一种频率可调谐的复合减振橡胶支座及其设计方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种频率可调谐的复合减振橡胶支座及其设计方法和应用，通过在橡胶支柱上套接一组或一组以上不同尺寸的橡胶环2和配重块3组成的弹簧

【技术实现步骤摘要】
一种频率可调谐的复合减振橡胶支座及其设计方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种频率可调谐的减振橡胶支座，属于结构振动控制

。
该复合结构通过结合两种减振方法以及调节装置实现了橡胶支座低频减振可调，克服了现有减振支座减振范围小
、
低频减振效果差
、
减振频率无法调整的不足
。

技术介绍

[0002]随着我国城市轨道交通规划和建设线路的逐渐增加，地铁运营期间产生的振动和噪音问题日益严重，逐渐成为环境振动控制领域的一大难题
。
地铁运行时，地铁列车在地下隧道内运行产生的行进波与轮轨间振动产生的振动波相互叠加，通过隧道和土体传至建筑物，引发建筑物振动
。
传统地铁减振措施对于地铁低频振动的衰减能力有限，且减振器件存在整体性差
、
容易老化
、
成本较高
、
更换困难等问题
。
[0003]减振橡胶支座是一种减振耗能装置，在工程领域中被广泛的应用于土木结构底座
、
工程机械支座减振控制
。
建筑隔震支座中应用最为广泛的是叠层橡胶支座和铅芯橡胶支座
。
叠层橡胶支座是一种薄橡胶板与薄钢板分层交替叠合在高温高压下整体硫化黏连而成，具有较高的纵向受压承载能力
、
水平变形能力和耐疲劳能力，但低频衰减效果差，若更换需整体拆除
。
铅芯橡胶支座由橡胶片和薄片增强钢板粘合硫化加工而成，在夹层橡胶垫支座中心钻孔并插入一个铅芯，铅芯水平方向刚度较低
、
垂直方向刚度很高，使支座具有滞后阻尼特性，支座的临界阻尼比可从3％增大到
10
％以上，但铅芯橡胶存在污染环境
、
造价高等缺点
。
[0004]近年来，伴随着声子晶体局域共振理论的发展，其在低频区域的衰减特点得到广泛关注
。
复合减振支座是一种在传统天然橡胶支座上引入共振结构，从而增强低频下的减振效果
。
局域共振型减振结构的基本原理是通过弹簧振子与主体结构产生共振响应，主体结构与减振结构产生相对位移，从而吸收较小主体减振能量的传递
、
同时由于橡胶材料具有高阻尼的特点，在振动过程中能量被以热能的形式耗散
。
目前
Zheng[Ling Z,Yi
‑
Nong L I,Baz A.Attenuation of wave propagation in a novel periodic structure[J].Journal of Central South University of Technology,2011,18(02):438
‑
443]有一种基于波形转换的一维声子晶体支座，该支座产生的衰减区域包括低频到高频的多个频段
、
具有较宽的低频带隙特性，并可通过调控带隙来设计不同工作频率的减振器件；盛曦等
[
轨道结构振动传递特性及控制措施研究
[D].
西南交通大学
,2020]设计了一种基于局域共振带隙机理的超屏障，将其应用于钢弹簧浮置板轨道结构中，作为浮置板道床的新型支承部件，在浮置板轨道结构中，产生了低频局域共振带隙，也保留传统浮置板道床的隔振效果
。
带隙的弹性波抑制作用和浮置板的隔振作用共同形成了超屏障浮置板轨道的整体减振效果
。
但这些材料成本较高
、
且无法灵活调节结构共振频率
。
[0005]从局域共振型减振结构的减振原理来看，减振频率范围主要与橡胶环的弹性系数
、
配重块和弹簧柱的密度差等有关，在结构参数与材料参数不改变的情况下，改变共振频率是调谐的重点研究方向
。
对于常规的减振支座，频率调节的主要方法包括调节橡胶的厚
度或者长度
、
改变振动配重块的质量大小以改变共振的减振频率
。
但更换橡胶环会导致整个结构有所松动导致减振结构性能有所下降，更换振动配重块由于尺寸大小限制
、
质量无法改变过大，特别当需要增加质量时，由于橡胶柱和橡胶环的尺寸限制
、
无法增大质量
。

技术实现思路

[0006]专利技术目的：针对目前普通减振橡胶支座存在的低频减振难，减振频率无法调节的问题，本专利技术的目的在于提供一种频率可调谐的复合减振橡胶支座及其制作方法，该可调谐减振橡胶支座在橡胶环
、
配重块上开有通槽，通过调节装置插入该通槽用螺栓和螺母将橡胶环和配重块的固定，然后通过调节螺栓螺母在通槽中的位置更改结构的共振频率以满足不同的减振效果
。
该支座实现低频和中高频联合减振的频率可调谐，在不需改变结构及材料的情况下，低频减振范围可灵活调节
。
为各类设备在不同工况下提供有效
、
可调节的减振支座解决方案
。
并且其结构简单，安装调试及后期维护成本低
。
[0007]技术方案：为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0008]一种频率可调谐的复合减振橡胶支座，包括：橡胶支柱
1、
橡胶环2，配重块
3、
调节装置
4、
连接底板
5。
[0009]所述的橡胶支柱1为实心圆柱体，起到支撑和限制位移的作用，同时橡胶支柱1能够起到一个刚度巨大的弹簧的作用，降低中高频振动的幅值
。
[0010]橡胶环2为带通槽的圆筒，套在橡胶柱1上后两者完全连接，组成一个刚度较小的弹簧系统，能够吸收低频振动能量
。
[0011]配重块为带通槽的圆筒，套在橡胶柱1上，通过调节转置4安装在两个橡胶环2之间，配重块的内径大于橡胶柱1的外径，二者不接触
。
[0012]橡胶支柱1的两端各设有一个连接底板5，通过连接底板5上的4个孔洞使用螺栓与振动物体底部和基础进行连接固定
。
[0013]所述的连接装置由8个螺母和2根螺杆构成，通过螺母和螺杆将橡胶环2和配重块3固定
。
其中，2根螺杆固定在通槽内，分别用4个螺母分别位于上
、
下两个橡胶环的上下两侧，通过调整调节装置在通槽的位置，改变配重块和橡胶环通槽的连接位置来改变弹簧
‑
振子系统中弹性系数，从而改变结构的固有频率满足不同振动频率下的减振效果
。
[0014]橡胶环
、
配重块均为带通槽的圆筒，两者的外径相同
、
通槽规格和位置也相同，通槽深度小于配重块内径与外径之差，安装时通槽位于同一竖直平面，通过调节螺杆在通槽中的固定位置，可以调节不同频率的减振效果
。
[0015]所述橡胶支座1可由硅橡胶
、...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种频率可调谐的复合减振橡胶支座，其特征在于，包括：橡胶支柱
、
橡胶环，配重块
、
调节装置
、
连接底板；所述的橡胶支柱为实心圆柱体，橡胶环套在橡胶柱上后两者完全连接，组成一个小刚度的弹簧系统，用于吸收低频振动能量
。
配重块套在橡胶柱上，且二者不接触；通过调节转置将配重块安装在两个橡胶环之间，配重块与橡胶环组成弹簧
‑
质量系统，固有频率可调；橡胶支柱的两端各设有一个连接底板，上下两个连接底板分别与振动物体底部和基础连接固定；所述频率可调谐的复合减振橡胶支座为单振子形式的减振橡胶支座
。2.
根据权利要求1所述的频率可调谐的复合减振橡胶支座，其特征在于，通过在橡胶柱上增加不同尺寸的橡胶环和配重块组成的弹簧
‑
质量系统，在橡胶柱上产生多个自由度的振动，实现多个频段联合减振效果
。3.
根据权利要求1或2所述的频率可调谐的复合减振橡胶支座，其特征在于，所述的橡胶环
、
配重块均为带通槽的圆筒，两者的外径相同；橡胶环
、
配重块上的通槽规格和位置相同，通槽贯通至外周，且深度小于配重块内径与外径之差
。4.
根据权利要求1或2所述的频率可调谐的复合减振橡胶支座，其特征在于，安装时橡胶环
、
配重块的通槽位于同一竖直平面，调节转置的螺杆固定在通槽内，橡胶环的上下两侧均采用螺母分隔定位，通过调整调节装置在通槽的位置，改变配重块和橡胶环通槽的连接位置来改变弹簧
‑
振子系统中弹性系数，从而改变结构的固有频率满足不同振动频率下的减振效果
。5.
根据权利要求1或2所述的频率可调谐的复合减振橡胶支座，其特征在于，所述橡胶支座的材质是诸如硅橡胶
、
丁腈橡胶之具有弹性的耐磨材料；橡胶环是由具有良好弹性的天然橡胶制成；配重块是由金属材料或诸如花岗岩之大密度的材料制成
。6.
根据权利要求1或2所述的频率可调谐的复合减振橡胶支座，其特征在于，橡胶支柱的规格是：半径5‑
10cm
，高
10
‑
3...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪林昌，伍鹏腾，卢铭辉，郑海忠，雷开云，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：