一種傳動式碰撞阻尼器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種傳動式碰撞阻尼器，包括由鋼索與齒輪組形成的傳動裝置、阻尼器腔體、腔體滑軌、顆粒群、緩沖材料及限位裝置。通過該傳動裝置，利用結(jié)構(gòu)自身的不利變形，使阻尼器腔體能夠以比結(jié)構(gòu)更大的速度，在腔體滑軌上進(jìn)行自由運動。這樣一方面加劇了顆粒的碰撞，顯著增加了阻尼器的動量轉(zhuǎn)換效率與耗能能力，另一方面阻尼器運動而產(chǎn)生的慣性力對結(jié)構(gòu)響應(yīng)同樣有抑制作用，而緩沖材料的引入進(jìn)一步增加了阻尼器的非彈性碰撞耗能能力。
【專利說明】一種傳動式碰撞阻尼器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種傳動式碰撞阻尼器，通過裝置產(chǎn)生的控制力與碰撞、摩擦等方式，消耗外界輸入到主體結(jié)構(gòu)的能量，屬于土木結(jié)構(gòu)(包括高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)等)振動控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]多年來被動控制技術(shù)諸如橡膠隔震、質(zhì)量調(diào)諧等技術(shù)以其造價相對較低、原理簡單、對原結(jié)構(gòu)改動小、減震效果顯著等特點而廣受重視并在國內(nèi)外土木工程中得到應(yīng)用。顆粒阻尼技術(shù)是一種新型的被動控制技術(shù)，它利用附加在振動結(jié)構(gòu)上的有限封閉空間內(nèi)填充微小顆粒，通過顆粒與結(jié)構(gòu)的碰撞將結(jié)構(gòu)的運動動量傳遞到顆粒上，與此同時利用顆粒-結(jié)構(gòu)、顆粒-顆粒之間的非彈性碰撞與摩擦耗散結(jié)構(gòu)的振動能量。相比于傳統(tǒng)的被動控制技術(shù)，顆粒阻尼器有著減振頻帶寬、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、耐久性好等特點，使其成為近年來土木學(xué)者研究的熱點。
[0003]然而，已有的研究表明，顆粒阻尼器在運動初始階段，由于還未建立顆粒與結(jié)構(gòu)的碰撞，從而導(dǎo)致初期的減振效果不明顯；若主體結(jié)構(gòu)本身的振幅較小，則顆粒與結(jié)構(gòu)的碰撞很弱，其減振效果亦不明顯；由于顆粒阻尼器對結(jié)構(gòu)的控制主要由顆粒與結(jié)構(gòu)碰撞時的瞬時沖量產(chǎn)生，使得該裝置的噪聲較大。
實用新型內(nèi)容
[0004]為了解決以上傳統(tǒng)顆粒阻尼器在振動前期以及振動幅度較小時減震性能不佳等問題，本實用新型的目的在于提出一種傳動式碰撞阻尼器，彌補(bǔ)以上缺陷并提高其減振性能，形成一種減振性能更強(qiáng)、耗能能力更好、對結(jié)構(gòu)損傷更小的傳動式碰撞阻尼器，有著重大的工程意義。
[0005]在風(fēng)或/和地震作用下，傳動裝置將放大阻尼器腔體的運動響應(yīng)，從而使顆粒與腔體碰撞時的相對速度與加速度增加，在有效減少了阻尼器在振動前期的響應(yīng)時間的同時，也使碰撞在小幅度振動下也能有效進(jìn)行；通過加入緩沖材料，顆粒與腔體碰撞所產(chǎn)生的動量，由于碰撞接觸時間的延長，使控制力將更平緩地施加在結(jié)構(gòu)上，與此同時，阻尼器的耗能能力也將有很大的提升。不僅如此，阻尼器腔體與部分顆粒的質(zhì)量所產(chǎn)生的慣性力也將對結(jié)構(gòu)施加控制作用。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取如下技術(shù)方案。
[0007]本實用新型的一種傳動式碰撞阻尼器，包括:鋼索1、齒輪組2、阻尼器腔體3、腔體滑軌4和顆粒群5，阻尼器腔體3為長方體或圓柱體，阻尼器腔體3內(nèi)平鋪一層顆粒群5，阻尼器腔體3固定于腔體滑軌4上方，阻尼器腔體3通過腔體滑軌4在結(jié)構(gòu)平面沿腔體滑軌4方向自由運動；齒輪組2由同軸固定的大齒輪和小齒輪組成，齒輪組2與鋼索I形成傳動裝置，鋼索I繞過齒輪組2上的小齒輪，其兩端分別與結(jié)構(gòu)兩端固結(jié)，齒輪組2上的大齒輪與阻尼器腔體3底部的凹槽咬合，結(jié)構(gòu)的變形帶動小齒輪轉(zhuǎn)動，并帶動大齒輪以相同角速度轉(zhuǎn)動，通過阻尼器腔體底部的凹槽，阻尼器腔體將被大齒輪帶動以更大的線速度進(jìn)行運動，起到放大響應(yīng)作用。
[0008]本實用新型中，所述顆粒群5由若干個直徑為2mnr50mm的圓形顆粒組成；圓形顆粒為鋼球、混凝土球、玻璃球或陶瓷球中一種或一種以上。
[0009]本實用新型中，所述阻尼器腔體3內(nèi)壁或/和在顆粒群5表面包裹有緩沖材料6。
[0010]本實用新型中，阻尼器腔體3與腔體滑軌4之間安裝有限位裝置7，以防止在過大位移響應(yīng)下，阻尼器的運動超過限度而破壞。
[0011]本實用新型在阻尼器腔體與結(jié)構(gòu)之間布置滑軌，利用結(jié)構(gòu)自身的不利變形使阻尼器腔體能夠以更大的速度進(jìn)行運動，這樣一方面加劇了顆粒的碰撞，顯著增加了阻尼器的動量轉(zhuǎn)換效率與耗能能力，另一方面阻尼器運動而產(chǎn)生的慣性力對結(jié)構(gòu)振動同樣起到了抑制作用，在此基礎(chǔ)上，緩沖材料的引入進(jìn)一步增加了阻尼器的非彈性碰撞耗能能力。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點如下:
[0013]I)使顆粒與腔體碰撞時的相對速度與加速度增加，有效減少了阻尼器在振動前期的響應(yīng)時間，并使碰撞在小幅度振動下也能有效進(jìn)行。
[0014]2)通過加入緩沖材料，顆粒與腔體碰撞所產(chǎn)生的沖量由于碰撞接觸時間的延長使控制力將更平緩地施加在結(jié)構(gòu)上，并在一定程度上進(jìn)一步提升了結(jié)構(gòu)的耗能能力。
[0015]3)阻尼器腔體與部分顆粒的質(zhì)量所產(chǎn)生的慣性力也將對結(jié)構(gòu)施加控制作用，使阻尼器對結(jié)構(gòu)施加的控制力進(jìn)一步提升。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的工作原理示意圖；
[0017]圖2為本實用新型的立面示意圖；
[0018]圖中標(biāo)號:1為鋼索，2為齒輪組，3為阻尼器腔體；4為腔體滑軌;5為顆粒群；6為緩沖材料，7為限位裝置。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實用新型的【具體實施方式】。
[0020]實施例1:如圖1和圖2所示，鋼索1、齒輪組2、阻尼器腔體3、腔體滑軌4、顆粒群
5、緩沖材料6，限位裝置7，阻尼器腔體3可為長方體或圓柱體，阻尼器腔體3內(nèi)平鋪一層顆粒群5，阻尼器腔體3可沿腔體滑軌4在結(jié)構(gòu)平面沿滑軌方向自由運動；齒輪組2由同軸固定的大小齒輪組成，齒輪組2與鋼索I形成傳動裝置，其分別與結(jié)構(gòu)和阻尼器腔體3連接，鋼索繞過小齒輪與結(jié)構(gòu)兩端固結(jié)，大齒輪與腔體底部的凹槽咬合，結(jié)構(gòu)的變形帶動小齒輪轉(zhuǎn)動并帶動大齒輪以相同角速度轉(zhuǎn)動，通過阻尼器腔體底部的凹槽，阻尼器腔體將被大齒輪帶動以更大的線速度進(jìn)行運動，起到放大響應(yīng)作用。
[0021]阻尼器腔體3是由5mnri0mm厚的鋼板焊接而成的長方體空箱(也可是圓柱體)，通過腔體滑軌4與結(jié)構(gòu)連接，阻尼器布置于層間樓板或頂層樓板的外側(cè)或高聳結(jié)構(gòu)。由于需要布置鋼索，其特別適用于加有斜撐的鋼結(jié)構(gòu)建筑。顆粒群5在阻尼器腔體3內(nèi)平鋪一層，其尺寸以及阻尼器腔體3的尺寸應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的頻率依據(jù)相關(guān)理論求得。阻尼器腔體內(nèi)壁貼上緩沖材料6 (比如5mm厚的橡膠或者泡沫塑料等)。限位裝置(7)固結(jié)在腔體滑軌(4)兩端，維持裝置往返振動的穩(wěn)定。
【權(quán)利要求】
1.一種傳動式碰撞阻尼器，包括:鋼索(I)、齒輪組(2)、阻尼器腔體(3)、腔體滑軌(4)和顆粒群(5 )，其特征在于:阻尼器腔體(3 )為長方體或圓柱體，阻尼器腔體(3 )內(nèi)平鋪一層顆粒群(5)，阻尼器腔體(3)位于腔體滑軌(4)上方，阻尼器腔體(3)通過腔體滑軌(4)在結(jié)構(gòu)平面沿腔體滑軌(4)方向自由運動；齒輪組(2)由同軸固定的大齒輪和小齒輪組成，齒輪組(2)與鋼索(I)形成傳動裝置，鋼索(I)繞過齒輪組(2)上的小齒輪，其兩端分別與結(jié)構(gòu)兩端固結(jié)，齒輪組(2)上的大齒輪與阻尼器腔體(3)底部的凹槽咬合，結(jié)構(gòu)的變形帶動小齒輪轉(zhuǎn)動，并帶動大齒輪以相同角速度轉(zhuǎn)動，通過阻尼器腔體底部的凹槽，阻尼器腔體將被大齒輪帶動以更大的線速度進(jìn)行運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動式碰撞阻尼器，其特征在于:所述顆粒群(5)由若干個直徑為2mnr50mm的圓形顆粒組成；圓形顆粒為鋼球、混凝土球、玻璃球或陶瓷球中一種或一種以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動式碰撞阻尼器，其特征在于:所述阻尼器腔體(3)內(nèi)壁或/和在顆粒群(5)表面包裹有緩沖材料(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動式碰撞阻尼器，其特征在于:阻尼器腔體(3)與腔體滑軌(4)之間安裝有限位裝置(7)。
【文檔編號】E04B1/98GK203603294SQ201320740422
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】魯正, 張逢骦 申請人:同濟(jì)大學(xué)