CN106907043A - 一种带有弧形支座的悬吊质量摆减振*** - Google Patents

Abstract

本发明属于土木工程高耸结构的减振技术领域，提供了一种带有弧形支座的悬吊质量摆减振***。一种带有弧形支座的悬吊质量摆减振***由质量球、摆线、固定板、弧形支座和底板组成。与传统质量摆相比，本发明增加了弧形支座，解决了高耸结构悬吊质量摆的非线性影响及频率失调问题。悬吊质量摆在大摆角振动时，摆长逐渐减小，用来抵消大摆角所导致的周期增加，利用设计的弧形支座，改变其摆的有效长度，控制周期恒定不变，从而提高了悬吊质量摆设计的准确性，解决了频率失调问题，并且在恶劣环境条件下，该发明也能正常工作，维护简单。

Description

一种带有弧形支座的悬吊质量摆减振***

技术领域

本发明属于土木工程高耸结构的减振技术领域，提供了一种带有弧形支座的悬吊质量摆减振***。

背景技术

随着工业技术的发展，出现了各种类型的高耸结构。高耸结构具有高度较高和水平刚度较柔的特点，受动力荷载的影响十分敏感，过大的动力响应将会对结构安全和使用功能造成很多隐患，比如：疲劳破坏；舒适度不够；影响结构的正常工作等。结构振动控制是解决上述问题的一种新途径，其中悬吊质量摆体系具有减振效果好、原理简单、安装方便的优点，因而越来越受到人们的重视。

悬吊质量摆在实际工程中已经得到了应用，悬吊质量摆是一种频率敏感型减振装置，减振效果依赖于悬吊质量摆与结构的自振频率。然而，由于结构损坏和老化等原因，结构主体的基频会发生相应的变化，这时减振***就会发生失调现象，减振效果大大减小。

而目前的自适应悬吊质量摆减振***均需传感器和作动器来适时调节摆长，这种形式的自适应减振***尽管减振效果好，但是需要精密的机电和传感***，通常造价较为昂贵，维护费用高，其可靠性和稳定性在实际大型土木工程难以得到保障，并且在恶劣环境条件下，某些电子元件的损坏就有可能导致自适应减振***无法工作。

发明内容

为了解决上述问题，发明了一种带有弧形支座的悬吊质量摆减振体系，用于改变悬吊质量摆的有效摆长，进而改变其周期，使其恒定不变。

本发明的技术方案：一种带有弧形支座的悬吊质量摆减振***，增加了弧形支座4，目的是在摆动过程中，摆线受到了支座的阻挡，进而改变了单摆的摆长。

一种悬吊质量摆的弧形支座，包括质量球1、摆线2、固定板3、弧形支座4和底板5；

所述的摆线2一端缠绕质量球1，另一端穿过弧形支座4和底板5，并通过垫片7固定在底板5上，摆线2与弧形支座4的中心轴重合；弧形支座4的中心点焊接在底板5上，弧形支座4的周向通过固定板3固定连接，固定板3也固定在底板5上。

本发明的有益效果：本发明解决了高耸结构悬吊质量摆的非线性影响及频率失调问题。悬吊质量摆在大摆角振动时，摆长逐渐减小，用来抵消大摆角所导致的周期增加，利用设计的弧形支座，改变其摆的有效长度，控制周期恒定不变，从而提高了悬吊质量摆设计的准确性，解决了频率失调问题。

附图说明

图1是本发明带有弧形支座的悬吊质量摆减振***的整体图。

图2是本发明带有弧形支座的悬吊质量摆减振***的立面图。

图3是本发明在A-A方向的剖面图。

图4是弧形支座结构图。

图5是本发明带有弧形支座的悬吊质量摆减振***的标示图。

图6是实际摆长为1m时的弧形支座曲线(曲线旋转360°得到弧形支座4)。

图中：1质量球；2摆线；3固定板；4弧形支座；5底板；6螺栓孔；

7垫片。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。

一种带有弧形支座的悬吊质量摆减振体系，包括质量球1，摆线2，弧形支座4。

本发明的整体示意图、立面、剖面图如图1-图3所示，弧形支座的形状如图4所示。为避免支座4悬空挂置，不稳定，加上固定板3，使支座4和底板5更好的固定；为了摆线2能更好的固定与摆动，摆线2由钢筋束组成，可增加受力，在底板5的中心打上一个孔，使摆线2的一端能够穿过底板5，在底板5上方打结，并且用垫片7来固定，另一端连接质量球1，这样确保摆线2能够很稳固的发挥作用；在底板5的一周打上了螺栓孔6，可通过螺栓固定底板5和需要设置悬吊质量摆的结构，使得质量摆稳定的挂置在结构上。

本发明的具体安装方式如下：首先，用钢筋一端缠绕质量球1，另一端将钢筋拧在一起形成钢筋束穿过支座4和底板5，在底板5上部用垫片7固定，在支座4一周用固定板3将支座4和底板5焊接在一起，最后将底板5用螺栓固定在要安置质量摆的结构上。

弧形支座4的设计由以下公式来确定：

其中：l′:等效摆长(图5所示)；

l:实际摆长(摆角为0°时的摆线长度)；

x:随着角度的变化，弧形支座在x轴方向上的投影长度；

y:随着角度的变化，弧形支座在y轴方向上的投影长度；

T:悬吊质量摆的周期；

S:摆线绕在弧形支座上的长度(图5所示)；

θ:摆角(图5所示)。

当实际摆长为1m时，弧形支座4的形状和x,y轴坐标，如图6所示。由公式3，4可知，x，y轴长度和摆长l均成线性关系。

本发明的优点可概括如下：一方面，能悬吊质量摆在大摆角情况下的摆动周期，解决减振***频率失调问题，并且提高了设计悬吊质量摆的准确性。另一方面，可以很大程度上减小造价费用和维修费用，其稳定性和可靠度可以得到很大的提高。并且构造简单，制作和安装过程简单，适用性强，维护方便，能在高耸结构的减振控制***中发挥很好的作用。

Claims (1)

1.一种悬吊质量摆的弧形支座，其特征在于，所述的弧形支座包括质量球(1)、摆线(2)、固定板(3)、弧形支座(4)和底板(5)；

所述的摆线(2)一端缠绕质量球(1)，另一端穿过弧形支座(4)和底板(5)，并通过垫片(7)固定在底板(5)上，摆线(2)与弧形支座(4)的中心轴重合；弧形支座(4)的中心点焊接在底板(5)上，弧形支座(4)的周向通过固定板(3)固定连接，固定板(3)也固定在底板(5)上；

所述的弧形支座(4)的由以下公式决定：

$T=2\mathrm{\π}\sqrt{\frac{l^{\′}}{g}}(1+\frac{1}{4}{\sin }^2\frac{\mathrm{\θ}}{2}+\frac{9}{64}{\sin }^4\frac{\mathrm{\θ}}{2});$

$S=l-l^{\′}=l-\frac{l}{{(1+\frac{1}{4}{\sin }^2\frac{\mathrm{\θ}}{2}+\frac{9}{64}{\sin }^4\frac{\mathrm{\θ}}{4})}^2};$

$x=\frac{2\sqrt{5}\·l\·(\frac{\mathrm{\θ}}{2}-\arctan (\tan \frac{\mathrm{\θ}}{2})+\arctan (\frac{\sqrt{5}}{2}\tan \frac{\mathrm{\θ}}{2}\left)\right)}{25}+\frac{4\·l\·\tan \frac{\mathrm{\θ}}{2}\·(5\tan {\left(\frac{\mathrm{\θ}}{2}\right)}^2-4)}{5\·{(5\tan {\left(\frac{\mathrm{\θ}}{2}\right)}^2+4)}^2};$

$y=-7\·l-\frac{64\·l\·(2cos\mathrm{\θ}-9)}{{(\cos \mathrm{\θ}-9)}^2};$

其中：l′:等效摆长；

l:实际摆长，摆角为0°时的摆线长度；

x:随着角度的变化，弧形支座在x轴方向上的投影长度；

y:随着角度的变化，弧形支座在y轴方向上的投影长度；

T:悬吊质量摆的周期；

S:摆线绕在弧形支座上的长度；

θ:摆角。