具有力放大机制和负刚度效应的摩擦型减振装置及其安装制造方法及图纸

本发明专利技术涉及结构工程技术领域，尤其是涉及具有力放大机制和负刚度效应的摩擦型减振装置及其安装。本发明专利技术中，当大跨结构发生振动时，振动通过第二连杆传递给第一连杆，第一连杆绕滑块铰耳转动，预压缩弹簧的预压力在振动方向产生一个推力分量产生负刚度效果，同时第一连杆另一端摩擦块相对摩擦板发生滑动，产生一个阻尼力；通过设计调整第二连杆连接点距离滑块铰耳的距离和第一连杆的长度比，实现负刚度效果和摩擦力的放大。利用本发明专利技术的具有力放大机制和负刚度效应的摩擦型减振装置，可以提升对柔性结构多阶模态振动的阻尼，抑制风等作用下的结构振动。的结构振动。的结构振动。

【技术实现步骤摘要】
具有力放大机制和负刚度效应的摩擦型减振装置及其安装


[0001]本专利技术涉及结构工程
，尤其是涉及具有力放大机制和负刚度效应的摩擦型减振装置及其安装。

技术介绍

[0002]随着土木和交通工程的发展，大跨空间结构、高耸桅杆结构和超大跨桥梁结构具有重大建设和运维需求。这些结构基频低、频率分布密集、自身阻尼低，容易在风、地震等激励下出现大幅、持续时间长、多种模态的振动，威胁结构的适用性和长期安全性。亟需研究此类结构的振动控制方法。
[0003]结构振动控制主要采用气动措施和增加机械措施。气动措施主要包括优化结构断面形状，例如采用压坑、绕螺旋线等方式处理拉/吊索表面，破坏水线、涡旋等的形成减小气动激振力，对于桥梁主梁断面，常采用增加导流板、抑制板、分离断面等方式。随着结构风工程的发展，已经充分发展出多种气动措施，但是由于这类措施对结构外形、阻尼等动力参数敏感，在结构长期运营中，由于粉尘、冰雪覆盖等原因导致的结构外形改变也可能导致气动措施失效甚至诱发其他机理的振动。
[0004]结构工程实践中越来越多地在气动措施的基础上采用机械措施提升结构阻尼，实现对多种振动的稳定抑制。因而，机械装置能够提升的阻尼值以及覆盖的振动模态区间是减振的关键。多种类型的阻尼器已经在结构减振、隔震中得到应用，包括粘滞阻尼器、粘性剪切阻尼器、摩擦型阻尼器、高阻尼橡胶阻尼器和电涡流阻尼器等。各种阻尼器均有自身的特点，例如粘滞阻尼器对于单阶振动的阻尼提升效果好，但是由于不同模态对应的最优阻尼器系数不同，起对多阶模态的阻尼提升效果受到限制。摩擦型阻尼器对多阶模态能达到的阻尼效果相当，但是其效果与拉索振动幅值相关，例如当结构振幅低于一定值时，摩擦面不发生滑动时，其完全失去阻尼减振效果。同时由于阻尼器安装位置的限制，其在结构振动中的变形有限，因而提升的阻尼上限低，常不能满足减振需求。
[0005]工程结构的多模态振动控制仍是亟需解决的难题，摩擦阻尼器在工程实践中有所应用，但是存在由于安装位置限制导致阻尼效率不高的问题，因此不适应于超长索和超大跨结构，尚缺乏有效实用的摩擦阻尼器效果增强技术。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本专利技术提供具有力放大机制和负刚度效应的摩擦型减振装置及其安装，为拉/吊索等细长大跨结构提供一种创新高效方案。本专利技术的一种具有力放大机制和负刚度效应的摩擦型减振装置，利用预压缩弹簧和第一连杆同时产生负刚度效应和摩擦面的法向力，同时利用第二连杆在第一连杆上的安装位置调整力臂实现负刚度效应和摩擦力的同时放大。具体而言，当大跨结构发生振动时，振动通过第二连杆传递给第一连杆，第一连杆绕滑块铰耳转动，预压缩弹簧的预压力在振动方向产生一个推力分量产生负刚度效果，同时第一连杆另一端摩擦块相对摩擦板发生滑动，产生一个阻尼力；通过设计调整第
二连杆连接点距离滑块铰耳的距离和第一连杆的长度比，实现负刚度效果和摩擦力的放大。利用本专利技术的具有力放大机制和负刚度效应的摩擦型减振装置，可以提升对柔性结构多阶模态振动的阻尼，抑制风等作用下的结构振动。
[0007]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0008]本专利技术的第一个目的是提供一种具有力放大机制和负刚度效应的摩擦型减振装置，固定于大跨结构和支架上，包括弹簧导管、调节螺栓、弹簧、底板、滑块、第一连杆、摩擦块、端板、第二连杆；
[0009]所述第二连杆与大跨结构相连接；所述弹簧导管一端与支架连接，另一端与底板相连接；
[0010]所述第二连杆远离大跨结构的端部与第一连杆的中部活动连接，且静止状态下第一连杆和第二连杆垂直；
[0011]第一连杆一个端部连接摩擦块，摩擦块与垂直于底板的端板相连接；第一连杆的另一个端部与滑块相连接；
[0012]所述调节螺栓、弹簧和滑块设置于弹簧导管内部；滑块远离第一连杆的一侧依次连接弹簧、调节螺栓；允许滑块沿着弹簧导管轴线滑动，且调节螺栓和滑块的位置改变允许增大或减小预压缩弹簧的预压力；
[0013]当大跨结构发生振动时，振动通过第二连杆传递给第一连杆，第一连杆绕滑块转动，预压缩弹簧的预压力在振动方向产生一个推力分量产生负刚度效果，同时第一连杆另一端摩擦块发生滑动，产生一个阻尼力；通过设计调整第二连杆连接点距离滑块铰耳的距离和第一连杆的长度比，实现负刚度效果和摩擦力的放大。
[0014]在本专利技术的一个实施方式中，所述第二连杆通过索夹与大跨结构相连接；所述索夹包括两个半索夹，两个半索夹通过索夹螺栓套件相连接。
[0015]在本专利技术的一个实施方式中，所述摩擦块通过摩擦板与端板相连接。
[0016]在本专利技术的一个实施方式中，所述摩擦板的一个端部与底板相连接，另一个端部与垂直于端板的限位块相连接。
[0017]在本专利技术的一个实施方式中，所述滑块远离弹簧的一侧设置有滑块铰耳，所述滑块铰耳与第一连杆远离摩擦块的端部相连接，允许第一连杆绕着滑块铰耳转动。
[0018]在本专利技术的一个实施方式中，所述弹簧导管通过加劲板与底板相连接；所述弹簧导管通过连接板与支架相连接。
[0019]在本专利技术的一个实施方式中，所述调节螺栓外部设置有外螺纹，所述弹簧导管与调节螺栓连接的位置设置有与外螺纹相匹配的内螺纹。
[0020]在本专利技术的一个实施方式中，所述弹簧导管与摩擦块沿底板长度方向的中轴线与静止状态下大跨结构中轴线平行。
[0021]本专利技术的第二个目的是提供一种具有力放大机制和负刚度效应的摩擦型减振装置的安装方法，包括以下步骤：
[0022]步骤S1：安装好由弹簧导管、加劲板、底板、端板和限位块组成的支撑后，安装摩擦块；
[0023]步骤S2：连接滑块、滑块铰耳、第一连杆和摩擦块，将滑块穿入弹簧导管；
[0024]步骤S3：将摩擦块顶住摩擦板且位于靠近限位块的位置，将弹簧穿入弹簧导管，弹
簧顶紧滑块，然后将调节螺栓部分旋入弹簧导管；
[0025]步骤S4：将第一连杆复位到平衡位置，即第一连杆的轴线与弹簧导管轴线在同一直线上，然后调节调节螺栓使得弹簧压缩长度达到设计值；
[0026]步骤S5：最后安装第二连杆。
[0027]在本专利技术的一个实施方式中，通过设计第二连杆的长度、第一连杆中间孔的相对位置和摩擦面的摩擦系数，满足不同大胯结构的减振要求；
[0028]所述摩擦面为摩擦块和摩擦板接触的一面。
[0029]在本专利技术的一个实施方式中，所述大跨结构为拉/吊索主体；所述支架为索套管。
[0030]在本专利技术的一个实施方式中，负刚度效果和摩擦力按以下方法确定：
[0031]根据预压缩弹簧的预压力f0(N)、预压后的预压缩弹簧长度为l
s
(m)，预压缩弹簧的刚度系数k
s
(N/m)，第一连杆长度为长度为l(m)，第二连杆与第一连杆的连接点距离滑块铰耳距离l1(m)，当第二连杆沿着垂直于第一连杆平衡位置方向运动u(m)时，预压缩弹簧的预压力对第二连杆沿着运动方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有力放大机制和负刚度效应的摩擦型减振装置，固定于大跨结构和支架上，其特征在于，包括弹簧导管、调节螺栓、弹簧、底板、滑块、第一连杆、摩擦块、端板、第二连杆；所述第二连杆与大跨结构相连接；所述弹簧导管一端与支架连接，另一端与底板相连接；所述第二连杆远离大跨结构的端部与第一连杆的中部活动连接，且静止状态下第一连杆和第二连杆垂直；第一连杆一个端部连接摩擦块，摩擦块与垂直于底板的端板相连接；第一连杆的另一个端部与滑块相连接；所述调节螺栓、弹簧和滑块设置于弹簧导管内部；滑块远离第一连杆的一侧依次连接弹簧、调节螺栓；允许滑块沿着弹簧导管轴线滑动，且调节螺栓和滑块的位置改变允许增大或减小预压缩弹簧的预压力；当大跨结构发生振动时，振动通过第二连杆传递给第一连杆，第一连杆绕滑块转动，预压缩弹簧的预压力在振动方向产生一个推力分量产生负刚度效果，同时第一连杆另一端摩擦块发生滑动，产生一个阻尼力；通过设计调整第二连杆连接点距离滑块铰耳的距离和第一连杆的长度比，实现负刚度效果和摩擦力的放大。2.根据权利要求1所述的一种具有力放大机制和负刚度效应的摩擦型减振装置，其特征在于，所述第二连杆通过索夹与大跨结构相连接；所述索夹包括两个半索夹，两个半索夹通过索夹螺栓套件相连接。3.根据权利要求1所述的一种具有力放大机制和负刚度效应的摩擦型减振装置，其特征在于，所述摩擦块通过摩擦板与端板相连接。4.根据权利要求3所述的一种具有力放大机制和负刚度效应的摩擦型减振装置，其特征在于，所述摩擦板的一个端部与底板相连接，另一个端部与垂直于端板的限位块相连接。5.根据权利要求1所述的一种具有力放大机制和负刚度效应的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈林，孙利民，邹易清，侯宁，覃磊，黄志权，
申请(专利权)人：柳州欧维姆机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：