JPS59110938A - 減衰器として粘弾性体又は粘性体を使用した板バネ式動吸振器 - Google Patents

減衰器として粘弾性体又は粘性体を使用した板バネ式動吸振器

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JPS59110938A
JPS59110938A JP21699982A JP21699982A JPS59110938A JP S59110938 A JPS59110938 A JP S59110938A JP 21699982 A JP21699982 A JP 21699982A JP 21699982 A JP21699982 A JP 21699982A JP S59110938 A JPS59110938 A JP S59110938A
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JP
Japan
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viscous
damper
dynamic vibration
viscoelastic
vibration absorber
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JP21699982A
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Matsuo Tsuji
辻 松雄
Isamu Kano
勇 加納
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NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F7/00Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/10Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect
    • F16F7/104Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect the inertia member being resiliently mounted
    • F16F7/108Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect the inertia member being resiliently mounted on plastics springs

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は減衰器として粘弾性体又は粘性体を使用した板
バネ式動吸振器に関する。
まず、動吸振器の基本原理について説明する。
構造物の大きさく質量と剛性等)と対象とする振動のモ
ード形がわかると、その振動の性状をあられすのに十分
な次の6つの%付値が決まる。これをモデル的に示せば
第1図のようになる。図において、MTは構造物の等価
質量(ts2/)、KTは構造物の等価バネ(t、Q)
、CTは構造物の等価減衰(t8/、)を示す。この構
造物に質量Md、バネKd、減衰cdノ振動特性値を有
する動吸振器を取付けた状態をモデル的に示せば第2図
のようになる。然して、この動吸振器を取付けた構造物
の共振曲線の変化(動吸振器の減衰係数cdをパラメー
ターにとったときの)を同様モデル的に示すと第6図の
ようには動吸振器の減衰がない状態、Cd=ωの曲線は
動吸振器の質量Mdが構造物の質量M?固着した状態の
場合で、共に応答振幅は太きい。Cd”=cd、iの曲
線は動吸振器を取付けたときの状態を示し構造物の応答
振幅は低下、L、 C,1=Cd、。ptの曲線は最適
の値の減衰係数を有する動吸振器を取付けたときの状態
を示し、構造物の応答振幅は相当に低下する。
即ち、適当な値のMd、 Kd、 Cdを有する動吸振
器を構造物に取付けるならば、外力で揺れるその振幅を
相当量抑えることが出来る。
構造物のMT、 KT、 CT に対して、動吸振器の
Md、Kd、cdと制振効率(対数減衰係数として表現
する)との間には次のような関係がある。
動吸振器の最適な固有振動数ωd−opt動吸振器の最
適な減衰係数Cd°opt上式の如< Md、Kd+ 
Cd  が設定されたとき、主体の構造物の対数減衰係
数δTは次式のようになる。
以上述べた理論に従って動吸振器を装置化しようとする
場合、次のような問題が生ずる。
(a)  装置機構の中に摩擦部が入シ、理論通シの効
果が得られない。特に長周期小ダ幅振動の場合は静摩擦
が制振効果を低下させることが考えられる。
(b)  動吸振器を所定の固有振動数(ωd−opt
)に合せ、減衰を所定の減衰係数(Cd−opt)に合
せることが制振効果を高める重要な調整であるが、減衰
を調整するのに比較的簡単な油圧ダンパーを使用すると
、装置に摩擦を入れることになり(ピストンのシール等
の摩擦の影響が入って来る)、又装置が複雑になる等の
問題点を生ずる。
建築構造物、橋梁構造物に動吸振器を適用した例は、確
実な資料としては3例あるにすぎない。
(リ 米国ニューヨーク、C1ticorp Cent
erビル(文献: ASCE  Sr1 1977/a
 rTMD  forBuildingJ  ) (2)用島歩道橋(文献:土木学会論集2611977
/9 r歩道橋に取付けた動吸振器・・・・・」)(3
)  River Wharfe  歩道橋(文献: 
The 5truc−tural Eengineer
 59 B −421981/6 r TheCase
 5tudies  in  the ・・”・・J 
 )いずれの場合も、上記(alの摩擦力を小さくする
ことに神経を使っている。そのため(1)の例では油膜
面を作シ装置も大がかりとなつでいる。又(3)では油
圧ダンパーを使っているためにどうしても摩擦が発生し
、これが割振効果を支配する点を述べている。
本発明は上記従来の動吸振器の有する問題点を解決し、
装置機構から摩擦力の発生する部分を彦くして微小振動
に対しても作動することが出来、装置を単純化し、メン
テナンスの軽減を可能とする動吸振器を提供せんとする
ものである。
本発明の動吸振器は、減衰器として油圧ダンパーを使用
せず、減衰器として粘弾性体又は粘性体を使用した板バ
ネ式動吸振器であって、制御すべき振動方向に対して夫
々直角な面上にあって、互に間隔をとって平行な2枚以
上の板バネの1端部を夫々バネ固定金具ゼ゛固定し、各
板バネの他端部或いはその近傍に位置調整可能に重錘を
固定し、夫々相隣れる2枚の板バネの間に1箇以上の粘
弾性体(又は粘性体)ダンパーを介在させて板バネと粘
弾性体(又は粘性体〕ダンパーとを結合し、前記バネ固
定金具を制振すべき構造物に固定したことを特徴とする
ものである。以下実施例によって本発明の詳細な説明す
る。
第4図は本発明の板バネ式動吸振器の基本的な1実施例
を示す図で、(aJは側面図、(b)は平面図、(c)
は正面図で、板バネ2枚使用の場合を示す。図において
、1.1′は板バネで間隔をとって互に平行しておシ、
その1端部をバネ固定金具2に固定されている。板バネ
1,1′の他端部には夫々重錘6.3′が固定される。
重錘6,3′は、夫々板バネト1′の長手方向に設けら
れた長孔4,41中を重錘取付はボルト5 、5’を移
動させて所望の位置に調整固定することが出来る。6は
1箇以上の粘弾性体ダンパー又は粘性体ダンパー(以下
単に粘弾性体ダンパーと記す)で、粘弾性体に接着され
た金属板7.7′を介して板バネ1.1′に夫々ダンパ
ー取付ボルト8 、8’によって固定される。これは粘
弾性体を板バネ間にはさみこむ方法をとったもので、剪
断変形型で使用する。粘弾性体としては減衰能特性の明
確なものを使用する。
上記の如き構成の動吸振器は、制振すべき構造物9にバ
ネ固定金具2の部分で固定される。構造物に直接固定さ
れる場合と構造物に固定された動吸振器固定部材〔第4
図に図示せず〕を介して固定される場合とある。尚、バ
ネ先端部に補助的にコイルバネを使用して支持すること
もある。
第4図の如(板バネが水平に取付けられるのは。
橋梁術の鉛直振動を抑制する場合に適用されるもので、
板バネを鉛直に取付けれは、建築構造、煙突、長大橋の
主塔等基イに構造物の水平振動を抑制する場合に適用出
来る。
第5図は本発明の動吸振器の基本諸元を示す説さ、tD
は粘弾性体ブロックの厚さ、 bBは板バネの幅、bD
は粘弾性体ブロックの幅、dDは粘弾性体ブロックの長
さ、813は2枚のバネの間隔である。然して、この場
合の動吸振器の振動特性値は表−1に示されるように彦
る、 Wd:重錘の全重量 t ■D=粘弾性体の体Mtr? = dnXbnXtnG
l:粘弾性体の剪断弾性係数 1/rr?G2:#  
  損失弾性係数 t//r?E :板バネの弾性係数
    t7゜ω :共振振動数       rad
/8次に橋梁模型により本発明の装置の効果を明かにし
た実験例を示す。
橋梁模型は、橋長15m9桁の全重量(付加重量を含め
て) 577Kfであった。
この橋梁模型に本発明による粘弾性体ダンノ(−を使用
した板バネ式動吸振器(1基の重量0.8に9)を2基
取付けて起振機による振動実験を行った。
尚、これと比較するために油圧ダイパー型動吸振器の効
果の調査を行った。この場合油圧ダンパーは橋梁の粘弾
性ダンパーの重錘が位置した部分と同位置(2箇所〕に
取付けた。
粘弾性ダンパー使用の動吸振器の諸元は次の通枚、板バ
ネ間隔15m 重錘の固定長:250〜350霞 重錘 :ろ6x50x20mのブロック各1箇、重量0
.4 K4X 2箇 粘弾性体ダンパー:粘弾性体1010X10X5のブロ
ックを2箇1組として2組取付 ける。
振動実験における共振曲線は第6図fal(blに示さ
れる。図(a)は粘弾性体ダンパー使用の動吸振器を取
付けた場合、図(b)は油圧ダンパー型動吸振器を取付
けた場合である。図において、曲線0,0′は動吸振器
を取付けない場合、曲線り、σは動吸振器を取付けた場
合である。
第6図(b)の油圧ダンパー型動吸振器使用の場合に見
られるA区間は静摩擦のために重錘が動かない区間で、
B区間は正常に作動する区間である。
このような油圧ダンパー型に見られる摩擦による重錘の
固着現象は粘弾性体型には見られない・・・図(al。
油圧ダンパー型での最大振幅は、この結果第6図(bl
のように静摩擦が切れて重錘が動き出すイの点で起るこ
とがある。
第7図は起振力停止後の桁と動吸振器の重錘の自由減衰
変位波形を示すものである。図(alは粘弾性体型動吸
振器取付けの場合、図cb+は油圧ダンパー型動吸振器
取付けの場合である。矢印は振動停止の時点を示す。図
によれば、前述のことを裏付けるように油圧ダンパー型
使用の場合は桁が振動しているにもかかわらず、撮動振
幅が小さくなると摩擦力のために重錘の振動は停止して
しまい、この時期で効果はなくなったことを示す。図(
a)の粘弾性体ダンパー型使用の場合は、桁の振幅が小
さくなっても摩擦力の影響を受けないので、有効に作動
することがわかる。
本実験における粘弾性体ダンパー型動吸振器の割振効果
としては、桁の全重量577KIiに対して動吸振器の
重錘重量0.8 KfX 2であるが、振動振幅を約1
75に抑えることが出来た。
以上述べたように本発明の動吸振器は装置の構造が非常
にシンプルで、小型@量で、構造物への取付けが簡単で
あり、摩擦力が動か力いためKm動が微小でも作動する
という極めて有利な特性を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は構造物の振動モテルの模式図、第2図は動吸振
器を取付けた系のモテルを示す模式図、第6図は動吸振
器を取付けた状態の構造物の共振曲線図、第4図は本発
明の動吸振器の基本的な1実施例の図で、(a)け側面
図、(b)は平面図、(C)は正面図、第5図は本発明
の動吸振器の基本諸元を示す説明図で、(a)は側面図
、(b)は平面図、(c)は正面図、第6図は動吸振器
の振動実験における共振曲線図で、(a)は粘弾性体ダ
ンパー使用型、(b)は油圧ダンパー使用型の場合、第
7図は実験における自由減衰波形図で、(alは粘弾性
体ダンパー使用型、(bJけ油圧ダンパー使用型の場合
である。 1.1’:板バネ、2:バネ固定金具、3.3’:重錘
、4.4’:長孔、5.5’:重錘取付はボルト、6:
粘弾性体ダンパー、7.7’:金属板、8.8′:ダン
バー取付はボルト、9:構造物、tB:重錘の固定長、
tD:粘弾性体ブロックの固定長、tB:板バネの厚さ
% t))’粘弾性体ブロックの浮き、bB:板バネの
幅、bD:粘弾性体ブロックの幅、dD:粘弾性体ブロ
ックの長さ、SB:2枚のバネの間隔。 代理人 弁理士 木 村 三 朗 第1図    第2図 第3図 一陸狂WT 第4図 第5図 (0)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 制御すべき振動方向に対して夫々直角な面上にあって、
    互に間隔をとって平行外2枚以上の板バネの1端部を夫
    々バネ固定金具で固定し、各板バネの他端部或いはその
    近傍に位置調整可能に重錘を固定し、夫々相隣れる2枚
    の板バネの間に1箇以上の粘弾性体(又は粘性体)ダン
    パーを介在させて板バネと粘弾性体(又は粘性体)ダン
    パーとを結合し、前記バネ固定金具を制振すべき構造物
    に固定したことを!徴とする減衰器として粘弾性体又は
    粘性体を使用した板バネ式動吸振器。
JP21699982A 1982-12-13 1982-12-13 減衰器として粘弾性体又は粘性体を使用した板バネ式動吸振器 Granted JPS59110938A (ja)

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