阻尼比可调式调谐质量减振器制造技术

本发明专利技术具体涉及用于相关结构振动的阻尼比可调式质量调谐减振器。其包括质量块、弹簧、阻尼器和底座，特征是阻尼器由阻尼缸、粘着阻尼液及活塞构成的粘着式阻尼器，其中，活塞和粘着阻尼液设置在阻尼缸内，活塞至少部分浸入粘着阻尼液中。本发明专利技术采用粘着阻尼液及活塞构成的粘着式阻尼器，能够提供三维阻尼，因此能有效防止侧翻，保证减振器实现顺畅的动作，无需为参振质量振动设置专门导向装置，工作可靠，基本不需要进行维护保养，具有较高的性价比；同时，实现了随时调节调谐质量减振器固有频率和阻尼比的目的，更好的发挥减振器的减振性能，保证细高建筑物大跨度桥梁上行人及车辆运行的平稳与安全，有利于延长其使用寿命，具有显著的经济与社会效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于土木工程结构减振
，具体涉及一种用于控制机场登机桥、大跨度人 行天桥、港口栈桥、高层建筑及相关结构振动的调谐质量减振器。
技术介绍
随着城市建设的发展，城市交通网络越来越发达，各种大跨度的机场登机桥、人行天桥、 港口桟桥等桥梁结构得到了广泛的应用，为人们的出行带来了极大的便利。但是，此类桥梁 虽然强度和刚度比较容易满足设计要求，其竖向振动的频率却普便都比较低(例如大跨度人 行天桥的竖向频率通常只有2赫兹左右)，在风载、行人、车辆等动载作用下容易发生共振， 给行人带来不舒服的感觉，造成桥梁自身结构损坏，甚至严重威胁到行人和车辆的安全。此 外， 一些细高建筑或大型钢结构建筑，如烟筒、体育场馆等，在外界风激励或人员行动激励 作用下也容易发生共振。如何防止这类大跨度或细高结构的低频结构物发生破坏性共振成为 工程设计中不得不着手解决的现实问题。调谐质量减振器(也有文献中称质量调谐阻尼器， 或称质量调谐减振器，本文中简称TMD或减振器)是一种有效的减振控制装置，将它的固有 频率调整到接近结构的自振频率，然后安装在结构上。当结构受到激振力干扰发生振动时， 引起调谐质量减振器的共振，利用调谐质量减振器的振动惯性力反作用于结构本身，从而抵 消激振力，达到减小结构反应的目的。需要指出的是，没有阻尼的调谐质量减振器在实践上 很少使用，因为一但参数不准或激振力频率发生改变，结构的振幅就会迅速增大，形成新的 共振，所以无阻尼调谐质量减振器的减振频率范围很窄。由此可见，要想最大限度发挥调谐 质量减振器的减振作用，不仅要求其固有频率要尽可能接近结构的自振频率，还需要其阻尼 比保持在最佳值。由于桥梁实际共振频率与设计存在偏差，以及部分桥梁后期设置巨幅广告 等因素影响，桥梁结构的具体参数易发生变化，这就要求调谐质量减振器的固有频率和阻尼 比都应该可以随时进行相应调整。可是，现有调谐质量减振器虽然可以实现随时调整固有频 率，但其阻尼器多为小孔节流式或液压油活塞式结构，阻尼器的阻尼比都是一定的，调整阻 尼比只能更换阻尼器，此外阻尼器处于往复振动条件下密封损坏较快，密封损坏后阻尼腔的 压力差无法保持原设计，阻尼力下降，必须更换，而阻尼器的价格很高，依靠更换的方法解 决此类问题势必造成极大的浪费。此外，现有调谐质量减振器的水平刚度普遍较差，易发生 侧向摇摆，因此还需要设置导向装置才能实现垂向振动，如申请号为200410087664. 2之中国 专利所公布的定向垂直可调式调谐质量减振器。 一旦导向装置与振动部分的配合不顺畅，这 类调谐质量减振器的性能就会受到极大影响，因此必须定期检查维护，十分不便。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述缺陷，提供一种阻尼比可以随时进行调整，阻尼器寿命长， 基本无需维护和更换，导向功能强，同时刚度易于调整的阻尼比可调式调谐质量减振器。本专利技术是这样实现的，包括质量块、弹簧、阻尼器和底座，其特征在于阻尼器是由阻尼 缸、粘着阻尼液及活塞构成的粘着式阻尼器，其中，活塞和粘着阻尼液设置在阻尼缸内，活 塞至少部分浸入粘着阻尼液中。活塞与阻尼缸相对运动时产生的阻尼力主要由阻尼液的粘着 力组成，阻尼力的主要作用面位于活塞的侧面，阻尼液与活塞的接触面积可以通过阻尼液的 用量进行调节。阻尼缸体内部设置至少一个子缸，子缸之间彼此连通，活塞同时与阻尼缸体和子缸体配合，或设置数量与子缸数量匹配的子活塞。活塞或子活塞的形状为管状，或z和棒状，或/和 板状。活塞或子活塞为管状结构时，活塞上或/和子活塞上设置排气孔。根据粘着式阻尼器的工作原理，活塞与阻尼缸相对运动时产生的阻尼力主要由阻尼液的 粘着力组成，阻尼液由高粘度的阻尼液体构成，如硅油或甲基硅油，阻尼力的主要作用面位 于活塞的侧面，阻尼力与活塞在阻尼缸内上下移动过程中和粘着阻尼液发生接触的有效粘着 工作面积成正比，因此，通过调整阻尼剂液面高度，就可以改变活塞的实际工作面积，从而 达到改变阻尼器之阻尼比的目的。由于本专利技术的调谐质量减振器采用的是开放式的粘着阻尼 器，阻尼器无需配合精度很高、耐压要求高的密封，只需要简单的防尘密封，因此拆装十分 方便，可以随时将阻尼器的防尘密封拆开，通过添加或减少粘着阻尼液来改变阻尼器的阻尼 比，进而优化整个系统的阻尼比。同时，调谐质量块采用多片钢板通过螺栓组合在一起，利用增加或减少钢板数量，就可 以改变总质量，从而实现随时调整本专利技术阻尼比可调式调谐质量减振器的固有频率，或者利 用不同刚度的弹簧组合直接调整本专利技术阻尼比可调式调谐质量减振器的固有频率。这样就可 以根据大跨度结构的实际情况，随时分别调整本专利技术阻尼比可调式调谐质量减振器的固有频 率和阻尼比，从而获得更好的减振效果。利用拆分阻尼器，添加或减少粘着阻尼液的方法虽然可以实现阻尼比的调整，但是由于 在拆分过程中需要拆除调谐质量，还要重新组装，花费工吋较多，操作不便。同样，利用更 换或减少弹簧、或增减钢板数量进行频率调整也存在着此类问题。为简化阻尼比的调整操作程序，可以针对本专利技术所使用的粘着式阻尼器设置阻尼调节装 置。所述阻尼调节装置可以是固定设置在活塞一端的调高螺柱，调高螺柱与其上方质量块或底座相连；也可以是固定设置在阻尼缸一端的调高螺柱，调高螺柱与其下方的底座相连；还可以是阻尼缸体上部或上方设置的灌装孔和阻尼缸体下部或下方设置的排液孔，排液孔上设 有丝堵。灌装孔上可以设置丝堵，也可以采取其他防尘防水的常规封闭处理。为简化固有频率的调整操作程序，可以针对本专利技术所使用的弹簧设置刚度调节装置。需 要指出的是本专利技术阻尼比可调式调谐质量减振器中所使用的弹簧，可以是螺旋弹簧、碟簧或 板簧，也可以是上述三类弹簧的组合。所述刚度调节装置可以是弹簧端部设置的固化筒及筒 内设置的固化材料，弹簧位于固化筒内且部分嵌入在固化材料中，利用固化材料将与其浸没 的弹簧部分固化成一体，从而使弹簧被固定部分完全或部分失去原有弹性，从而实现改变弹 簧刚度的目的。所述固化材料包括低熔点、常温下可固化的金属材料或高分子材料，如金属 铅等，或常温混合后可以固化的双组份及多组份复合材料，如环氧树脂等；刚度调节装置还 可以是约束块，约束块从一端插入设置于弹簧内部，或沿弹簧下表面设置。利用约束块限制 实际参与工作的弹簧的有效长度，从而实现调节弹簧刚度，进而调整固有频率的目的。约束 块与其邻近的质量块或底座相连，也可以与待隔振的构件直接相连。对于螺旋弹簧，可以在 约束块表面设置与弹簧簧丝之间空隙对应的螺旋状凸起，约束块旋入弹簧后，约束块表面的 凸起卡在弹簧簧丝之间，使弹簧弹性丧失。为提高约束块的耐磨损性能，还可以在约束块表 面设置耐磨层或外设耐磨套。由于本专利技术采用的是粘着式阻尼器，可以保证调谐质量减振器实现顺畅的动作，其能够 提供三维阻尼，因此能有效抑制侧摆，无需为参振质量振动设置专门导向装置，尤其当活塞 与阻尼缸的间隙小于活塞与阻尼液的在活塞轴线方向的接触长度，特别两者比例超过l: 1.5 时(如l: 2或1: 3等)，系统更加稳定。因此结构更简单，工作更可靠，调谐质量减振器和 阻尼器的寿命长，而且基本不需要进行维护保养。又由于粘着式阻尼器中阻尼缸与活塞间为 丌放式配合，整个装置没有严格的耐压密封要求，使用时只需要考虑基本的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻尼比可调式调谐质量减振器，包括质量块、弹簧、阻尼器和底座，其特征在于阻尼器是由阻尼缸、粘着阻尼液及活塞构成的粘着式阻尼器，其中，活塞和粘着阻尼液设置在阻尼缸内，活塞至少部分浸入粘着阻尼液中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：尹学军，
申请(专利权)人：尹学军，隔而固青岛振动控制有限公司，
类型：发明
国别省市：95[中国|青岛]