个所述上旋转阻尼器沿Y向并排安装在所述上阻尼器底座之上，上旋转阻尼器安装有外齿轮a，所述外齿轮a与上旋转阻尼器内部的阻尼轴a相连，外齿轮a在转动过程中带动所述阻尼轴a转动从而产生阻尼力，

所述上齿条沿Y向固定安装在所述面板的下平面的上导轨安装件b上，上齿条与所述上旋转阻尼器的所述外齿轮a相互啮合传递动力，

所述上限位锥由弹性锥体a和钢圆柱体a组成，所述弹性锥体a为圆锥体，材质为弹性材料，其安装在所述钢圆柱体a的一端，钢圆柱体a的另一端沿Y向分别安装在所述上阻尼器底座的两侧，同时，弹性锥体a与所述上限位环同心。

进一步，底板上平面Y向两侧均加工有相对的两个竖向挡板f，中板下平面沿Y向两侧加工有相对的两个竖向挡板d，所述两个竖向挡板f均按间距d加工X向对穿的沉头孔b，所述沉头孔b的沉头端均指向外侧，X向机构由中板、底板、下导杆、下滑轨组、下压缩件、下弹簧、下阻尼限位组件、下支撑滑轨组和下缓冲垫组成，下压缩件上按间距d加工有圆通孔e，下导杆的两端面均加工有螺纹孔c，多个所述下弹簧套在对应的下导杆之上，同时两个所述下压缩件的分别置于下导杆的两端，下导杆的两端穿过下压缩件的圆通孔e，下弹簧在两个下压缩件的作用下实现压缩，

所述下缓冲垫同样按照间距d加工有圆通孔f，圆通孔f的孔径大于所述下导杆的外径，两个下缓冲垫置于下导杆的两端并且置于下压缩件外侧，下导杆的两端穿过下缓冲垫的圆通孔f。

进一步，底板的下平面沿Y向设置有两组平行的下导轨安装件a，由下导杆、下弹簧、下压缩件和下缓冲垫组成X向弹性机构置于底板的两个竖向挡板f之间，同时也置于两组下导轨安装件a之间，下弹簧的轴向与X向平行，即垂直于竖向挡板f并与下导轨安装件a平行，下导杆两端的螺纹孔d与底板的竖向挡板f的沉头孔b对准，此时，使用螺栓从竖向挡板f的外侧与下导杆紧固，

下滑轨组由导轨b和多个滑块b组成，所述滑块b可在所述导轨b自由滑动，多组所述下滑轨组平行地安装在所述中板和所述下压缩件之间，下滑轨组的多个滑块b分别安装在两个所述下压缩件上，下滑轨组的导轨b固定安装在所述中板的下平面，此时，中板的两个所述竖向挡板d的内侧布置并抵住在两个下压缩件的端部。

进一步，中板的下平面沿X向设置有两组平行的下导轨安装件b，两组所述下导轨安装件b的外侧沿X向按间距f加工有一排螺纹孔d，下支撑滑轨组共两组，下支撑滑轨组由支撑轨b、支座轨b和交叉滚柱b组成，所述支座轨b分别沿X向对称地安装在所述底板的两组下导轨安装件a上，所述支撑轨b分别沿X向对称地安装在所述中板的两组下导轨安装件b上，所述交叉滚柱b安装在支撑轨b和支座轨b之间，同时多个下紧定螺栓紧固在中板的下导轨安装件b的螺纹孔d之上，并以此对支撑轨b的施加预紧力，使得下支撑滑轨组受到预期荷载并达到预定工作条件，支撑轨b通过交叉滚柱b可在支座轨b上沿X向自由滑动。

进一步，所述下压缩件由下L板和多个下纵向板组成，所述下L板的竖向板上按间距d加工有圆通孔e，所述下纵向板按间距e垂直安装在下L板的内侧，下纵向板与圆通孔e互相不影响。

进一步，所述下阻尼限位组件由两个下限位支架、两个下限位环、下限位锥、两个下旋转阻尼器、下阻尼器底座、下齿条和下限位环连接件组成，

两组下阻尼限位组件沿X向分别安装在所述中板下平面的两侧，

所述下限位支架上有竖向挡板e，所述竖向挡板e上加工有圆通孔g，所述下限位环由多层的弹性圆环和钢圆环相互叠合成一个圆环体b，所述下限位环连接件上开有圆通孔h，所述圆环体b固定安装在下限位环连接件之上，且圆环体b的内圆与下限位环连接件的圆通孔h同心，

两个所述下限位支架沿X向对称地布置，下限位支架与所述中板的下平面固定连接，

所述下阻尼器底座沿X向安装在所述底板的上平面，两个所述下旋转阻尼器沿X向并排安装在所述下阻尼器底座之上，下旋转阻尼器安装有外齿轮b，所述外齿轮b与上旋转阻尼器内部的阻尼轴b相连，外齿轮b在转动过程中带动所述阻尼轴b转动，从而产生阻尼力，

所述下齿条沿X向固定安装在所述中板的下平面的下导轨安装件b上，下齿条与所述下旋转阻尼器的所述外齿轮b相互啮合，传递动力，

所述下限位锥由弹性锥体b和钢圆柱体b组成，所述弹性锥体b为圆锥体，材质为弹性材料，其安装在所述钢圆柱体b的一端，钢圆柱体b的另一端沿Y向分别安装在所述下阻尼器底座的两侧，同时，弹性锥体b与所述下限位环同心。

进一步，在使用时，在多个本专利提及的一种水平振动控制系统之上设置质量块，组成调谐质量阻尼器TMD系统，并将其设置在受保护结构之上，可对所述受保护结构起到衰减风振及缓冲地震效应的作用。

另外，将多个本专利提及的一种水平振动控制系统设置在受保护结构之下，与受保护结构组成隔震结构，可对所述受保护结构起到隔离地震效应的作用。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果之一：

本专利提出的一种新型水平振动控制装置，在其之上设置质量块组成调谐质量阻尼器TMD系统。

(1)振动控制作用：TMD装置X向自振频率与结构的一阶X向结构主频一致，Y向自振频率a与结构的第一阶Y向自振频率b一致。在结构振动效应激励下，TMD装置的质量带动复位装置运动，可吸收或抑制结构振动。

(2)阻尼作用：复位装置在X向和Y向的运动过程，通过齿条齿轮传动带动旋转阻尼器产生阻尼力，满足装置阻尼配置需要。本专利采用的旋转阻尼器，其开口腔均为正放向上状态，不存在漏油的风险。

3位移保护：当复位装置在X向和Y向的位移过大时，可通过弹性缓冲区提供额外刚度限制装置位移过大，如位移量继续扩大，可通过锁止机构锁止装置该方向的运动。

附图说明

图1-一种新型水平振动控制装置的外观三维图；

图2-一种新型水平振动控制装置的俯视图；

图3-一种新型水平振动控制装置的A-A剖视图；

图4-一种新型水平振动控制装置的B-B剖视图；

图5-一种新型水平振动控制装置的C-C剖视图；

图6-一种新型水平振动控制装置的D-D剖视图；

图7-一种新型水平振动控制装置的外观三维图隐藏面板1；

图8-一种新型水平振动控制装置的俯视图隐藏Y向机构和中板2；

图9-一种新型水平振动控制装置的外观三维图隐藏Y向机构和中板2；

图10-一种新型水平振动控制装置的俯视图隐藏Y向机构和中板2；

图11-上阻尼限位组件12的外观三维图；

图12-上阻尼限位组件12的外观侧视图；

图13-下阻尼限位组件13的外观三维图；

图14-下阻尼限位组件13的外观侧视图；

图15-上压缩件8的外观三维图；

图16-下压缩件9的外观三维图；

图17-实施例2的外观三维图。

附图说明：1-面板，2-中板，3-底板，4-上导杆，5-下导杆，6-上滑轨组，7-下滑轨组，8-上压缩件，9-下压缩件，10-上弹簧，11-下弹簧，12-上阻尼限位组件，13-下阻尼限位组件，14-上支撑滑轨组，15-下支撑滑轨组，16-上缓冲垫，17-下缓冲垫，18-公用质量块，19-上紧定螺栓，20-下紧定螺栓；

801-上L板，802-上纵向板；

901-下L板，902-下纵向板；

1201-上限位支架，1202-上限位环，1203-上限位锥，1204-上旋转阻尼器，1205-上阻尼器底座，1206-上齿条，1207-上限位环连接件。

1301-下限位支架，1302-下限位环，1303-下限位锥，1304-下旋转阻尼器，1305-下阻尼器底座，1306-下齿条，1307-下限位环连接件。

具体实施方式

如图1-17所示，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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。

实施例1

如图1～图10所示，包括竖直安装的Y向机构和X向机构，并且X向机构的运动方向与Y向机构的运动方向在水平面上互为垂直；

所述Y向机构由面板1、中板2、上导杆4、上滑轨组6、上压缩件8、上弹簧10、上阻尼限位组件12、上支撑滑轨组14和上缓冲垫16组成；

所述X向机构由中板2、底板3、下导杆5、下滑轨组7、下压缩件9、下弹簧11、下阻尼限位组件13、下支撑滑轨组15和下缓冲垫17组成。

所述中板2上平面沿X向两侧均加工有相对的两个竖向挡板a，所述两个竖向挡板a均按间距a加工Y向对穿的沉头孔a，所述沉头孔a的沉头端均指向外侧。

如图15所示，所述上压缩件8由上L板801和多个上纵向板802组成，所述上L板801的竖向板上按间距a加工有圆通孔a，所述上纵向板802按间距b垂直安装在上L板801的内侧。上纵向板802与圆通孔a互相不影响。所述圆通孔a

所述上导杆4的两端面均加工有螺纹孔a，多个所述上弹簧10套在对应的上导杆4之上，同时两个所述上压缩件8的分别置于上导杆4的两端，这时，上导杆4的两端穿过上压缩件8的圆通孔a，上弹簧10在两个上压缩件8的作用下实现压缩。

所述上缓冲垫16同样按照间距a加工有圆通孔b，圆通孔b的孔径大于所述上导杆4的外径。两个上缓冲垫16置于上导杆4的两端并且置于上压缩件8外侧，上导杆4的两端穿过上缓冲垫16的圆通孔b。

所述中板2的上平面沿Y向设置有两组平行的上导轨安装件a。

由上导杆4、上弹簧10、上压缩件8和上缓冲垫16组成Y向弹性机构置于中板2的两个竖向挡板a之间，同时也置于两组上导轨安装件a之间，上弹簧10的轴向与Y向平行，即垂直于竖向挡板a并与上导轨安装件a平行。上导杆4两端的螺纹孔a与中板2的竖向挡板a的沉头孔a对准，此时，使用螺栓从竖向挡板a的外侧与上导杆4紧固。

所述面板1下平面沿X向两侧均加工有相对的两个竖向挡板c。

所述上滑轨组6由导轨a和多个滑块a组成，所述滑块a可在所述导轨a自由滑动，多组所述上滑轨组6平行地安装在所述面板1和所述上压缩件8之间，上滑轨组6的多个滑块a分别安装在两个所述上压缩件8的上L板801之上，上滑轨组6的导轨a固定安装在面板1的下平面，此时，面板1的两个所述竖向挡板c的内侧布置并抵住在两个上压缩件8的端部。

所述面板1的下平面沿Y向设置有两组平行的上导轨安装件b，两组所述上导轨安装件b的外侧沿Y向按间距c加工有一排螺纹孔b。

所述上支撑滑轨组14共两组，上支撑滑轨组14由支撑轨a、支座轨a和交叉滚柱a组成。所述支座轨a分别沿Y向对称地安装在所述中板2的两组上导轨安装件a上，所述支撑轨a分别沿Y向对称地安装在所述面板1的两组上导轨安装件b上，所述交叉滚柱a安装在支撑轨a和支座轨a之间，同时多个上紧定螺栓19紧固在面板1的上导轨安装件b的螺纹孔b之上，并以此对支撑轨a的施加预紧力，使得上支撑滑轨组14受到预期荷载并达到预定工作条件。支撑轨a通过交叉滚柱a可在支座轨a上沿Y向自由滑动。

如图5、图7、图8、图11，图12所示，所述上阻尼限位组件12由两个上限位支架1201、两个上限位环1202、上限位锥1203、两个上旋转阻尼器1204、上阻尼器底座1205、上齿条1206和上限位环连接件1207组成。

两组上阻尼限位组件12沿Y向分别安装在所述面板1下平面的两侧。

所述上限位支架1201上有竖向挡板b，所述竖向挡板b上加工有圆通孔c，所述上限位环1202由多层的弹性圆环和钢圆环相互叠合成一个圆环体a。所述上限位环连接件1207上开有圆通孔d，所述圆环体a固定安装在上限位环连接件1207之上，且圆环体a的内圆与上限位环连接件1207的圆通孔d同心。

两个所述上限位支架1201沿Y向对称地布置在上阻尼限位组件12的两端，上限位支架1201与所述面板1的下平面固定连接。

所述上阻尼器底座1205沿Y向安装在所述中板2的上平面，两个所述上旋转阻尼器1204沿Y向并排安装在所述上阻尼器底座1205之上，上旋转阻尼器1204安装有外齿轮a，所述外齿轮a与上旋转阻尼器1204内部的阻尼轴a相连，外齿轮a在转动过程中带动所述阻尼轴a转动，从而产生阻尼力。

所述上齿条1206沿Y向固定安装在所述面板1的下平面的上导轨安装件b上。上齿条1206与所述上旋转阻尼器1204的所述外齿轮a相互啮合，传递动力。

所述上限位锥1203由弹性锥体a和钢圆柱体a组成，所述弹性锥体a为圆锥体，材质为弹性材料，其安装在所述钢圆柱体a的一端，钢圆柱体a的另一端沿Y向分别安装在所述上阻尼器底座1205的两侧，同时，弹性锥体a与所述上限位环1202同心。

所述底板3上平面Y向两侧均加工有相对的两个竖向挡板f，所述两个竖向挡板f均按间距d加工X向对穿的沉头孔b，所述沉头孔b的沉头端均指向外侧。

如图16所示，所述下压缩件9由下L板901和多个下纵向板902组成，所述下L板901的竖向板上按间距d加工有圆通孔e，所述下纵向板902按间距e垂直安装在下L板901的内侧。下纵向板902与圆通孔e互相不影响。

所述下导杆5的两端面均加工有螺纹孔c，多个所述下弹簧11套在对应的下导杆5之上，同时两个所述下压缩件9的分别置于下导杆5的两端，这时，下导杆5的两端穿过下压缩件9的圆通孔e，下弹簧11在两个下压缩件9的作用下实现压缩。

所述下缓冲垫17同样按照间距d加工有圆通孔f，圆通孔f的孔径大于所述下导杆5的外径。两个下缓冲垫17置于下导杆5的两端并且置于下压缩件9外侧，下导杆5的两端穿过下缓冲垫17的圆通孔f。

所述底板3的下平面沿Y向设置有两组平行的下导轨安装件a。

由下导杆5、下弹簧11、下压缩件9和下缓冲垫17组成X向弹性机构置于底板3的两个竖向挡板f之间，同时也置于两组下导轨安装件a之间，下弹簧11的轴向与X向平行，即垂直于竖向挡板f并与下导轨安装件a平行。下导杆5两端的螺纹孔d与底板3的竖向挡板f的沉头孔b对准，此时，使用螺栓从竖向挡板f的外侧与下导杆5紧固。

所述中板2下平面沿Y向两侧均加工有相对的两个竖向挡板d。

所述下滑轨组7由导轨b和多个滑块b组成，所述滑块b可在所述导轨b自由滑动，多组所述下滑轨组7平行地安装在所述中板2和所述下压缩件9之间，下滑轨组7的多个滑块b分别安装在两个所述下压缩件9的下L板901之上，下滑轨组7的导轨b固定安装在所述中板2的下平面，此时，中板2的两个所述竖向挡板d的内侧布置并抵住在两个下压缩件9的端部。。

所述中板2的下平面沿X向设置有两组平行的下导轨安装件b，两组所述下导轨安装件b的外侧沿X向按间距f加工有一排螺纹孔d。

所述下支撑滑轨组15共两组，下支撑滑轨组15由支撑轨b、支座轨b和交叉滚柱b组成。所述支座轨b分别沿X向对称地安装在所述底板3的两组下导轨安装件a上，所述支撑轨b分别沿X向对称地安装在所述中板2的两组下导轨安装件b上，所述交叉滚柱b安装在支撑轨b和支座轨b之间，同时多个下紧定螺栓20紧固在中板2的下导轨安装件b的螺纹孔d之上，并以此对支撑轨b的施加预紧力，使得下支撑滑轨组15受到预期荷载并达到预定工作条件。支撑轨b通过交叉滚柱b可在支座轨b上沿X向自由滑动。

如图3、图9、图10、图13和图14所示，所述下阻尼限位组件13由两个下限位支架1301、两个下限位环1302、下限位锥1303、两个下旋转阻尼器1304、下阻尼器底座1305、下齿条1306和下限位环连接件1307组成。

两组下阻尼限位组件13沿X向分别安装在所述中板2下平面的两侧。

所述下限位支架1301上有竖向挡板e，所述竖向挡板e上加工有圆通孔g，所述下限位环1302由多层的弹性圆环和钢圆环相互叠合成一个圆环体b。所述下限位环连接件1307上开有圆通孔h，所述圆环体b固定安装在下限位环连接件1307之上，且圆环体b的内圆与下限位环连接件1307的圆通孔h同心。

两个所述下限位支架1301沿X向对称地布置在下阻尼限位组件13的两端，下限位支架1301与所述中板2的下平面固定连接。

所述下阻尼器底座1305沿X向安装在所述底板3的上平面，两个所述下旋转阻尼器1304沿X向并排安装在所述下阻尼器底座1305之上，下旋转阻尼器1304安装有外齿轮b，所述外齿轮b与上旋转阻尼器1204内部的阻尼轴b相连，外齿轮b在转动过程中带动所述阻尼轴b转动，从而产生阻尼力。

所述下齿条1306沿X向固定安装在所述中板2的下平面的下导轨安装件b上。下齿条1306与所述下旋转阻尼器1304的所述外齿轮b相互啮合，传递动力。

所述下限位锥1303由弹性锥体b和钢圆柱体b组成，所述弹性锥体b为圆锥体，材质为弹性材料，其安装在所述钢圆柱体b的一端，钢圆柱体b的另一端沿Y向分别安装在所述下阻尼器底座1305的两侧，同时，弹性锥体b与所述下限位环1302同心。

实施例1工作机理：

本专利提及的一种新型水平振动控制装置，在其之上设置质量块组成调谐质量阻尼器TMD系统，其所述面板1与所述质量块固定连接，其所述底板3与结构固定连接。

结构的一阶X向振动频率(简称；“一阶X向结构主频”)

结构的一阶Y向振动频率(简称；“一阶Y向结构主频”)

所述TMD系统的X向自振频率与结构的一阶X向结构主频一致。

所述TMD系统的Y向自振频率a与结构的第一阶Y向自振频率b一致。

当结构受到风振或地震作用时，结构自身发生振动反应，结构振动反应分为X向振动反应和Y向振动反应。

其中，所述Y向振动反应中一阶Y向结构主频的振动成分最大。此时，TMD系统在一阶Y向结构主频的激励下工作，质量块以一阶Y向振动频率做往复运动，另外，所述X向振动反应中一阶X向结构主频的振动成分最大。此时，TMD系统在一阶X向结构主频的激励下工作，质量块以一阶X向振动频率做往复运动，此过程中：

A、由图3所示，若质量块带动面板1从零位沿Y向往负向运动时，面板1上的竖向挡板c推动图示右侧的上压缩件8运动，由于图示左侧的上压缩件8通过图示左侧的上缓冲垫16以中板2图示左侧的竖向挡板a作为支撑点，因此，面板1与图示左侧的的上压缩件8通过上滑轨组6发生Y向相对位移，同时，上弹簧10被压缩，向面板1提供恢复力。

同时，面板1沿Y向负向运动时，也带动上齿条1206作Y向负向运动，由于面板1与中板2在Y向是相对运动的，因此，上齿条1206传动上旋转阻尼器1204的外齿轮a，外齿轮a带动上旋转阻尼器1204的阻尼轴a转动，从而产生阻尼力，耗能能量。

B、如图3所示，图示右侧的上压缩件8在上弹簧10的恢复力作用下，通过竖向挡板c推动面板1从-Y位沿Y向正向运动，此时，面板1与图示左侧的上压缩件8通过图示左侧的上滑轨组6发生Y向相对位移，直至图示右侧的上压缩件8与图示右侧的上缓冲垫16接触并以中板2图示右侧的竖向挡板a作为支撑点，此时，面板1回到零位，同时，质量块由于自身惯性继续带动面板1沿Y向往正向运动。

面板1上的竖向挡板c推动图示左侧的上压缩件8运动，由于图示右侧的上压缩件8通过图示右侧的上缓冲垫16以图示右侧的竖向挡板a作为支撑点，因此，面板1与图示右侧的的上压缩件8通过图示右侧的上滑轨组6发生Y向相对位移，同时，上弹簧10被压缩，向面板1提供恢复力。

面板1从-Y运动零位再向+Y运动的整个过程中，也带动上齿条1206作Y向正向运动，由于面板1与中板2在Y向是相对运动的，因此，上齿条1206传动上旋转阻尼器1204的外齿轮a，外齿轮a带动上旋转阻尼器1204的阻尼轴a转动，从而产生阻尼力，耗散能量。

当面板1Y向位移值超过预设值后，上限位锥1203的圆锥体插入上限位环1202内圆里，由于上限位锥1203的底直径大于上限位环1202内圆孔直径，因此，上限位锥1203的圆锥面与上限位环1202的内圆孔接触。上限位锥1203的材质为弹性体，上限位环1202由多层的弹性圆环和钢圆环相互叠合成一个圆环体a，因此，上限位锥1203与上限位环1202形成弹性缓冲区间。当面板1与中板2的相对位移继续加大，上限位锥1203的弹性锥体穿过上限位环连接件1207并穿出上限位支架1201的竖向挡板b的，随后，上限位锥1203的弹性锥体的底面卡在上限位支架1201的外侧，实现Y向锁止，以防所述复位装置Y向位移过大。

C、由图4所示，由于Y向机构不允许在X向有位移，因此，质量块带动面板1从零位沿X向往负向运动时，相当于质量块带动中板2沿X向往负向运动，中板2上的竖向挡板d推动图示右侧的下压缩件9运动，由于图示左侧的下压缩件9通过图示左侧的下缓冲垫17以底板3图示左侧的竖向挡板f作为支撑点，因此，中板2与图示左侧的的下压缩件9通过下滑轨组7发生Y向相对位移，同时，下弹簧11被压缩，向中板2提供恢复力。

同时，中板2沿X向负向运动时，也带动下齿条1306作X向负向运动，由于中板2与底板3在X向是相对运动的，因此，下齿条1306传动下旋转阻尼器1304的外齿轮b，外齿轮b带动下旋转阻尼器1304的阻尼轴b转动，从而产生阻尼力，耗散能量。

D、如图5所示，图示右侧的下压缩件9在下弹簧11的恢复力作用下，通过竖向挡板d推动中板2从-X位沿X向正向运动，此时，中板2与图示左侧的下压缩件9通过图示左侧的下滑轨组7发生X向相对位移，直至图示右侧的下压缩件9与图示右侧的下缓冲垫17接触并以底板3图示右侧的竖向挡板f作为支撑点，此时，中板2回到零位，同时，质量块由于自身惯性继续带动中板2沿X向往正向运动。

中板2上的竖向挡板d推动图示左侧的下压缩件9运动，由于图示右侧的下压缩件9通过图示右侧的下缓冲垫17以图示右侧的竖向挡板f作为支撑点，因此，中板2与图示右侧的的下压缩件9通过图示右侧的下滑轨组7发生X向相对位移，同时，下弹簧11被压缩，向中板2提供恢复力。

中板2从-X运动零位再向+X运动的整个过程中，也带动下齿条1306作X向正向运动，由于中板2与底板3在X向是相对运动的，因此，下齿条1306传动下旋转阻尼器1304的外齿轮b，外齿轮b带动下旋转阻尼器1304的阻尼轴b转动，从而产生阻尼力，耗散能量。

当中板2X向位移值超过预设值后，下限位锥1303的圆锥体插入下限位环1302内圆里，由于下限位锥1303的底直径大于下限位环1302内圆孔直径，因此，下限位锥1303的圆锥面与下限位环1302的内圆孔接触。下限位锥1303的材质为弹性体，下限位环1302由多层的弹性圆环和钢圆环相互叠合成一个圆环体b，因此，下限位锥1303与下限位环1302形成弹性缓冲区间。当中板2与底板3的相对位移继续加大，下限位锥1303的弹性锥体穿过下限位环连接件1307并穿出下限位支架1301的竖向挡板e的，随后，下限位锥1303的弹性锥体的底面卡在下限位支架1301的外侧，实现X向锁止，以防所述复位装置X向位移过大。

实施例2：

如图17所示，多个所述复位装置按需设置，公用质量块18同时与多个所述复位装置的面板1固定连接。在结构振动效应下，公用质量块18同时带动多个所述复位装置的面板1运动，吸收抑制结构振动同时耗散振动能量。工作机理与实施例1一致。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (12)

1.一种新型水平振动控制装置，其特征在于：包括竖直安装的Y向机构和X向机构，并且X向机构的运动方向与Y向机构的运动方向在水平面上互为垂直。

2.根据权利要求1所述的一种新型水平振动控制装置，其特征在于：所述Y向机构由面板(1)、中板(2)、上导杆(4)、上滑轨组(6)、上压缩件(8)、上弹簧(10)、上阻尼限位组件(12)、上支撑滑轨组(14)和上缓冲垫(16)组成，所述中板(2)上平面沿X向两侧均加工有相对的两个竖向挡板a，面板(1)下平面沿X向两侧均加工有相对的两个竖向挡板c，所述两个竖向挡板a均按间距a加工Y向对穿的沉头孔a，所述沉头孔a的沉头端均指向外侧，上压缩件(8)上按间距a加工有圆通孔a，上导杆(4)的两端面均加工有螺纹孔a，多个所述上弹簧(10)套在对应的上导杆(4)之上，同时两个所述上压缩件(8)的分别置于上导杆(4)的两端，上导杆(4)的两端穿过上压缩件(8)的圆通孔a，上缓冲垫(16)同样按照间距a加工有圆通孔b，两个上缓冲垫(16)置于上导杆(4)的两端并且置于上压缩件(8)外侧，上导杆(4)的两端穿过上缓冲垫(16)的圆通孔b。

3.根据权利要求2所述的一种新型水平振动控制装置，其特征在于：中板(2)的上平面沿Y向设置有两组平行的上导轨安装件a，由上导杆(4)、上弹簧(10)、上压缩件(8)和上缓冲垫(16)组成Y向弹性机构置于中板(2)的两个竖向挡板a之间，同时也置于两组上导轨安装件a之间，上弹簧(10)的轴向与Y向平行，上导杆(4)两端的螺纹孔a与中板(2)的竖向挡板a的沉头孔a对准，并且使用螺栓从竖向挡板a的外侧与上导杆(4)紧固。

4.根据权利要求2所述的一种新型水平振动控制装置，其特征在于：上压缩件(8)由上L板(801)和多个上纵向板(802)组成，所述上L板(801)的竖向板上按间距a加工有圆通孔a，所述上纵向板(802)按间距b垂直安装在上L板(801)的内侧，上纵向板(802)与圆通孔a互相不影响。

5.根据权利要求4所述的一种新型水平振动控制装置，其特征在于：上滑轨组(6)由导轨a和多个滑块a组成，所述滑块a可在所述导轨a自由滑动，多组上滑轨组(6)平行地安装在所述面板(1)和上压缩件(8)之间，上滑轨组(6)的多个滑块a分别安装在两个所述上压缩件(8)的上L板(801)之上，上滑轨组(6)的导轨a固定安装在面板(1)的下平面，此时，面板(1)的两个所述竖向挡板c的内侧布置并抵住在两个上压缩件(8)的端部。

6.根据权利要求2所述的一种新型水平振动控制装置，其特征在于：面板(1)的下平面沿Y向设置有两组平行的上导轨安装件b，两组所述上导轨安装件b的外侧沿Y向按间距c加工有一排螺纹孔b，上支撑滑轨组(14)共两组，上支撑滑轨组(14)由支撑轨a、支座轨a和交叉滚柱a组成，所述支座轨a分别沿Y向对称地安装在所述中板(2)的两组上导轨安装件a上，所述支撑轨a分别沿Y向对称地安装在所述面板(1)的两组上导轨安装件b上，所述交叉滚柱a安装在支撑轨a和支座轨a之间，同时多个上紧定螺栓(19)紧固在面板(1)的上导轨安装件b的螺纹孔b之上，并以此对支撑轨a的施加预紧力使得上支撑滑轨组(14)受到预期荷载并达到预定工作条件，支撑轨a通过交叉滚柱a可在支座轨a上沿Y向自由滑动。

7.根据权利要求2所述的一种新型水平振动控制装置，其特征在于：所述上阻尼限位组件(12)由两个上限位支架(1201)、两个上限位环(1202)、上限位锥(1203)、两个上旋转阻尼器(1204)、上阻尼器底座(1205)、上齿条(1206)和上限位环连接件(1207)组成；

两组上阻尼限位组件(12)沿Y向分别安装在所述面板(1)下平面的两侧，

所述上限位支架(1201)上有竖向挡板b，所述竖向挡板b上加工有圆通孔c，所述上限位环(1202)由多层的弹性圆环和钢圆环相互叠合成一个圆环体a，所述上限位环连接件(1207)上开有圆通孔d，所述圆环体a固定安装在上限位环连接件(1207)之上，且圆环体a的内圆与上限位环连接件(1207)的圆通孔d同心，

两个所述上限位支架(1201)沿Y向对称地布置，上限位支架(1201)与所述面板(1)的下平面固定连接，

所述上阻尼器底座(1205)沿Y向安装在所述中板(2)的上平面，两个所述上旋转阻尼器(1204)沿Y向并排安装在所述上阻尼器底座(1205)之上，上旋转阻尼器(1204)安装有外齿轮a，所述外齿轮a与上旋转阻尼器(1204)内部的阻尼轴a相连，外齿轮a在转动过程中带动所述阻尼轴a转动从而产生阻尼力，

所述上齿条(1206)沿Y向固定安装在所述面板(1)的下平面的上导轨安装件b上，上齿条(1206)与所述上旋转阻尼器(1204)的所述外齿轮a相互啮合传递动力，

所述上限位锥(1203)由弹性锥体a和钢圆柱体a组成，所述弹性锥体a为圆锥体，材质为弹性材料，其安装在所述钢圆柱体a的一端，钢圆柱体a的另一端沿Y向分别安装在所述上阻尼器底座(1205)的两侧，同时，弹性锥体a与所述上限位环(1202)同心。

8.根据权利要求2所述的一种新型水平振动控制装置，其特征在于：底板(3)上平面Y向两侧均加工有相对的两个竖向挡板f，中板(2)下平面沿Y向两侧加工有相对的两个竖向挡板d，所述两个竖向挡板f均按间距d加工X向对穿的沉头孔b，所述沉头孔b的沉头端均指向外侧，X向机构由中板(2)、底板(3)、下导杆(5)、下滑轨组(7)、下压缩件(9)、下弹簧(11)、下阻尼限位组件(13)、下支撑滑轨组(15)和下缓冲垫(17)组成，下压缩件(9)上按间距d加工有圆通孔e，下导杆(5)的两端面均加工有螺纹孔c，多个所述下弹簧(11)套在对应的下导杆(5)之上，同时两个所述下压缩件(9)的分别置于下导杆(5)的两端，下导杆(5)的两端穿过下压缩件(9)的圆通孔e，下弹簧(11)在两个下压缩件(9)的作用下实现压缩，

所述下缓冲垫(17)同样按照间距d加工有圆通孔f，圆通孔f的孔径大于所述下导杆(5)的外径，两个下缓冲垫(17)置于下导杆(5)的两端并且置于下压缩件(9)外侧，下导杆(5)的两端穿过下缓冲垫(17)的圆通孔f。

9.根据权利要求8所述的一种新型水平振动控制装置，其特征在于：底板(3)的下平面沿Y向设置有两组平行的下导轨安装件a，由下导杆(5)、下弹簧(11)、下压缩件(9)和下缓冲垫(17)组成X向弹性机构置于底板(3)的两个竖向挡板f之间，同时也置于两组下导轨安装件a之间，下弹簧(11)的轴向与X向平行，即垂直于竖向挡板f并与下导轨安装件a平行，下导杆(5)两端的螺纹孔d与底板(3)的竖向挡板f的沉头孔b对准，此时，使用螺栓从竖向挡板f的外侧与下导杆(5)紧固，

下滑轨组(7)由导轨b和多个滑块b组成，所述滑块b可在所述导轨b自由滑动，多组所述下滑轨组(7)平行地安装在所述中板(2)和所述下压缩件(9)之间，下滑轨组(7)的多个滑块b分别安装在两个所述下压缩件(9)上，下滑轨组(7)的导轨b固定安装在所述中板(2)的下平面，此时，中板(2)的两个所述竖向挡板d的内侧布置并抵住在两个下压缩件(9)的端部。

10.根据权利要求8所述的一种新型水平振动控制装置，其特征在于：中板(2)的下平面沿X向设置有两组平行的下导轨安装件b，两组所述下导轨安装件b的外侧沿X向按间距f加工有一排螺纹孔d，下支撑滑轨组(15)共两组，下支撑滑轨组(15)由支撑轨b、支座轨b和交叉滚柱b组成，所述支座轨b分别沿X向对称地安装在所述底板(3)的两组下导轨安装件a上，所述支撑轨b分别沿X向对称地安装在所述中板(2)的两组下导轨安装件b上，所述交叉滚柱b安装在支撑轨b和支座轨b之间，同时多个下紧定螺栓(20)紧固在中板(2)的下导轨安装件b的螺纹孔d之上，并以此对支撑轨b的施加预紧力，使得下支撑滑轨组(15)受到预期荷载并达到预定工作条件，支撑轨b通过交叉滚柱b可在支座轨b上沿X向自由滑动。

11.根据权利要求8所述的一种新型水平振动控制装置，其特征在于：所述下压缩件(9)由下L板(901)和多个下纵向板(902)组成，所述下L板(901)的竖向板上按间距d加工有圆通孔e，所述下纵向板(902)按间距e垂直安装在下L板(901)的内侧，下纵向板(902)与圆通孔e互相不影响。

12.根据权利要求8所述的一种新型水平振动控制装置，其特征在于：所述下阻尼限位组件(13)由两个下限位支架(1301)、两个下限位环(1302)、下限位锥(1303)、两个下旋转阻尼器(1304)、下阻尼器底座(1305)、下齿条(1306)和下限位环连接件(1307)组成，

两组下阻尼限位组件(13)沿X向分别安装在所述中板(2)下平面的两侧，

所述下限位支架(1301)上有竖向挡板e，所述竖向挡板e上加工有圆通孔g，所述下限位环(1302)由多层的弹性圆环和钢圆环相互叠合成一个圆环体b，所述下限位环连接件(1307)上开有圆通孔h，所述圆环体b固定安装在下限位环连接件(1307)之上，且圆环体b的内圆与下限位环连接件(1307)的圆通孔h同心，

两个所述下限位支架(1301)沿X向对称地布置，下限位支架(1301)与所述中板(2)的下平面固定连接，

所述下阻尼器底座(1305)沿X向安装在所述底板(3)的上平面，两个所述下旋转阻尼器(1304)沿X向并排安装在所述下阻尼器底座(1305)之上，下旋转阻尼器(1304)安装有外齿轮b，所述外齿轮b与上旋转阻尼器(1204)内部的阻尼轴b相连，外齿轮b在转动过程中带动所述阻尼轴b转动，从而产生阻尼力，

所述下齿条(1306)沿X向固定安装在所述中板(2)的下平面的下导轨安装件b上，下齿条(1306)与所述下旋转阻尼器(1304)的所述外齿轮b相互啮合，传递动力，

所述下限位锥(1303)由弹性锥体b和钢圆柱体b组成，所述弹性锥体b为圆锥体，材质为弹性材料，其安装在所述钢圆柱体b的一端，钢圆柱体b的另一端沿Y向分别安装在所述下阻尼器底座(1305)的两侧，同时，弹性锥体b与所述下限位环(1302)同心。

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