一种倒置轨道型离合惯容质量阻尼器制造技术

本发明专利技术提供了一种倒置轨道型离合惯容质量阻尼器，包括：底座、滚动件、轨道件、惯容装置及轨道固定平台；滚动件可转动安装于底座上，并通过离合器与主动锥齿轮转动安装，轨道件设于轨道固定平台底部，其底部设有与滚动件适配相对滚动的倒置轨道，惯容装置包括多级齿轮飞轮组，一级齿轮飞轮组包括从动锥齿轮和一级飞轮，从动锥齿轮转动安装于第一轴杆上，从动锥齿轮与主动锥齿轮适配传动，从动锥齿轮底部与一级飞轮固定连接，带动其绕第一轴杆同步转动。本发明专利技术质量阻尼器利用惯容提供等效质量，大幅减小装置体量，通过离合器控制振动能量传输路径，使振动能量在惯容中被摩擦阻尼消耗，并通过轨道形状设计，改善其对频率和能量变化的敏感性。的敏感性。的敏感性。

【技术实现步骤摘要】
一种倒置轨道型离合惯容质量阻尼器


[0001]本专利技术涉及振动控制、消能减震
，尤其是涉及一种倒置轨道型离合惯容质量阻尼器。

技术介绍

[0002]为保证工程结构在极端荷载(如风荷载、地震等)作用下的安全性，结构控制技术应运而生。结构控制技术是通过在主体结构上附加控制装置或改变主体结构特性(如改变结构刚度、阻尼等)等方法以减小结构振动和加快能量消耗的技术。
[0003]其中，调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper，简称TMD)是一种附加于主体结构上的结构控制装置。TMD由附加质量、弹簧部件和阻尼部件组成，附加质量通过弹簧部件和阻尼部件与主体结构相连接。TMD一般置于主体结构振动较大处(如楼房结构的顶部)，附加质量相对主体结构质量较小，当TMD的自振频率与主体结构主要自振频率相调谐时，两者形成共振机制，TMD剧烈振动，通过自身阻尼消耗能量，使主体结构的振动迅速减小。通常情况下，先确定TMD附加质量的大小，再通过调节弹簧部件的刚度达到所需自振频率。其广泛应用于高层高耸结构，用于减小结构在风荷载作用下的响应，以达到提高结构安全性和舒适度的目的，除直接使用弹簧类构件外，TMD中弹簧部件还可使用摆锤等实现，二者目的均为提供一定大小的线性刚度，使TMD自振频率达到设计要求。
[0004]TMD属于质量阻尼器，质量越大，减振效果越佳。实际应用中，其不仅占据了大量的空间，影响建筑的使用功能，同时还对主体结构承重构件造成不利影响。另外，TMD中弹簧部件为线性弹簧，因此，当TMD附加质量和弹簧刚度确定后，TMD的自振频率保持不变。然而，当主体结构自振频率发生变化时(如建筑物的质量随使用功能而变化，刚度随建筑物沉降、结构损伤、温度而变化)，TMD与主体结构不再调谐，两者之间无法形成有效的共振机制，TMD的减振性能将大大退化，甚至增大结构响应。此外，TMD工作时发生剧烈振动，振动能量通过TMD阻尼部件消耗，而阻尼部件的耗能方式单一，耗能能力有限，往往不足以消耗振动能量，为保证耗能效率，需额外增设阻尼装置(如粘滞阻尼器)，但增设阻尼器不仅进一步增大了装置体量和安装难度，过大的粘滞阻尼还会阻碍TMD的振动，减弱耗能速率。
[0005]非线性能量阱(Nonlinear Energy Sink，简称NES)是一类与TMD相似的结构控制装置，仍处在基础研究阶段。NES的组成与TMD相似，同样由附加质量、弹簧部件和阻尼部件组成，但NES的弹簧部件为非线性弹簧，即该非线性弹簧产生的恢复力随附加质量的位移发生非线性变化。最常用的NES采用三次方弹簧部件，即所产生的恢复力与NES位移的三次方成正比。与TMD相对的是，NES的刚度随位移而变化，具有连续变化的自振频率，因此可以与众多频率发生共振，解决TMD对频率变化敏感的问题。
[0006]NES装置的组成部件一般包括附加质量、弹簧组、滑轨、固定装置、以及挡板等。附加质量沿滑轨移动，挡板作为安全措施安装在滑轨两端，弹簧组沿与附加质量运动方向相垂直方向与主体结构相连。值得说明的是，为实现NES的三次方力
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位移关系，弹簧组在附加质量静止时(即弹簧组与附加质量运动方向垂直时)保持原长(即未被拉伸)，这种设置使弹
簧组在附加质量运动方向产生近似三次方的恢复力，等同于理论模型中的三次方弹簧。
[0007]NES虽对频率变化不敏感，但对能量变化(荷载大小)极为敏感。当结构受到的荷载很小时，NES振动很小，其对应刚度也很小，即输入能量较小时NES的自振频率较小；相反，当荷载很大时，NES振动很大，其对应的刚度也持续保持在较大的值，即输入能量较大时NES的自振频率较大。在这两种情况下，NES的自振频率与主体结构的自振频率相差较大，难以形成有效的共振机制，造成减振能力退化。
[0008]另外，NES技术仍未解决TMD装置体量较大、耗能方式单一且耗能能力弱的问题。实际上，由于非线性弹簧的实现方式较线性弹簧更为复杂，NES的安装空间甚至大于相同质量的TMD。
[0009]鉴于上述原因，本专利技术提出一种倒置轨道型离合惯容质量阻尼器，以克服上述现有技术中存在的问题。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于提供一种倒置轨道型离合惯容质量阻尼器，该质量阻尼器通过惯容箱增加质量阻尼器的等效质量，大幅减小了装置物理质量和空间需求，通过离合器控制振动能量传输路径，使振动能量在惯容中被摩擦阻尼消耗，且通过设计U型曲面轨道的形状轨迹，可以得到几乎任何形式的恢复力
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位移关系，当质量阻尼器的力
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位移关系同时具备线性和非线性特点时，其对频率和能量变化的敏感性均得到改善。
[0011]本专利技术提供一种倒置轨道型离合惯容质量阻尼器，包括：底座、滚动件、轨道件、轨道固定平台和惯容装置；
[0012]所述轨道件设置于所述轨道固定平台的底部，所述轨道件的底部设置有倒置的U型曲面轨道，所述轨道件的数量至少为三组；
[0013]所述滚动件与所述轨道件数量相同，所述滚动件通过支撑组件与所述底座可转动连接，且各所述滚动件分别与各所述轨道件底部的U型曲面轨道滚动配合，所述滚动件的一端设有通过离合器与其同轴可转动安装的主动锥齿轮，其中，所述滚动件与所述离合器的内圈固定连接，所述主动锥齿轮的端面与所述离合器的外圈固定连接，每组所述离合器的内圈和外圈能且只能沿顺时针方向和逆时针方向之一同步转动，且各组所述离合器的内圈和外圈的同步转动方向不完全相同；
[0014]所述惯容装置包括多级依次啮合传动的齿轮飞轮组，其中，一级齿轮飞轮组包括从动锥齿轮和一级飞轮，所述从动锥齿轮可转动安装于第一轴杆的端部，所述从动锥齿轮与所述主动锥齿轮适配传动，所述从动锥齿轮的底部与所述一级飞轮固定连接，能够带动其绕所述第一轴杆同步转动。
[0015]优选地，所述轨道件和所述滚动件的数量均为四组，所述底座的表面和所述轨道固定平台的底面均呈矩形，所述滚动件和所述轨道件分别呈对称设置于所述底座和所述轨道固定平台的四个角部处，所述轨道件的顶部与所述轨道固定平台的底部一体固定连接，与各个所述滚动件相接的各个所述离合器中，两个所述离合器的内圈和外圈的同步转动方向为顺时针方向，另外两个所述离合器的内圈和外圈的同步转动方向为逆时针方向。
[0016]优选地，所述滚动件为滚轮。
[0017]优选地，所述支撑组件包括一组支撑柱以及架设于其顶部的固定轴，所述支撑柱
与所述底座表面垂直连接，所述固定轴贯穿所述滚动件并与其可转动安装。
[0018]优选地，所述离合器的内圈套装于所述滚动件的一端并与其固定连接，所述主动锥齿轮的端面上设有与所述离合器的外圈适配的环形槽，所述离合器的外圈固定安装于所述环形槽内。
[0019]优选地，所述离合器为棘轮棘爪式离合器，所述外圈的内周面上设有内棘轮结构，所述内圈的外周面上设有至少一个与所述内棘轮结构适配的棘爪。
[0020]优选地，所述离合器为超越离合器，所述外圈的内周面上设有多个间隔布置的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种倒置轨道型离合惯容质量阻尼器，其特征在于，包括：底座、滚动件、轨道件、轨道固定平台和惯容装置；所述轨道件设置于所述轨道固定平台的底部，所述轨道件的底部设置有倒置的U型曲面轨道，所述轨道件的数量至少为三组；所述滚动件与所述轨道件数量相同，所述滚动件通过支撑组件与所述底座可转动连接，且各所述滚动件分别与各所述轨道件底部的U型曲面轨道滚动配合，各个所述滚动件的一端设有通过离合器与其同轴可转动安装的主动锥齿轮，其中，所述滚动件与所述离合器的内圈固定连接，所述主动锥齿轮的端面与所述离合器的外圈固定连接，每组所述离合器的内圈和外圈能且只能沿顺时针方向和逆时针方向之一同步转动，且各组所述离合器的内圈和外圈的同步转动方向不完全相同；所述惯容装置包括多级依次啮合传动的齿轮飞轮组，其中，一级齿轮飞轮组包括从动锥齿轮和一级飞轮，所述从动锥齿轮可转动安装于第一轴杆的端部，所述从动锥齿轮与所述主动锥齿轮适配传动，所述从动锥齿轮的底部与所述一级飞轮固定连接，能够带动其绕所述第一轴杆同步转动。2.根据权利要求1所述的倒置轨道型离合惯容质量阻尼器，其特征在于，所述轨道件和所述滚动件的数量均为四组，所述底座的表面和所述轨道固定平台的底面均呈矩形，所述滚动件和所述轨道件分别呈对称设置于所述底座和所述轨道固定平台的四个角部处，所述轨道件的顶部与所述轨道固定平台的底部一体固定连接，与各个所述滚动件相接的各个所述离合器中，两个所述离合器的内圈和外圈的同步转动方向为顺时针方向，另外两个所述离合器的内圈和外圈的同步转动方向为逆时针方向。3.根据权利要求1或2所述的倒置轨道型离合惯容质量阻尼器，其特征在于，所述滚动件为滚轮。4.根据权利要求3所述的倒置轨道型离合惯容质量阻尼器，其特征在于，所述支撑组件包括一组支撑柱以及架设于其顶部的固定轴，所述支撑柱与所述底座表面垂直连接，所述固定轴贯穿所述滚动件并与其可转动安装。5.根据权利要求1所述的倒置轨道型离合惯容...

【专利技术属性】
技术研发人员：王菁菁，郑雨强，王殿俊，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：