CN211257386U - 一种弹性多级齿轮惯容减震装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种弹性多级齿轮惯容减震装置，包括保护外框、多级齿轮惯容单元和弹性阻尼单元，其中：保护外框具有相对设置的两个端侧壁；多级齿轮惯容单元具有位于两个端侧壁之间的齿条、与齿条相啮合的主动齿轮组、位于主动齿轮组两侧并与主动齿轮组相啮合的被动齿轮组，两个被动齿轮组上分别设有飞轮；弹性阻尼单元由连接于齿条两端与对应端侧壁之间的两个弹簧组成。与现有技术相比，本实用新型将两种减震机构结合起来，在风或/和地震等作用下，既可以通过多级齿轮惯容单元的旋转质量来消耗能量，又可以利用弹簧的变形耗散结构动能，丰富了阻尼器的耗能机制，增加了其耗能效率，可有效降低结构的动力响应，安装简便，具有较高的应用价值。

Description

一种弹性多级齿轮惯容减震装置

技术领域

本实用新型属于土木工程结构耗能减震技术领域，涉及一种耗能减震装置，尤其是涉及一种弹性多级齿轮惯容减震装置。

背景技术

耗能减振技术，是通过在结构上附加耗能减振装置，在结构承受地震和风振等作用时，利用其耗能作用减小结构本身的动力响应，保证了结构的安全性、舒适性和正常使用性等功能要求。耗能减震装置种类和形式主要有三类。一类是与耗能器两端位移相关，称为位移相关型耗能减震器；一类是与耗能器两端相对速度有关，称为速度相关型耗能减震器；还有新近出现的与耗能器两端相对加速度有关的加速度相关型耗能减震器。弹性阻尼器属于位移相关型耗能阻尼器，惯容减震***属于加速度相关型的耗能减震装置，其惯性单元是一种具有质量增效能力的两节点单元。现有的质量增效机制，主要是利用滚珠螺杆和旋转螺母将结构的径向运动转换为质量体高速的旋转运动从而有效地耗散结构的振动能量。由于其采用的粘滞阻尼耗能单元要求极高的封闭性，腔体内压力高，此类阻尼器机械加工精度要求高，且不能实现装置自复位，地震作用下安装减震装置的结构部位一旦发生较大变形，减震装置将会出现残余变形或者装置内部连接脱落，不能够稳定地发挥良好的耗能能力，在应用上存在局限性。传统弹性阻尼器通过弹簧变形耗散结构的振动能量。但作为减震耗能部件，其吸收耗散能量的能力有限，往往耗能能力不足。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种将多级齿轮惯容单元和弹性阻尼单元结合作为吸能和增效机构的弹性多级齿轮惯容减震装置。在风或/和地震等作用下，既可以通过多级齿轮惯容单元的旋转质量来消耗能量，又可以利用弹簧的变形耗散结构动能，丰富了阻尼器的耗能机制，增加了其耗能效率，可有效降低结构的动力响应，安装简便，具有较高的应用价值。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种弹性多级齿轮惯容减震装置，包括：

保护外框，具有相对设置的两个端侧壁，

多级齿轮惯容单元，具有位于两个端侧壁之间的齿条、与齿条相啮合的主动齿轮组、位于主动齿轮组两侧并分别与主动齿轮组相啮合的第一被动齿轮组和第二被动齿轮组，第一被动齿轮组和第二被动齿轮组上分别设有第一飞轮和第二飞轮，

弹性阻尼单元，由连接于齿条两端与对应端侧壁之间的两个弹簧组成。

优选地，所述的齿条水平设置，齿状结构设置于齿条的下部，齿条的上部用于连接上部结构。

优选地，所述的保护外框还具有连接于两个端侧壁之间的连接壁。

优选地，所述的主动齿轮组由垂直连接于连接壁上的主动旋转轴、通过小齿轮轴承与主动旋转轴可转动连接的主动小齿轮以及通过大齿轮轴承与主动旋转轴可转动连接的主动大齿轮构成，主动小齿轮和主动大齿轮同轴共转，所述的齿条与主动小齿轮相啮合，第一被动齿轮组和第二被动齿轮组分别与主动大齿轮相啮合。

优选地，所述的第一被动齿轮组由垂直连接于连接壁上的第一被动旋转轴、通过第一被动齿轮轴承与第一被动旋转轴可转动连接的第一被动小齿轮构成，所述的第一飞轮套设于第一被动旋转轴上并与第一被动小齿轮同轴共转。

优选地，所述的第二被动齿轮组由垂直连接于连接壁上的第二被动旋转轴、通过第二被动齿轮轴承与第二被动旋转轴可转动连接的第二被动小齿轮构成，所述的第二飞轮套设于第二被动旋转轴上并与第二被动小齿轮同轴共转。

优选地，所述的弹簧为螺旋弹簧。

优选地，在初始状态下，所述的弹簧为自然长度状态下的弹簧。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1.本实用新型由弹性阻尼单元、多级齿轮惯容单元(即为吸能质量增效机构，增大耗能单元耗能能力)以及保护外框组成，充分利用多级齿轮型惯性单元的两节点质量增效单元吸收振动能量，对结构振动响应进行多级控制；利用弹性阻尼器耗散结构振动能量，并为减震***提供自复位能力。

2.多级齿轮惯容单元相比于传统螺纹丝杆型惯容单元对装置部件机械加工精度要求低，质量增效效果显著且易于调节和分级。

3.本实用新型装置能够有效吸收并耗散振动能量，易于设置，具有较好的推广应用价值。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型主动齿轮组、第一被动齿轮组和第二被动齿轮组的连接示意图；

图3为本实用新型主动齿轮组、第一被动齿轮组和第二被动齿轮组连接的主视示意图；

图4为本实用新型主动齿轮组、第一被动齿轮组和第二被动齿轮组连接的侧视示意图；

图5为本实用新型主动齿轮组的结构示意图；

图6为本实用新型第一被动齿轮组的结构示意图；

图7为本实用新型第二被动齿轮组的结构示意图。

图中，1为保护外框，2为齿条，3为左侧弹簧，4为右侧弹簧，5为主动齿轮组，51为主动小齿轮，52为小齿轮轴承，53为小齿轮轴承，54为主动大齿轮，55为大齿轮轴承，6为第一被动齿轮组，61为第一被动小齿轮，62为第一被动齿轮轴承，63为第一被动旋转轴，71为第二被动小齿轮，72为第二被动齿轮轴承，73为第二被动旋转轴，8为第一飞轮，9为第二飞轮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例1

一种弹性多级齿轮惯容减震装置，如图1～7所示，包括保护外框1、多级齿轮惯容单元和弹性阻尼单元，其中：

保护外框1具有相对设置的两个端侧壁；多级齿轮惯容单元，具有位于两个端侧壁之间的齿条2、与齿条2相啮合的主动齿轮组5、位于主动齿轮组5两侧并分别与主动齿轮组5相啮合的第一被动齿轮组6和第二被动齿轮组7(优选第一被动齿轮组6和第二被动齿轮组7对称分布)，第一被动齿轮组6和第二被动齿轮组7上分别设有第一飞轮8和第二飞轮9；弹性阻尼单元由连接于齿条两端与对应端侧壁之间的两个弹簧(左侧弹簧3和右侧弹簧4)组成。

本实施例中，齿条2水平设置，齿状结构设置于齿条2的下部，齿条2的上部用于连接上部结构。如图1所示，保护外框1还具有连接于两个端侧壁之间的连接壁。如图5所示，主动齿轮组5由垂直连接于连接壁上的主动旋转轴53、通过小齿轮轴承52与主动旋转轴53可转动连接的主动小齿轮51以及通过大齿轮轴承55与主动旋转轴53可转动连接的主动大齿轮54构成，主动小齿轮51和主动大齿轮54同轴共转，齿条2与主动小齿轮51相啮合，第一被动齿轮组6和第二被动齿轮组7分别与主动大齿轮54相啮合。如图6所示，第一被动齿轮组6由垂直连接于连接壁上的第一被动旋转轴63、通过第一被动齿轮轴承62与第一被动旋转轴63可转动连接的第一被动小齿轮61构成，第一飞轮8套设于第一被动旋转轴63上并与第一被动小齿轮61同轴共转。如图7所示，与第一被动齿轮组类似，第二被动齿轮组7由垂直连接于连接壁上的第二被动旋转轴73、通过第二被动齿轮轴承72与第二被动旋转轴73可转动连接的第二被动小齿轮71构成，第二飞轮9套设于第二被动旋转轴73上并与第二被动小齿轮71同轴共转。本实施例中，主动小齿轮51和齿条2在一个平面内；主动大齿轮54、第一被动小齿轮61和第二被动小齿轮71在一个平面内；第一飞轮8和第二飞轮9在一个平面内。当齿条2运动位移超过设定值，将带动齿轮组及第一飞轮8和第二飞轮9做旋转运动。

本实施例中的两个弹簧均为螺旋弹簧。在初始状态下，两个弹簧均处于自然长度状态。

当齿条2相对于保护外框1发生相对水平位移时，即上下结构发生振动响应时，减震***中：齿条2带动主动齿轮组5的齿轮做旋转运动。主动小齿轮51与主动大齿轮54做同轴共转运动，主动大齿轮54带动第一被动齿轮组6和第二被动齿轮组7的第一被动小齿轮61和第二被动小齿轮71旋转。第一被动小齿轮61和第二被动小齿轮71分别带动第一飞轮8和第二飞轮9(旋转质量体)旋转。两个弹簧随着齿条2的轴向运动拉伸和收缩(一侧弹簧压缩，另一侧弹簧拉伸)，提供阻尼力和恢复力(通过变形耗散结构动能，并实现结构的自复位)。

在设计时，根据减震装置的设计要求，多级齿轮惯容单元的齿轮组数量和级数可以增加，齿轮和齿条的齿数可以调整，弹性阻尼器对结构的减震效果可通过改变弹簧型号、材料控制。

本装置设置的数量和增效效果也可以根据设计需求来定。当需要使用多个增效机构时，可设置多个弹性多级惯容减震装置以达到增效效果。

本实用新型装置可以通过螺栓连接或焊接等方式设置在结构内。

上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种弹性多级齿轮惯容减震装置，其特征在于，包括：

保护外框(1)，具有相对设置的两个端侧壁，

多级齿轮惯容单元，具有位于两个端侧壁之间的齿条(2)、与齿条(2)相啮合的主动齿轮组(5)、位于主动齿轮组(5)两侧并分别与主动齿轮组(5)相啮合的第一被动齿轮组(6)和第二被动齿轮组(7)，第一被动齿轮组(6)和第二被动齿轮组(7)上分别设有第一飞轮(8)和第二飞轮(9)，

弹性阻尼单元，由连接于齿条两端与对应端侧壁之间的两个弹簧组成。

2.根据权利要求1所述的一种弹性多级齿轮惯容减震装置，其特征在于，所述的齿条(2)水平设置，齿状结构设置于齿条(2)的下部，齿条(2)的上部用于连接上部结构。

3.根据权利要求1或2所述的一种弹性多级齿轮惯容减震装置，其特征在于，所述的保护外框(1)还具有连接于两个端侧壁之间的连接壁。

4.根据权利要求3所述的一种弹性多级齿轮惯容减震装置，其特征在于，所述的主动齿轮组(5)由垂直连接于连接壁上的主动旋转轴(53)、通过小齿轮轴承(52)与主动旋转轴(53)可转动连接的主动小齿轮(51)以及通过大齿轮轴承(55)与主动旋转轴(53)可转动连接的主动大齿轮(54)构成，主动小齿轮(51)和主动大齿轮(54)同轴共转，所述的齿条(2)与主动小齿轮(51)相啮合，第一被动齿轮组(6)和第二被动齿轮组(7)分别与主动大齿轮(54)相啮合。

5.根据权利要求3所述的一种弹性多级齿轮惯容减震装置，其特征在于，所述的第一被动齿轮组(6)由垂直连接于连接壁上的第一被动旋转轴(63)、通过第一被动齿轮轴承(62)与第一被动旋转轴(63)可转动连接的第一被动小齿轮(61)构成，所述的第一飞轮(8)套设于第一被动旋转轴(63)上并与第一被动小齿轮(61)同轴共转。

6.根据权利要求3所述的一种弹性多级齿轮惯容减震装置，其特征在于，所述的第二被动齿轮组(7)由垂直连接于连接壁上的第二被动旋转轴(73)、通过第二被动齿轮轴承(72)与第二被动旋转轴(73)可转动连接的第二被动小齿轮(71)构成，所述的第二飞轮(9)套设于第二被动旋转轴(73)上并与第二被动小齿轮(71)同轴共转。

7.根据权利要求1所述的一种弹性多级齿轮惯容减震装置，其特征在于，所述的弹簧为螺旋弹簧。

8.根据权利要求1或7所述的一种弹性多级齿轮惯容减震装置，其特征在于，在初始状态下，所述的弹簧为自然长度状态下的弹簧。

Images