RU2096565C1

RU2096565C1 - Dynamic oscillation dampener

Info

Publication number: RU2096565C1
Application number: RU96102515A
Authority: RU
Inventors: В.В. Ларионов; В.Т. Новиков; Б.В. Остроумов; Я.А. Квитко; В.А. Голубков
Priority date: 1996-02-12
Filing date: 1996-02-12
Publication date: 1997-11-20

Abstract

FIELD: oscillation damping technology. SUBSTANCE: dampener of oscillation of high-rise structures has pendulums 4, 5 made in the form of inertial weights 1, 2 fastened to structure 3, buffer device 12 and damping device 6. Inertial weights 1, 2 are arranged coaxially relative to each other and are combined by means of rolling pairs 7-8 with possibility of their mutual displacement. EFFECT: high efficiency. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в высотных сооружениях типа мачт, башен, вытяжных и домовых труб, а также в конструкциях большепролетных мостов для уменьшения амплитуд их колебаний при ветровом или сейсмическом воздействии. The invention relates to the field of construction and can be used in high-rise structures such as masts, towers, exhaust and house pipes, as well as in the construction of long-span bridges to reduce the amplitudes of their vibrations during wind or seismic effects.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности является динамический гаситель колебаний, включающий соединенные друг с другом маятники, выполненные в виде прикрепленных к сооружению с помощью подвесок масс, по крайней мере одна из которых расположена выше точек крепления ее подвесок к сооружению, буферное и демпфирующее устройства. Этот гаситель обеспечивает гашение колебаний сооружения любого направления с амплитудой, превышающей максимально допустимые амплитуды колебаний гасителя. Closest to the proposed technical solution, the technical essence is a dynamic vibration damper, including pendulums connected to each other, made in the form of masses attached to the structure by means of suspensions, at least one of which is located above the attachment points of its suspensions to the structure, buffer and damping devices. This absorber provides damping of vibrations of a structure of any direction with an amplitude exceeding the maximum allowable vibration amplitude of a damper.

При этом подвески верхней массы прикреплены к сооружению со смещением относительно точек крепления подвесок нижней массы на угол, равный суммарному количеству подвесок. In this case, the suspensions of the upper mass are attached to the structure with an offset relative to the attachment points of the suspensions of the lower mass by an angle equal to the total number of suspensions.

Недостатком такого гасителя является ограниченная область применения при расположении его на сооружении в естественных условиях, что вызвано относительно значительными размерами гасителя как по высоте, так и в плане при обеспечении одинаковой парциальной частоты колебаний. The disadvantage of such a damper is the limited scope when it is located on the structure in natural conditions, which is caused by the relatively significant size of the damper both in height and in plan while ensuring the same partial frequency of oscillations.

Новым в предлагаемом динамическом гасителе является то, что инерционные массы его маятников расположены коаксиально по отношению друг к другу и объединены посредством качения с возможностью их взаимного соосного перемещения. При этом сами инерционные массы выполнены с пустотами для размещения в них переменной части. New in the proposed dynamic damper is that the inertial masses of its pendulums are located coaxially with respect to each other and are combined by rolling with the possibility of their mutual coaxial movement. In this case, the inertial masses themselves are made with voids to accommodate the variable part in them.

Буферное устройство в предлагаемом гасителе выполнено в виде гибкой тяги с шарнирным и амортизирующими узлами, один конец который прикреплен к наружной инерционной массе, а другой к сооружению. Подвески же инерционных масс выполнены регулируемыми по длине. The buffer device in the proposed damper is made in the form of a flexible rod with articulated and shock absorbing nodes, one end of which is attached to the external inertial mass, and the other to the structure. Suspensions of inertial masses are made adjustable in length.

Техническим результатом этого решения является обеспечение гашения колебаний любого направления с амплитудой, превышающей максимально допустимые амплитуды колебаний гасителя в стесненных условиях его расположения. The technical result of this solution is to provide damping of oscillations of any direction with an amplitude exceeding the maximum allowable oscillation amplitudes of the damper in the constrained conditions of its location.

Дополнительными техническими результатами предложенного решения является возможность более точной настройки и регулирования частоты колебаний гасителя и уменьшение в плане потребной зоны в сооружении, в которой функционирует гаситель. Additional technical results of the proposed solution is the ability to more accurately configure and control the frequency of the damper and the reduction in terms of the required area in the structure in which the damper operates.

На чертеже схематически изображен гаситель, общий вид. The drawing schematically shows a damper, General view.

Динамический гаситель колебаний включает инерционные массы, состоящие из наружного груза 1 и внутреннего 2, центры тяжести которых расположены по одной вертикальной оси в монтажном положении. Dynamic vibration damper includes inertial masses, consisting of external load 1 and internal 2, the centers of gravity of which are located on the same vertical axis in the mounting position.

Наружный груз подвешен к сооружению 3 на трех маятниках 4, а внутренний оперт на один маятник 5, шарнирно связанный с демпфирующим устройством 6. The outer load is suspended from the structure 3 on three pendulums 4, and the inner one is supported by one pendulum 5, pivotally connected to the damping device 6.

Наружный груз 1 содержит блоки роликов 7, а внутренний 2 направляющие штанги 8, которые обеспечивают коаксиальное расположение грузов друг относительно друга, а также возможность их вертикального перемещения при работе гасителя при минимальном трении в трущихся парах. The outer load 1 contains blocks of rollers 7, and the inner 2 guide rods 8, which provide a coaxial arrangement of the loads relative to each other, as well as the possibility of their vertical movement during the operation of the damper with minimal friction in friction pairs.

Количество пар качения должно быть не менее трех при их симметричном расположении в плане. The number of rolling pairs must be at least three with their symmetrical arrangement in the plan.

Грузы содержат пустоты 9, в которые закладываются переменные части масс, в виде наполнителя 10, позволяющих регулировать массу каждого груза в довольно точных пределах и, как следствие, частоту колебаний гасителя. В качестве наполнителей может быть использована металлическая дробь, окатыши и т. п. The cargoes contain voids 9, in which the variable parts of the masses are placed, in the form of a filler 10, which makes it possible to regulate the mass of each cargo within fairly accurate limits and, as a consequence, the oscillator frequency of the damper. As fillers can be used metal shot, pellets, etc.

Подвески маятников 4 выполнены, например, из двух частей, соединенных между собой резьбовой муфтой 11, что дает возможность удлинять или укорачивать длину маятников и, тем самым, обеспечивать дополнительную регулировку парциальной частоты колебаний гасителя. The pendulum pendants 4 are made, for example, of two parts interconnected by a threaded sleeve 11, which makes it possible to lengthen or shorten the length of the pendulums and, thereby, provide additional adjustment of the partial frequency of the damper.

Для ограничения амплитуды колебания гасителя в любом направлении имеются буферные устройства, как минимум три, расположенные в плане симметрично, каждое из которых представляет собой гибкую тягу 12, соединенную посредством амортизирующих узлов 13 и шарнирных узлов 14 с одного конца с наружным грузом 1, а с другого с сооружением 3. To limit the amplitude of the damper’s oscillation in any direction, there are at least three buffer devices arranged symmetrically in the plan, each of which is a flexible rod 12 connected by means of shock absorbing nodes 13 and hinged nodes 14 from one end to the external load 1, and from the other with construction 3.

Работа гасителя сводится к следующему. The operation of the absorber is as follows.

После монтажа гасителя колебаний производится его настройка на фактическую частоту колебаний сооружения, на котором он устанавливается. Настройка производится путем изменения масс грузов 1 и 2, а именно: переброской наполнителей 10 из наружного груза 1 во внутренний 2 и наоборот, а также изменением длины маятников 4. After installing the vibration damper, it is tuned to the actual oscillation frequency of the structure on which it is installed. The adjustment is made by changing the masses of goods 1 and 2, namely: transferring the fillers 10 from the outer load 1 to the inner 2 and vice versa, as well as by changing the length of the pendulums 4.

Парциальная частота гасителя должна быть равна фактической частоте колебаний сооружения 3. The partial frequency of the damper should be equal to the actual oscillation frequency of the structure 3.

Гаситель колебаний предназначен для уменьшения амплитуды колебаний, а следовательно и уровня динамических напряжений при регулярных колебаниях, например типа "ветровой резонанс". Колебания подобного рода возникают при сравнительно небольших скоростях ветра, поэтому величина их амплитуд значительно меньше отклонений сооружения при расчетных нагрузках, например ураганном ветре или сейсмических воздействиях. Однако, несмотря на относительно небольшие значения амплитуд при таких колебаниях достаточно быстро происходит накопление количества циклов колебаний, что ведет к усталостным разрушениям элементов сооружения. The vibration damper is designed to reduce the amplitude of the vibrations, and therefore the level of dynamic stresses during regular vibrations, such as the type of "wind resonance". Oscillations of this kind occur at relatively low wind speeds, so the magnitude of their amplitudes is much less than the deviations of the structure under design loads, for example, hurricane winds or seismic effects. However, despite the relatively small values of the amplitudes during such oscillations, the number of oscillation cycles accumulates rather quickly, which leads to fatigue fractures of the building elements.

Изобретение позволяет в стесненных условиях расположения гасить колебания сооружения любого направления, не теряя его работоспособности при колебаниях опоры с амплитудами, превышающими максимально допустимые амплитуды колебаний гасителя. The invention allows to suppress vibrations of a structure in any direction in cramped location conditions without losing its operability when supporting vibrations with amplitudes exceeding the maximum allowable vibration damper amplitudes.

Claims

1. Dynamic vibration damper of high-rise structures, including pendulums connected to each other, made in the form of inertial masses attached to the structure with suspensions, at least one of which is located above the attachment points of its suspension to the structure, buffer and damping devices, characterized in that the inertial masses of the pendulums are located coaxially with respect to one another and are combined by means of rolling pairs with the possibility of their mutual coaxial movement.

2. The damper according to claim 1, characterized in that the inertial masses are made with voids to accommodate a variable part of the masses in them.

3. The damper according to claim 1, characterized in that the buffer device is made in the form of a flexible rod with hinged and shock-absorbing nodes, one end of which is attached to the external inertial mass, and the other to the structure.

4. The damper according to claim 1, characterized in that the suspension of inertial masses are made adjustable in length.