一种自适应变刚度调谐质量阻尼器制造技术

本申请涉及一种自适应变刚度调谐质量阻尼器，涉及工程结构减振技术领域，其包括壳体、质量块、阻尼机构、调节装置和锁止机构，壳体用于与工程结构连接，且其内具有收容空间；质量块位于收容空间内，且其上连接有弹簧；阻尼机构组设于收容空间内；调节装置一端组设于壳体上，另一端与弹簧活动连接；锁止机构与调节装置连接，并卡持于弹簧上；以及，调节装置用于旋转，带动锁止机构在弹簧上沿靠近或远离质量块的方向移动，以改变锁止机构卡持在弹簧上的位置，并改变弹簧的有效圈数。从而达到改变调谐质量阻尼器的振动频率的目的。质量阻尼器的振动频率的目的。质量阻尼器的振动频率的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应变刚度调谐质量阻尼器


[0001]本申请涉及工程结构减振
，特别涉及一种自适应变刚度调谐质量阻尼器。

技术介绍

[0002]随着社会经济的快速发展，工程结构正朝着高耸、大跨、轻质和高强的方向发展，结构刚度和阻尼相对较小，在动荷载作用下结构动力反应不断增大，使其难于满足结构的安全性、舒适性和实用性的要求。调谐质量阻尼器(TMD)一般由质量块、弹簧和阻尼器组成，由于其结构简单、使用方便、成本低等优点，广泛应用于工程结构振动控制。
[0003]TMD通常只有在激励振动包含一个主要频率分量的情况下或者很窄的频率带情况下才能起到良好的效果，然而对于随机激励的多自由度系统来说，单纯应用TMD要达到减振的目的，会是复杂和困难的。一般的调谐质量阻尼器采用离散化的设计，针对某一价固有频率或者较窄频率范围设计的TMD具有很好的减振效果。然而当激励在一个较宽的频率范围的时候，TMD的减振效果显降低。TMD系统对工程结构振动反应控制的关键是将TMD系统的自振频率调谐到工程结构的自振频率上。
[0004]但是，随着时间的推移，工程结构的一些性能会发生变化，工程结构的自振频率也会随之发生改变，从而降低了TMD系统对结构的控制作用。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供一种自适应变刚度调谐质量阻尼器，以解决相关技术中调谐质量阻尼器的振动频率无法自适应随工程结构的振动频率的改变而改变，具有较大局限性的问题。
[0006]第一方面，提供了一种自适应变刚度调谐质量阻尼器，其包括：
[0007]壳体，其用于与工程结构连接，且其内具有收容空间；
[0008]质量块，其位于所述收容空间内，且其上连接有弹簧；
[0009]阻尼机构，其组设于所述收容空间内；
[0010]调节装置，其一端组设于所述壳体上，另一端与所述弹簧活动连接；
[0011]锁止机构，其与所述调节装置连接，并卡持于所述弹簧上；以及，
[0012]所述调节装置用于旋转，带动所述锁止机构在所述弹簧上沿靠近或远离所述质量块的方向移动，以改变所述锁止机构卡持在所述弹簧上的位置，并改变所述弹簧的有效圈数。
[0013]一些实施例中，所述锁止机构为杆件，所述调节装置包括：
[0014]螺母，其固定于所述壳体上；
[0015]螺栓，其一端螺接于所述螺母上，另一端与所述杆件连接，并伸入所述弹簧内；所述杆件的两端分别伸出所述弹簧的两个相邻的节距外；
[0016]调节器，其与所述螺栓远离所述杆件的一端连接，并用于通过驱动所述螺栓带动
所述杆件旋转，以改变所述杆件卡持在所述弹簧上的位置。
[0017]一些实施例中，所述杆件倾斜设置，且所述杆件的倾斜角与所述弹簧的螺旋倾角大致相等。
[0018]一些实施例中：
[0019]所述锁止机构包括两个卡勾，两个所述卡勾的长度不相等；
[0020]所述壳体上开设有螺纹孔；所述调节装置包括：
[0021]套筒，其一端螺接于所述螺纹孔内，另一端套设于所述弹簧外；两个所述卡勾沿所述套筒外圆周方向间隔设置，且两个所述卡勾分别卡持于所述弹簧的两个相邻的节距内；
[0022]调节器，其与所述套筒连接，并用于通过驱动所述套筒带动所述卡勾旋转，以改变所述卡勾卡持在所述弹簧上的位置。
[0023]一些实施例中，所述卡勾呈L型，所述卡勾的一端与所述套筒连接，另一端伸入所述弹簧的内，以卡持所述弹簧。
[0024]一些实施例中，该自适应变刚度调谐质量阻尼器还包括控制装置，所述控制装置与所述调节装置连接，所述控制装置用于根据所述工程结构的振动频率，获取所述弹簧的有效圈数，并控制所述调节装置将所述弹簧的圈数调整至所述有效圈数，以使所述质量块与所述工程结构达到共振。
[0025]一些实施例中，采用如下公式计算所述弹簧的有效圈数n：
[0026][0027][0028][0029]式中：f为所述工程结构的振动频率；K为所述弹簧的刚度；m为所述质量块的质量；G为所述弹簧的切变模量；d为所述弹簧的弹簧丝的直径；D为所述弹簧的最大外径。
[0030]一些实施例中：
[0031]该自适应变刚度调谐质量阻尼器还包括检测装置，所述检测装置设于所述质量块上，并用于检测所述质量块的振动频率；
[0032]所述控制装置与所述检测装置连接，并用于将所述质量块的振动频率与所述工程结构的振动频率进行比较，判断所述质量块与所述工程结构是否达到共振，并控制所述调节装置执行相应的动作。
[0033]一些实施例中，所述阻尼机构为阻尼液，所述阻尼液填充于所述收容空间内。
[0034]一些实施例中，所述阻尼机构为粘滞阻尼器或电涡流阻尼器，且所述阻尼机构的两端分别与所述质量块和所述壳体相连。
[0035]本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：在减振过程中，由于工程结构的振动频率会产生变化，因此需要改变调谐质量阻尼器的振动频率，以适应工程结构的振动，本申请实施例的调谐质量阻尼器通过改变弹簧的有效圈数来改变弹簧的刚度，根据调谐质量阻尼器的振动频率的计算公式可知，调谐质量阻尼器的振动频率与质量块的质量和弹簧的刚度有关，而弹簧的刚度与弹簧的有效圈数有关，因此可以通过改变弹簧的有效圈数改变
弹簧的刚度，从而达到改变调谐质量阻尼器的振动频率的目的。
[0036]本申请实施例提供了一种自适应变刚度调谐质量阻尼器，由于本申请实施例的调谐质量阻尼器通过增设调节装置和锁止机构，将调节装置和锁止机构连接，并使锁止机构卡持在弹簧上，而且调节装置可以通过旋转，带动锁止机构旋转，并在弹簧上沿靠近或远离质量块的方向移动，从而改变锁止机构卡持在弹簧上的位置，从锁止机构卡持在弹簧的位置，到弹簧与质量块连接的位置之间的弹簧的圈数为弹簧的有效圈数，这部分弹簧扔具有弹性，能随着质量块被拉伸或压缩，而被锁止机构和调节装置锁止的部分弹簧失去弹性，无法再被拉伸或压缩，那么这部分弹簧是无效的，因此，本申请实施例通过改变调节装置的旋转方向以及圈数，可以改变锁止机构卡持在弹簧上的位置，从而改变弹簧的有效圈数，以实现改变调谐质量阻尼器的振动频率的目的。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0038]图1为本申请实施例提供的自适应变刚度调谐质量阻尼器结构示意图(竖直振动)；
[0039]图2为本申请实施例提供的第一种方式的锁止机构7的结构示意图；
[0040]图3为本申请实施例提供的第二种方式的锁止机构7的结构示意图；
[0041]图4为本申请实施例提供的阻尼机构为阻尼液时的结构示意图；
[0042]图5为本申请实施例提供的阻尼机构为粘滞阻尼器或电涡流阻尼器时的结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应变刚度调谐质量阻尼器，其特征在于，其包括：壳体(1)，其用于与工程结构连接，且其内具有收容空间(10)；质量块(2)，其位于所述收容空间(10)内，且其上连接有弹簧(3)；阻尼机构(5)，其组设于所述收容空间(10)内；调节装置(4)，其一端组设于所述壳体(1)上，另一端与所述弹簧(3)活动连接；锁止机构(7)，其与所述调节装置(4)连接，并卡持于所述弹簧(3)上；以及，所述调节装置(4)用于旋转，带动所述锁止机构(7)在所述弹簧(3)上沿靠近或远离所述质量块(2)的方向移动，以改变所述锁止机构(7)卡持在所述弹簧(3)上的位置，并改变所述弹簧(3)的有效圈数。2.如权利要求1所述的自适应变刚度调谐质量阻尼器，其特征在于，所述锁止机构(7)为杆件(70)，所述调节装置(4)包括：螺母(40)，其固定于所述壳体(1)上；螺栓(41)，其一端螺接于所述螺母(40)上，另一端与所述杆件(70)连接，并伸入所述弹簧(3)内；所述杆件(70)的两端分别伸出所述弹簧(3)的两个相邻的节距外；调节器(43)，其与所述螺栓(41)远离所述杆件(70)的一端连接，并用于通过驱动所述螺栓(41)带动所述杆件(70)旋转，以改变所述杆件(70)卡持在所述弹簧(3)上的位置。3.如权利要求2所述的自适应变刚度调谐质量阻尼器，其特征在于，所述杆件(70)倾斜设置，且所述杆件(70)的倾斜角与所述弹簧(3)的螺旋倾角大致相等。4.如权利要求1所述的自适应变刚度调谐质量阻尼器，其特征在于：所述锁止机构(7)包括两个卡勾(71)，两个所述卡勾(71)的长度不相等；所述壳体(1)上开设有螺纹孔；所述调节装置(4)包括：套筒(44)，其一端螺接于所述螺纹孔内，另一端套设于所述弹簧(3)外；两个所述卡勾(71)沿所述套筒(44)外圆周方向间隔设置，且两个所述卡勾(71)分别卡持于所述弹簧(3)的两个相邻的节距内；调节器，其与所述套筒(44)连接，并用...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟继卫，吴肖波，汪正兴，荆国强，王翔，王波，马长飞，刘鹏飞，李亚敏，李力，戴青年，肖龙，王梓宇，
申请(专利权)人：中铁大桥科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：