结合碰撞阻尼的箱式调谐颗粒质量阻尼装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了结合碰撞阻尼的箱式调谐颗粒质量阻尼装置，涉及阻尼减振技术领域。箱式调谐颗粒质量阻尼装置,包括设置在外壳中的质量块组件、弹簧和阻尼箱；所述质量块组件至少包括颗粒质量块；还包括碰撞阻尼支架,碰撞阻尼支架安装于质量块组件的振动行程上能够对质量块组件的振动进行水平限位，所述碰撞阻尼支架包括支架和粘弹性材料层，所述粘弹性材料层安装在支架内侧并在外壳中竖向设置以接收质量块组件的碰撞。本发明专利技术利用颗粒阻尼器和调谐质量阻尼器的优点，并通过阻尼箱和碰撞阻尼支架作为阻尼系统，阻尼箱初始启动力小，混合耗能机制加强了减振耗能效果，减振频带宽，结构紧凑，空间利用率高。

【技术实现步骤摘要】
结合碰撞阻尼的箱式调谐颗粒质量阻尼装置
本专利技术涉及阻尼减振
，尤其涉及一种结合碰撞阻尼的箱式调谐颗粒质量阻尼装置。
技术介绍
对于通信塔结构，为了适应越来越多的设备种类和数量，风荷载的常规解决方式一方面是增加塔桅结构数量或加大单个塔主体结构外观及钢材用量，另一方面是设置各种结构减振措施。结构减振控制措施按控制方式不同，可分为主动控制、半主动控制、被动控制及混合控制。主动控制需要通过传感器监测参数计算出最优控制力，由作动器直接输出至被控结构，但其技术复杂，造价昂贵，维护要求高。半主动控制去除了需要外部大功率供电的作动器，根据传感器参数反馈，仅需微小电流的控制器对阻尼或刚度参数小范围调整，使阻尼器参数处于最优状态，但其仍然需要复杂的控制算法计算。混合控制是近年来发展的将主动与被动控制相结合的新型控制技术，可发挥被动控制与主动控制各自优点，但二者的协同与辅助控制组合方式尚不成熟。被动控制是当前发展较为成熟的结构减振技术，其主要通过合理的阻尼器参数设计与安装位置分布，达到控制工程结构有害振动响应的目的。被动控制中，调谐质量阻尼器(TunedMassDamper，简称TMD)是一种常用的减振装置，是在高耸塔顶部或上部某位置上加上惯性质量，并配以弹簧和阻尼器与主体结构(高耸塔)相连。调谐质量阻尼器的振动频率接近主结构的频率，控制策略为应用子结构与主结构控制振型共振达到动力吸振的目的，应用阻尼结构不断消耗主结构和子结构的能量来降低主结构的动力响应。TMD从部件组成上通常分为刚度系统、质量系统和阻尼系统三大部分，这几部分通过不同组合方式可组成不同类型的阻尼装置：刚度系统种类较多，质量系统可分为固体和液体两大类，阻尼系统可分为杆式阻尼器、阻尼箱、电涡流阻尼器三大类。然而，现有TMD的减振频带窄，耗能能力有限，且往往需要占用较大空间以匹配质量系统的运动。颗粒阻尼器技术是近年来应用于土木工程振动控制领域的新型阻尼器，其作为一种调谐质量、耗能减振控制技术，具有对原系统改动小、附加质量小、减振频带宽、多维控制能力好等优点。然而，颗粒阻尼器中，阻尼颗粒起振后发生的颗粒与颗粒间、颗粒与腔体间的碰撞多为弹性碰撞，碰撞耗散结构能量的能力有限。因此，亟需提供一种能够克服TMD减振频带过窄和颗粒阻尼器效果不稳定的、耗能能力强、空间利用率高的新型调谐颗粒阻尼器。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：克服现有技术的不足，提供了一种结合碰撞阻尼的箱式调谐颗粒质量阻尼装置。本专利技术利用颗粒阻尼器和调谐质量阻尼器的优点，并通过阻尼箱和碰撞阻尼支架作为阻尼系统，阻尼箱初始启动力小，混合耗能机制加强了减震耗能效果，增大了减振频带，结构更为紧凑，空间利用率高。为实现上述目标，本专利技术提供了如下技术方案：一种结合碰撞阻尼的箱式调谐颗粒质量阻尼装置，包括外壳，以及设置在外壳中的质量块组件、弹簧和阻尼箱；所述质量块组件至少包括颗粒质量块，所述颗粒质量块包括由壳体形成的空腔，空腔内填充有颗粒群，通过颗粒群自身之间以及颗粒群与壳体之间的摩擦和/或碰撞消耗振动能量；质量块组件通过滑轮作为下部支撑安装在外壳中，使得质量块组件能够在平面内任意方向进行振动；所述弹簧水平设置在质量块组件与外壳之间用于提供水平刚度；所述阻尼箱的一端连接在外壳上，另一端连接在质量块组件上，在质量块组件振动时阻尼箱产生阻尼力；以及安装于质量块组件的振动行程上能够对质量块组件的振动进行水平限位的碰撞阻尼支架，所述碰撞阻尼支架包括支架和粘弹性材料层，所述粘弹性材料层安装在支架内侧并在外壳中竖向设置以接收质量块组件的碰撞。进一步，所述质量块组件还包括固定质量块，将前述颗粒质量块固定安装在固定质量块的上部和/或下部，所述颗粒质量块的重量与质量块组件的总重量的重量比为5％-90％。进一步，阻尼箱包括装有粘滞体的箱体和插入在粘滞体中的上部构件，所述箱体下部安装在质量块组件上，上部构件的下端插入到粘滞体中，上部构件的上端与外壳连接，振动时上部构件在箱体中的粘滞体中运动产生阻尼力。进一步，所述上部构件为立杆，插入在粘滞体中的立杆为一个或多个；采用多立杆时，对应于多个立杆在箱体中设置有多个分格，每个立杆插入到装有粘滞体的分格中。进一步，所述颗粒质量块的重量与质量块组件的总重量的重量比为20％-30％，所述碰撞阻尼支架安装位置位于质量块组件的振动行程的1/4-1/2位置处。进一步，所述碰撞阻尼支架距离质量块组件的水平距离为20-100mm，所述粘弹性材料层的厚度为3-10mm。进一步，所述颗粒质量块的壳体形成的空腔内设置有隔板以将空腔分隔成多个子腔，子腔中填充有颗粒群，通过颗粒群与隔板之间的摩擦和/或碰撞消耗振动能量。进一步，所述颗粒群由多个1-60mm的不等直径的球体组成；所述球体为钢制球体、铅制球体、铝制球体、陶瓷球体、玻璃球体、塑料球体和合金球体中的一种或多种混合构成。进一步，所述弹簧在同一水平面上布置有多个，多个弹簧采用对称或非对称方式安装在质量块周围。进一步，所述固定质量块为钢材、铅块、混凝土、灌浆料和液体中的一种或多种混合构成。本专利技术由于采用以上技术方案，与现有技术相比，作为举例，具有以下的优点和积极效果：1)混合利用颗粒阻尼器和调谐质量阻尼器的优点，颗粒质量块部分内部的颗粒群与外壳内部、隔板之间以及颗粒群之间进行摩擦、碰撞，大量消耗振动能量，可有效减小外界激励引起的结构响应。同时，将碰撞阻尼支架作为阻尼系统的一部分形成碰撞阻尼，防碰撞支架上的粘弹性材料通过与质量块组件整体的碰撞消耗能量，减小结构响应。混合耗能机制加强了减震耗能效果，增大了减振频带。2)碰撞阻尼支架的设置，使得整个阻尼装置的结构更为紧凑，显著提高了空间利用率高。3)可通过调节质量块大小或更换弹簧来调节整个阻尼装置的刚度和频率。4)阻尼箱可采用开放性布置，解决了内部热量不易耗散的问题。附图说明图1为本专利技术实施例提供的箱式调谐颗粒质量阻尼装置的结构示意图一。图2为本专利技术实施例提供的箱式调谐颗粒质量阻尼装置的结构示意图二。图3为本专利技术实施例提供的阻尼装置在建筑上的安装示意图。图4为本专利技术实施例提供的质量块组件的结构示意图。图5为本专利技术实施例提供的碰撞阻尼支架的安装位置示意图。图6为本专利技术实施例提供的碰撞阻尼支架的结构示意图。图7为本专利技术实施例提供的碰撞阻尼支架和弹簧的平面布置图。图8为本专利技术实施例提供的弹簧的安装位置示意图一。图9为本专利技术实施例提供的弹簧的安装位置示意图二。图10为本专利技术实施例提供的阻尼箱的结构示意图。图11为本专利技术实施例提供的多立杆阻尼箱的立体结构示意图。附图标记说明：阻尼装置100；外壳110；质量块组件120，颗粒质量块121，壳体121a，空腔121b，颗粒群121c，隔板121d，固定质量块122；滑轮130；弹簧140；<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结合碰撞阻尼的箱式调谐颗粒质量阻尼装置，包括外壳，以及设置在外壳中的质量块组件、弹簧和阻尼箱，其特征在于：/n所述质量块组件至少包括颗粒质量块，所述颗粒质量块包括由壳体形成的空腔，空腔内填充有颗粒群，通过颗粒群自身之间以及颗粒群与壳体之间的摩擦和/或碰撞消耗振动能量；质量块组件通过滑轮作为下部支撑安装在外壳中，使得质量块组件能够在平面内任意方向进行振动；所述弹簧水平设置在质量块组件与外壳之间用于提供水平刚度；所述阻尼箱的一端连接在外壳上，另一端连接在质量块组件上，在质量块组件振动时阻尼箱产生阻尼力；/n以及安装于质量块组件的振动行程上能够对质量块组件的振动进行水平限位的碰撞阻尼支架，所述碰撞阻尼支架包括支架和粘弹性材料层，所述粘弹性材料层安装在支架内侧并在外壳中竖向设置以接收质量块组件的碰撞。/n

【技术特征摘要】
1.一种结合碰撞阻尼的箱式调谐颗粒质量阻尼装置，包括外壳，以及设置在外壳中的质量块组件、弹簧和阻尼箱，其特征在于：
所述质量块组件至少包括颗粒质量块，所述颗粒质量块包括由壳体形成的空腔，空腔内填充有颗粒群，通过颗粒群自身之间以及颗粒群与壳体之间的摩擦和/或碰撞消耗振动能量；质量块组件通过滑轮作为下部支撑安装在外壳中，使得质量块组件能够在平面内任意方向进行振动；所述弹簧水平设置在质量块组件与外壳之间用于提供水平刚度；所述阻尼箱的一端连接在外壳上，另一端连接在质量块组件上，在质量块组件振动时阻尼箱产生阻尼力；
以及安装于质量块组件的振动行程上能够对质量块组件的振动进行水平限位的碰撞阻尼支架，所述碰撞阻尼支架包括支架和粘弹性材料层，所述粘弹性材料层安装在支架内侧并在外壳中竖向设置以接收质量块组件的碰撞。


2.根据权利要求1所述的箱式调谐颗粒质量阻尼装置，其特征在于：所述质量块组件还包括固定质量块，将前述颗粒质量块固定安装在固定质量块的上部和/或下部，所述颗粒质量块的重量与质量块组件的总重量的重量比为5％-90％。


3.根据权利要求2所述的箱式调谐颗粒质量阻尼装置，其特征在于：阻尼箱包括装有粘滞体的箱体和插入在粘滞体中的上部构件，所述箱体下部安装在质量块组件上，上部构件的下端插入到粘滞体中，上部构件的上端与外壳连接，振动时上部构件在箱体中的粘滞体中运动产生阻尼力。


4.根据权利要求3所述的箱式调谐颗粒质量阻尼装置，其特征在于：所述上部构...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新娣，闵志华，刘卓，邹小亮，朱正正，徐司，杨雪阳，严俊，
申请(专利权)人：安徽建顾减隔震科技有限公司，无锡建顾减隔震科技有限公司，上海佑铁轨道科技有限公司，南通建顾减震科技有限公司，江西建顾减隔震科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34