CN214656293U - 一种适用于高柔结构减振的新型碰撞型阻尼器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于高柔结构减振的新型碰撞型阻尼器，包括外壳及滑动安装于外壳内部的质量块，外壳包括底座和侧板，质量块中部开有滑孔，外壳内等距设置有滑杆，质量块通过滑孔滑动安装在滑杆上，质量块两个侧面上分别等距设置有第一粘弹性材料块，两侧的侧板上分别等距设置有第二粘弹性材料块，质量块的另外两个侧面上分别设置有耳板，耳板通过套孔分别套设在导杆上，耳板分别套设第一压簧和第二压簧。本实用新型具备两种减振模式，能够随着激励水平的不同自动切换，保证结构在任意激励水平下都能得到较好地控制，从而达到彻底消除主结构振动的目的，同时具备减振效率高以及结构简单、安装方便、设计更为美观等特点。

Description

一种适用于高柔结构减振的新型碰撞型阻尼器

技术领域

本实用新型涉及一种适用于高柔结构减振的新型碰撞型阻尼器。

背景技术

20世纪以来，随着工业技术的不断发展、新型材料的使用和结构设计理论的完善，世界各地兴建了许多高层建筑、电视塔、大跨桥梁、风力发电机等高柔结构。近几十年来，这些结构的高度逐渐增加，从最初的十几米，到现在的几百米，甚至到如今的哈利法塔，几近千米的高度。

随着结构高度的不断增大，其所受到的主要荷载之一即为风荷载，对风荷载极其敏感。结构的高度越高，结构越轻柔，风荷载的影响就越严重，随之也会带来更加显著的风致振动问题。抑制高柔结构的风振振动，很大程度上能够减少风荷载对结构的疲劳等影响。

结构的振动控制通常从两个角度出发：一、改善结构气动性能。二、增大结构自身振动阻尼。即两种对应的结构振动控制措施，气动措施和机械措施。

气动措施一般是从附加空气力装置和选取合适的结构截面形状两个角度出发，从而改善结构周围风场，提高抗风稳定性，抑制风致振动。这种方法虽然简单，易于实施，但不利于美观，且风振抑制效率低。

机械措施是使用较为广泛的一种方案。通过增加附属结构的方法来增加主体结构的质量和阻尼，降低风振响应。机械控制措施主要分为两大类：被动控制和主动控制。被动控制不需要附加外界能源，其控制力来自于结构振动时控制装置的惯性力，这种控制力不需要反馈信息，由控制装置被动产生。在使用过程中，调制到合适的参数直接与主结构连接即可。目前应用最为广泛的被动控制为调频质量阻尼器（TMD）和调频液体阻尼器（TLD）。主动控制措施需要施加外部能量，外荷载大小由计算机监控反馈从而给出最优控制力来达到减振的目的。其产生的控制力是可调节的，因此可以通过调节控制力使装置的减振效果达到最佳。但是造价昂贵，维护成本高，技术复杂，考虑到经济性等因素，在实际工程应用存在一定的局限性。被动控制中常用的是TMD、TLD、碰撞调谐阻尼器（PTMD）。被动控制具有造价低，维护成本低，易于安装的优点，但是也存在一定的缺点。传统的TMD有一定的局限性：它对频率非常敏感，只有在频率接近结构受控振型的频率时，抗风效果比较明显，减振效率高；TMD的质量块一般比较重，不利于结构的轻量化设计，同时会使结构的动力的反应增大；它的体积较为庞大，不利于安装。TLD的理论研究机制和体系目前不够完善，体积大，在结构上不利于安装。传统的PTMD不能彻底消除主结构的振动，存在残余振动，在PTMD退出工作时，主结构仍有一定的微小振动。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本实用新型提出了一种适用于高柔结构减振的新型碰撞型阻尼器，具备两种减振模式，能够随着激励水平的不同自动切换，保证结构在任意激励水平下都能得到较好地控制，从而达到彻底消除主结构振动的目的，具备减振效率高以及结构简单、安装方便、设计更为美观等特点。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：所述适用于高柔结构减振的新型碰撞型阻尼器包括外壳及滑动安装于外壳内部的质量块，外壳包括底座和侧板，质量块中部等距开有贯穿两侧面的滑孔，外壳上的两个位置相对侧板之间对应滑孔等距设置有滑杆，质量块通过滑孔滑动安装在滑杆上，质量块在开有滑孔的两个侧面上分别等距设置有第一粘弹性材料块，对应第一粘弹性材料块的位置在两侧的侧板上分别等距设置有第二粘弹性材料块，第一粘弹性材料块和第二粘弹性材料块均设置为半球型，质量块在未开滑孔的两个侧面上分别设置有耳板，耳板上开有套孔，套孔分别套设在导杆上，耳板两侧的导杆杆身上分别套设第一压簧和第二压簧，第一压簧与第二压簧的初始原长不同，在第一压簧与第二压簧处于原长状态时，一侧的第一粘弹性材料块与同侧的第二粘弹性材料块表面相接触且没有相互作用力。

作为优选，滑孔为方形孔，滑杆为方形杆，滑杆的上下两个侧面上分别等距设置有第一转动轴。

作为优选，滑杆左右两侧面上对应第一转动轴的位置分别开有滑槽，第一转动轴两侧支架滑动安装在第一滑槽上。

作为优选，位于最外侧的两个滑杆左右两个侧面上设置有分别等距设置有第二转动轴。

作为优选，位于最外侧的两个滑杆上下两侧面上对应第二转动轴的位置分别开有第二滑槽，第二转动轴两侧支架滑动安装在第二滑槽上。

作为优选，第二转动轴设置的数量少于第一转动轴。

作为优选，套孔内径大于导杆的直径，套孔内壁不与导杆表面相接触。

作为优选，外壳顶部设置有可以打开的顶盖。

本实用新型的有益效果：

本实用新型具备两种减振模式，能够随着激励水平的不同自动切换，保证结构在任意激励水平下都能得到较好地控制，从而达到彻底消除主结构振动的目的，同时具备减振效率高以及结构简单、安装方便、设计更为美观等特点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的立体图。

图3为本实用新型的滑杆与第一转动轴、第二转动轴的配合示意图。

图中：底座1、侧板2、质量块3、滑杆4、滑孔5、第一粘弹性材料块6、第二粘弹性材料块7、耳板8、导杆9、第一压簧10、第二压簧11、顶盖12、套孔13、第一转动轴14、第一滑槽15、第二转动轴16、第二滑槽17。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的技术方案和有益效果更加清楚，本实用新型以桥塔为例，下面将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。

如图1至3所示，所述适用于高柔结构减振的新型碰撞型阻尼器包括外壳及滑动安装于外壳内部的质量块3，质量块3为固体质量块，外壳包括底座1和侧板2，质量块3中部等距开有贯穿两侧面的滑孔5，外壳上的两个位置相对侧板2之间对应滑孔5等距设置有滑杆4，质量块3通过滑孔5滑动安装在滑杆4上，质量块3在开有滑孔5的两个侧面上分别等距设置有第一粘弹性材料块6，对应第一粘弹性材料块6的位置在两侧的侧板2上分别等距设置有第二粘弹性材料块7，第一粘弹性材料块6和第二粘弹性材料块7设置为半球型，质量块3在未开滑孔5的两个侧面上分别设置有耳板8，耳板8上开有套孔13，套孔13分别套设在导杆9上，耳板8两侧的导杆9杆身上分别套设第一压簧10和第二压簧11。第一压簧10与第二压簧11的初始原长不同，在第一压簧10与第二压簧11处于原长状态时，一侧的第一粘弹性材料块6与同侧的第二粘弹性材料块7表面相接触且没有相互作用力。本实用新型的工作过程：本实用新型安装于桥塔顶部，底座1和侧板2均与桥塔结构固结安装，实现传递质量块与桥塔的碰撞力。在静止状态下，本实用新型的质量块3一侧的第一粘弹性材料块6恰好与一个同侧的第二粘弹性材料块7表面相接触且没有相互作用力。当桥塔振动强度不高时，质量块3与外壳的相对位移较小，此时质量块3仅一侧的第一粘弹性材料块6与其同侧的第二粘弹性材料块7发生碰撞，整个过程表现为单面碰撞耗能，这样可以尽可能多地消耗桥塔的振动能量，直到桥塔振动能量被耗尽为止，不会存在振动残余。当桥塔振动强度较高时，质量块3与外壳的相对位移较大，超过初始间距，质量块3两侧的第一粘弹性材料块6交替地与两侧第二粘弹性材料块7发生碰撞，此时表现为双面碰撞耗能，这样可以尽可能快地消耗振动能量，迅速消耗初始激励作用下的振动，减少桥塔处于大变形状态的时间，增大结构整体的安全性和使用寿命。以上两种减振模式随着激励水平的不同自动切换，从而保证桥塔在任意激励水平下都能得到较好地控制。

优选地，滑孔5为方形孔，滑杆4为方形杆，滑杆4的上下两个侧面上分别等距设置有第一转动轴14。能够将滑杆4与滑孔5上下两个侧面转为滚动摩擦，大大减小两者间摩擦力。并且，位于最外侧的两个滑杆4左右两个侧面上设置有分别等距设置有第二转动轴16。能够将最外侧的两个滑杆4与滑孔5左右两个侧面转为滚动摩擦，大大减小两者间摩擦力。同时在位于最外侧的两个滑杆4上的第二转动轴16定位下，中部的滑杆4左右两侧与滑孔5左右两侧壁不接触。尽可能降低摩擦力对质量块3惯性力的损耗，提高减振效率。

优选地，滑杆4左右两侧面上对应第一转动轴14的位置分别开有滑槽15，第一转动轴14两侧支架滑动安装在第一滑槽15上。并且，位于最外侧的两个滑杆4上下两侧面上对应第二转动轴16的位置分别开有第二滑槽17，第二转动轴16两侧支架滑动安装在第二滑槽17上。使得第一转动轴14和第二转动轴16在工作时具备一定的运动空间，保障滑杆滑动导向过程的稳定性，减少刚性结构易产生断裂造成卡阻的情况。

优选地，第二转动轴16设置的数量少于第一转动轴14。第一转动轴14设置较多的个数，用于分散承担质量块3的重力，将其传递给支撑杆。第一转动轴14设置的数量较少，在实现滚动摩擦的同时尽可能减少第二转动轴16与滑孔5侧壁的接触面积，进而减少摩擦力。同时，套孔13内径大于导杆9的直径，套孔13内壁不与导杆9表面相接触，最大程度减少对质量块3滑移运动的干涉。最大程度的降低质量块3惯性力损耗

优选地，外壳顶部设置有可以打开的顶盖12。便于维修检查和安装。

本实用新型还具备结构简单、安装方便、设计更为美观等特点。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种适用于高柔结构减振的新型碰撞型阻尼器，其特征在于：包括外壳及滑动安装于外壳内部的质量块（3），外壳包括底座（1）和侧板（2），质量块（3）中部等距开有贯穿两侧面的滑孔（5），外壳上的两个位置相对侧板（2）之间对应滑孔（5）等距设置有滑杆（4），质量块（3）通过滑孔（5）滑动安装在滑杆（4）上，质量块（3）在开有滑孔（5）的两个侧面上分别等距设置有第一粘弹性材料块（6），对应第一粘弹性材料块（6）的位置在两侧的侧板（2）上分别等距设置有第二粘弹性材料块（7），第一粘弹性材料块（6）和第二粘弹性材料块（7）均设置为半球型，质量块（3）在未开滑孔（5）的两个侧面上分别设置有耳板（8），耳板（8）上开有套孔（13），套孔（13）分别套设在导杆（9）上，耳板（8）两侧的导杆（9）杆身上分别套设第一压簧（10）和第二压簧（11），第一压簧（10）与第二压簧（11）的初始原长不同，在第一压簧（10）与第二压簧（11）处于原长状态时，一侧的第一粘弹性材料块（6）与同侧的第二粘弹性材料块（7）表面相接触且没有相互作用力。

2.根据权利要求1所述的一种适用于高柔结构减振的新型碰撞型阻尼器，其特征在于：滑孔（5）为方形孔，滑杆（4）为方形杆，滑杆（4）的上下两个侧面上分别等距设置有第一转动轴（14）。

3.根据权利要求1所述的一种适用于高柔结构减振的新型碰撞型阻尼器，其特征在于：滑杆（4）左右两侧面上对应第一转动轴（14）的位置分别开有滑槽（15），第一转动轴（14）两侧支架滑动安装在第一滑槽（15）上。

4.根据权利要求1所述的一种适用于高柔结构减振的新型碰撞型阻尼器，其特征在于：位于最外侧的两个滑杆（4）左右两个侧面上设置有分别等距设置有第二转动轴（16）。

5.根据权利要求4所述的一种适用于高柔结构减振的新型碰撞型阻尼器，其特征在于：位于最外侧的两个滑杆（4）上下两侧面上对应第二转动轴（16）的位置分别开有第二滑槽（17），第二转动轴（16）两侧支架滑动安装在第二滑槽（17）上。

6.根据权利要求5所述的一种适用于高柔结构减振的新型碰撞型阻尼器，其特征在于：第二转动轴（16）设置的数量少于第一转动轴（14）。

7.根据权利要求1所述的一种适用于高柔结构减振的新型碰撞型阻尼器，其特征在于：套孔（13）内径大于导杆（9）的直径，套孔（13）内壁不与导杆（9）表面相接触。

8.根据权利要求1所述的一种适用于高柔结构减振的新型碰撞型阻尼器，其特征在于：外壳顶部设置有可以打开的顶盖（12）。

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