一种套筒式调谐质量阻尼器及其设计参数确定方法技术

本发明专利技术涉及减振技术领域，具体涉及一种套筒式调谐质量阻尼器及其设计参数确定方法。该套筒式调谐质量阻尼器包括：多根预弯弹性元件、至少两块质量块以及两组夹持元件。其中，多根预弯弹性元件用于间隔设置在待调细长元件的周向方向上，且所述预弯弹性元件的弯曲部向所述待调元件的外侧拱起；至少两块质量块周向间隔设置在所述弯曲部的外侧；两组夹持元件用于套设在所述待调细长元件上，并分别位于所述预弯弹性元件的两端，以夹持所述预弯弹性元件。能够解决现有技术中调谐质量阻尼器只能控制一个方向及一个频率的振动，结构较大影响美观的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种套筒式调谐质量阻尼器及其设计参数确定方法
本专利技术涉及减振
，具体涉及一种套筒式调谐质量阻尼器及其设计参数确定方法。
技术介绍
随着新材料及新技术的应用，现代工程结构中的一些关键细部构件的长细比也进一步变大，如大跨度及超大跨度拱桥的吊杆、斜拉桥的斜拉索、悬索桥吊索等。这些细部构件长细比大、质量轻、阻尼比小，致使其在动荷载作用下易发生多种有害振动，从而使构件在短时间内受到损坏，使其难于满足结构的安全性、舒适性和实用性的要求。与水平杆件相比，直立杆件可能发生0°～360°之间振动，更要加以特别的注意。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。但针对细长构件的振动控制，传统TMD一般只能控制一个频率及一个方向的振动，对振动控制有一定的局限性，且尺寸相对较大，对结构外观影响较大，实际工程难以使用。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种套筒式调谐质量阻尼器及其设计参数确定方法，能够解决现有技术中调谐质量阻尼器只能控制一个方向及一个频率的振动，结构较大影响美观的问题。为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一方面，本专利技术提供一种套筒式调谐质量阻尼器，包括：多根预弯弹性元件，其用于间隔设置在待调细长元件的周向方向上，且所述预弯弹性元件的弯曲部向所述待调元件的外侧拱起；至少两块质量块，其周向间隔设置在所述弯曲部的外侧；两组夹持元件，其用于套设在所述待调细长元件上，并分别位于所述预弯弹性元件的两端，以夹持所述预弯弹性元件。在一些可选的方案中，所述夹持元件包括：阻尼元件，所述阻尼元件包括两层橡胶垫圈，其用于套设在所述待调细长元件外侧，并夹持所述预弯弹性元件；夹具，其套设在所述阻尼元件的外侧，并与将所述阻尼元件固定在所述待调细长元件上。在一些可选的方案中，还包括与所述质量块对应的压条，所述压条设置在所述预弯弹性元件内侧，用于与所述质量块配合并通过螺栓连接夹持所述预弯弹性元件。在一些可选的方案中，所述质量块和压条之间的预弯弹性元件两侧分别还设有一层阻尼垫片，一层所述阻尼垫片设置在所述预弯弹性元件与质量块之间，另一层设置所述预弯弹性元件与压条之间。在一些可选的方案中，所述预弯弹性元件为弹簧钢丝，所述质量块为圆弧形质量块。在一些可选的方案中，各个所述圆弧形质量块根据控制频率设计为不同质量。在一些可选的方案中，所述预弯弹性元件为弹簧钢片，所述质量块为板形质量块。在一些可选的方案中，各个所述板形质量块根据控制频率设计为不同质量。另一方面，本专利技术还提供一种套筒式调谐质量阻尼器的参数设计方法，包括以下步骤：根据待调细长元件的控制需求，确定阻尼器的控制频率；根据阻尼器的控制频率，确定预弯弹性元件的刚度和质量块的质量。在一些可选的方案中，所述的根据阻尼器的控制频率，确定预弯弹性元件的刚度和质量块的质量，具体包括：根据公式确定预弯弹性元件的刚度K和质量块的质量M，其中，l为预弯弹性元件的长度，I为预弯弹性元件的抗弯刚度，n为预弯弹性元件的根数，f为阻尼器的控制频率，E为预弯弹性元件的弹性模量。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：在使用该套筒式调谐质量阻尼器时，多根预弯弹性元件间隔设置在待调细长元件的周向方向上，并将至少两块质量块周向间隔设置在弯弹性元件的弯曲部外侧，并通过两组夹持元件将预弯弹性元件的两端夹持在待调细长元件上。当待调细长元件发生振动时，阻尼器通过预弯的预弯弹性元件提供刚度支撑，通过调整预弯弹性元件的截面尺寸、长度与数量调整阻尼器刚度，与质量块配合达到调谐减振的功能，通过预弯弹性元件与夹持元件间的摩擦提供阻尼，无需外设专门的阻尼装置。所有的质量块可基本周向包围待调细长元件，以实现控制结构平面内0°～360°的振动。附图说明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。图1为本专利技术实施例中套筒式调谐质量阻尼器的结构示意图；图2为本专利技术实施例中套筒式调谐质量阻尼器的工作原理示意图；图3为本专利技术实施例中套筒式调谐质量阻尼器的应用示意图；图4为本专利技术实施例中方形套筒式调谐质量阻尼器的结构示意图；图5为本专利技术实施例中另一种方形套筒式调谐质量阻尼器的截面示意图。图中：1、预弯弹性元件；11、弯曲部；2、质量块；3、待调细长元件；4、夹持元件；41、阻尼元件；42、夹具；5、压条；6、螺栓；7、阻尼垫片。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。以下结合附图对本专利技术的实施例作进一步详细说明。如图1所示，图1中的A图为套筒式调谐质量阻尼器的径向视图，图1中的B图为套筒式调谐质量阻尼器的轴向视图。一方面，本专利技术提供一种套筒式调谐质量阻尼器包括：多根预弯弹性元件1、至少两块质量块2和两组夹持元件4。其中，多根预弯弹性元件1用于间隔设置在待调细长元件3的周向方向上，且预弯弹性元件1的弯曲部11向待调细长元件3的外侧拱起；至少两块质量块2周向间隔设置在弯曲部11的外侧；两组夹持元件4用于套设在待调细长元件3上，并分别位于预弯弹性元件1的两端，以夹持预弯弹性元件1。在使用该套筒式调谐质量阻尼器时，多根预弯弹性元件1间隔设置在待调细长元件3的周向方向上，并将至少两块质量块2周向间隔设置在预弯弹性元件1的弯曲部11外侧，并通过两组夹持元件4将预弯弹性元件1的两端夹持在待调细长元件3上。当待调细长元件3发生振动时，阻尼器通过预弯的预弯弹性元件1提供刚度支撑，通过调整预弯弹性元件1的截面尺寸、长度与数量调整阻尼器刚度，与质量块2配合达到调谐减振的功能，通过预弯弹性元件1与夹持元件4间的摩擦提供阻尼，无需外设专门的阻尼装置。本例中，所有的质量块2可基本周向包围待调细长元件3，以实现控制结构平面内0°～360°的振动。例如，当待调细长元件3为圆弧形时，质量块2可以为两块圆弧形的半环，多根预弯弹性元件1间隔设置在待调细长元件3的周向方向上，在于半环的质量块2连接，该套筒式调谐质量阻尼器可以控制结构平面内0°～360°的振动。如图3所示，本实施例中，该套筒式调谐质量阻尼器特别适用于细长待调构件的振动控制，如斜拉桥斜拉索、悬索桥吊索、拱桥吊杆、灯柱、超长输电线路、高速铁路接触网等，阻尼器紧贴结构表面，安装方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种套筒式调谐质量阻尼器，其特征在于，包括：/n多根预弯弹性元件(1)，其用于间隔设置在待调细长元件(3)的周向方向上，且所述预弯弹性元件(1)的弯曲部(11)向所述待调细长元件(3)的外侧拱起；/n至少两块质量块(2)，其周向间隔设置在所述弯曲部(11)的外侧；/n两组夹持元件(4)，其用于套设在所述待调细长元件(3)上，并分别位于所述预弯弹性元件(1)的两端，以夹持所述预弯弹性元件(1)。/n

【技术特征摘要】
1.一种套筒式调谐质量阻尼器，其特征在于，包括：
多根预弯弹性元件(1)，其用于间隔设置在待调细长元件(3)的周向方向上，且所述预弯弹性元件(1)的弯曲部(11)向所述待调细长元件(3)的外侧拱起；
至少两块质量块(2)，其周向间隔设置在所述弯曲部(11)的外侧；
两组夹持元件(4)，其用于套设在所述待调细长元件(3)上，并分别位于所述预弯弹性元件(1)的两端，以夹持所述预弯弹性元件(1)。


2.如权利要求1所述的套筒式调谐质量阻尼器，其特征在于，所述夹持元件(4)包括：
阻尼元件(41)，所述阻尼元件(41)包括两层橡胶垫圈，其用于套设在所述待调细长元件(3)外侧，并夹持所述预弯弹性元件(1)；
夹具(42)，其套设在所述阻尼元件(41)的外侧，并与将所述阻尼元件(41)固定在所述待调细长元件(3)上。


3.如权利要求1所述的套筒式调谐质量阻尼器，其特征在于，还包括与所述质量块(2)对应的压条(5)，所述压条(5)设置在所述预弯弹性元件(1)内侧，用于与所述质量块(2)配合并通过螺栓(6)连接夹持所述预弯弹性元件(1)。


4.如权利要求3所述的套筒式调谐质量阻尼器，其特征在于，所述质量块(2)和压条(5)之间的预弯弹性元件(1)两侧分别还设有一层阻尼垫片(7)，一层所述阻尼垫片(7)设置在所述预弯弹性元件(1)与质量块(2)之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴肖波，汪正兴，王波，王泽豪，荆国强，李力，盛能军，王翔，汤李，李东超，马长飞，赵海威，尹琪，刘鹏飞，戴青年，肖龙，
申请(专利权)人：中铁大桥局集团有限公司，中铁大桥科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42