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一种混合消能减振阻尼装置

阅读：1021发布：2020-12-16

专利汇可以提供一种混合消能减振阻尼装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种耗能效果更加理想的混合消能减振阻尼装置。包括容器、颗粒体系、粘性液体和弹簧体系，其中：颗粒体系由固体颗粒、轴承杆及固定板组成。本发明综合颗粒阻尼器和调谐液体阻尼器的优点，当阻尼装置发生运动时，液体晃荡耗能，颗粒之间的孔洞增加液体晃动耗能能力；同时液体晃荡带动可移动颗粒体系运动，通过可移动颗粒体系在往复运动中撞击内侧固定颗粒体系消耗能量。液相摩擦耗能、固相碰撞与摩擦耗能等多种混合耗能机制，使本发明与传统单一耗能原理的减振阻尼器相比有更大的优势。，下面是一种混合消能减振阻尼装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种混合消能减振阻尼装置，包括容器(1)、可移动颗粒体系(2)、固定颗粒体系(3)、粘性液体(4)和弹簧体系(5)，其特征在于：所述可移动颗粒体系(2)和固定颗粒体系(3)垂直放置于容器(1)内，一组固定颗粒体系(3)位于两组可移动颗粒体系(2)之间，容器(1)内装有粘性液体(4)，所述可移动颗粒体系(2)由若干个固体颗粒(6)、轴承杆(7)及固定板(8)组成，若干个固体颗粒(6)沿着纵向和横向排列，组成方阵，固体颗粒(6)中部沿直径开孔，所述轴承杆(7)依次穿过沿横向排列的固体颗粒(6)中部开孔部位，轴承杆(7)两端穿过固定板(8)上的预留孔洞(1)(1)，其端部连接运动轨道(9)；所述运动轨道(9)固定于容器(1)内壁上，所述运动轨道(9)水平布置，位于同一水平面上相邻的运动轨道(9)之间设有固定卡槽((1)0)；所述固定板(8)通过弹簧体系(5)连接容器(1)内壁；
所述固定颗粒体系(3)由若干个固体颗粒(6)和轴承杆(7)组成，若干个固体颗粒(6)沿着纵向和横向排列，组成方阵，固体颗粒(6)中部沿直径开孔，所述轴承杆(7)依次穿过沿横向排列的固体颗粒(6)中部开孔部位，所述轴承杆(7)两端分别连接容器(1)内壁上的固定卡槽((1)0)；所述粘性液体(4)由一种或多种液体混合而成，可在容器 (1)内振荡，其作用机理类似于调谐液体阻尼器，通过液体晃荡时自由表面的破碎波效应和液体与容器壁的摩擦作用消耗能量，液体晃荡对容器侧压力提供对结构的恢复力，减小结构振动幅度；所述可移动颗粒体系(2)在容器(1)内与固定颗粒体系(3)相互碰撞耗能，弹簧体系(5)的恢复力帮助可移动颗粒体系(2)与固定颗粒体系(3)实现撞击；粘性液体(4)与可移动颗粒体系(2)和固定颗粒体系(3)上的固体颗粒(6)相互摩擦耗能，同时颗粒之间组成的孔洞，可增加流体粘性，提高耗能能力；可移动颗粒体系(2)和固定颗粒体系(3)上的固体颗粒也可沿轴承杆(7)方向滑动，相互碰撞耗能。
2.根据权利要求1所述的一种混合消能减振阻尼装置，其特征在于所述容器(1)内部设有弹簧体系(5)，通过恢复力使可移动颗粒体系(2)向固定颗粒体系(3)方向发生运动，实现有效碰撞耗能，同时设置弹簧体系参数和可移动颗粒体系(2)的质量，使可移动颗粒体系(2)的运动频率与结构基频调谐，提高减振耗能效率。
3.根据权利要求1所述的一种混合消能减振阻尼装置，其特征在于所述固定板(8)上设有弹簧挂钩(12)，所述弹簧挂钩(12)与弹簧体系(5)匹配。

说明书全文

一种混合消能减振阻尼装置

技术领域

[0001] 本发明属于消能减振技术领域，涉及一种混合消能减振阻尼装置。

背景技术

[0002] 随着科学技术的发展，结构减振控制装置已成为建筑物及构筑物减振必不可少的结构装置。所谓结构减振控制，就是在结构上设置附加控制装置，由附加装置和结构本身两者共同抵御地震和风振等动力作用，从而减小结构的动力响应，以满足结构安全性、使用性和舒适性的功能要求。根据控制机制的不同, 结构减振控制分为被动控制、主动控制、混合控制及半主动控制。目前土木工程中常用的为被动控制，被动控制可以分为直接消能（耗能减振）法、隔振（基础隔振）法、转移（吸振减振）能量法等，较为常用或被研究较多的技术如调谐质量阻尼器、调谐液体阻尼器、颗粒阻尼器等；其中，调谐质量阻尼技术（TMD）和调谐液体阻尼技术（TLD）已经走向了工程实际，颗粒阻尼技术也逐步应用于土木工程领域，目前处于理论探讨与试验阶段。许多学者对这些阻尼器作用的原理、优化方法作了大量研究，工程技术成熟，减振效果稳定。但在工程广泛应用中，这些阻尼装置也显露出一些不足。例如，多数阻尼器作用机理单一、减振能力有局限；另外，一些阻尼装置在使用过程中也出现负面影响，如颗粒阻尼常响应滞后且产生噪音，调谐液体阻尼提供的附加阻尼比较小等。研制和开发简便实用的新型消能减振装置来克服或避免单独使用装置时的不足已成为满足工程需要的必然趋势。

发明内容

[0003] 本发明目的是提供一种综合利用固体颗粒、粘性液体、机械部件组成的混合消能减振阻尼装置，该装置减振频带宽、噪音小、效果理想。

[0004] 本发明的技术方案如下：本发明提出的混合消能减振阻尼装置，包括容器1、可移动颗粒体系2、固定颗粒体系
3、粘性液体4和弹簧体系5，其中：所述可移动颗粒体系2和固定颗粒体系3垂直放置于容器1内，一组固定颗粒体系3位于两组可移动颗粒体系2之间，容器1内装有粘性液体4，所述可移动颗粒体系2由若干个固体颗粒6、轴承杆7及固定板8组成，若干个固体颗粒6沿着纵向和横向排列，组成方阵，固体颗粒6中部沿直径开孔，所述轴承杆7依次穿过沿横向排列的固体颗粒6中部开孔部位，轴承杆7两端穿过固定板8上的预留孔洞11，其端部连接运动轨道9；所述运动轨道9固定于容器1内壁上，所述运动轨道9水平布置，位于同一水平面上相邻的运动轨道9之间设有固定卡槽10；所述固定板8通过弹簧体系5连接容器1内壁；所述固定颗粒体系3由若干个固体颗粒6和轴承杆7组成，若干个固体颗粒6沿着纵向和横向排列，组成方阵，固体颗粒6中部沿直径开孔，所述轴承杆7依次穿过沿横向排列的固体颗粒6中部开孔部位，所述轴承杆7两端分别连接容器1内壁上的固定卡槽
10；所述粘性液体4由一种或多种液体混合而成，可在容器 1内振荡，其作用机理类似于调谐液体阻尼器，通过液体晃荡时自由表面的破碎波效应和液体与容器壁的摩擦作用消耗能量，液体晃荡对容器侧压力提供对结构的恢复力，减小结构振动幅度；所述可移动颗粒体系
2在容器1内与固定颗粒体系3相互碰撞耗能，弹簧体系5的恢复力帮助可移动颗粒体系2与固定颗粒体系3实现撞击；粘性液体4与可移动颗粒体系2和固定颗粒体系3上的固体颗粒6相互摩擦耗能，同时颗粒之间组成的孔洞，可增加流体粘性，提高耗能能力；可移动颗粒体系2和固定颗粒体系3上的固体颗粒也可沿轴承杆7方向滑动，相互碰撞耗能。

[0005] 本发明中，所述容器1内部设有弹簧体系5，通过恢复力使可移动颗粒体系2向固定颗粒体系3方向发生运动，实现有效碰撞耗能。同时设置弹簧体系参数（如数量、劲度系数）和可移动颗粒体系2的质量，使可移动颗粒体系2的运动频率与结构基频调谐，提高减振耗能效率。

[0006] 本发明中，所述固定板8上设有弹簧挂钩12，所述弹簧挂钩12与弹簧体系5匹配。

[0007] 本发明中，所述容器1内中间底部设有连杆颗粒体系。连杆颗粒体系分为可移动颗粒体系2和固定颗粒体系3。其中纵向运动的减振通过可移动颗粒体系2和固定颗粒体系3之间相互碰撞完成；横向运动的减振通过可移动颗粒体系2和固定颗粒体系3内固体颗粒6沿轴承杆7方向运动而碰撞耗能。

[0008] 本发明中，所述容器1可通过固定器或悬吊器5与被减振结构相连，将阻尼器安装在结构上达到耗能减振效果。可采取固定器使阻尼器通过螺母固定于框架结构内部，可采取悬吊器使阻尼器通过吊杆悬吊在主结构内部。

[0009] 本发明中，所述该粘性液体4可采取粘性系数不同的一种或多种稳定液体，可分层或混合。

[0010] 本发明中，所述运动轨道9和固定卡槽10的设计可方便替换连杆可移动颗粒体系2、固定颗粒体系3。

[0011] 本发明与现有技术相比，具有以下优点与有益效果：1、本发明结构清晰简单，且采用可更换的内部连杆颗粒体系及液体，可长期有效帮助结构减振耗能。

[0012] 2、本发明混合利用颗粒阻尼装置、调谐液体阻尼装置的优点，增大减振频带，增强耗能减振效果。

[0013] 3、颗粒之间形成的孔洞可提高液体晃荡阻尼，提高耗能效率。

[0014] 4、弹簧不仅可实现连杆颗粒体系产生有效碰撞，同时使可移动颗粒体系2运动与结构基频调谐，增大耗能效果。附图说明

[0015] 图1是本发明实施例的试验装置的主视图。

[0016] 图2是本发明实施例的试验装置的左视图。

[0017] 图3是本发明实施例的试验装置的俯视图。

[0018] 图4是阻尼器颗粒详图。

[0019] 图5是固定板主视图。

[0020] 图6是固定板左视图。

[0021] 图7是固定颗粒体系详图。

[0022] 图8是可移动颗粒体系详图。

[0023] 图9是容器详图。

[0024] 图10是容器1-1剖面图。

[0025] 图中标号：1为容器，2为可移动颗粒体系，3为固定颗粒体系，4为粘性液体，5为弹簧体系，6为固体颗粒，7为轴承杆，8为固定板，9为运动轨道，10为固定卡槽，11为预留孔洞，12为弹簧挂钩。

具体实施方式

[0026] 下面结合附图和实例做进一步说明：实施例1：请参阅图1、图2、图3是本发明试验装置整体结构各个方向视图示意图。

[0027] 容器1为长方体，容纳所有耗能物质。可移动颗粒体系2由一种或多种材料制成的一种或多种固体颗粒6、轴承杆7以及固定板8组成。固定颗粒体系3由一种或多种材料制成的一种或多种固体颗粒6以及轴承杆7组成。粘性液体4由一种或多种稳定液体组成，可分层或混合。其物理性质要求耐热，不易挥发，不易燃，化学性质稳定，粘性系数视被控结构要求的耗能能力而定。若为多种液体混合使用，要求不能发生过激化学反应，最好不发生任何化学反应，对颗粒体无腐蚀作用。运动轨道9以及固定卡槽10可以方便阻尼装置在使用过程中更换固定颗粒体系2、可移动颗粒体系3。

[0028] 具体的，请参阅图1、图2、图3，本发明试验装置整体结构各个方向视图示意图。图中轴承杆7通过容器1侧面运动轨道9和容器1连接，可以自由滚动；颗粒6串在轴承杆7上；固定板开孔洞11，直径与轴承杆7匹配，使得轴承杆7可固定于固定板8上。固定板8边侧突起若干个弹簧挂钩12，可与弹簧体系5相连，弹簧体系5另一端与容器1连接。将一定数量的某种或多种固定颗粒6组成的可移动颗粒体系2及固定颗粒体系3置于容器1内，颗粒间可碰撞及摩擦耗能。之后向容器1中注入一定量某种粘性液体4，通过液体晃荡，对容器的侧压力可作为结构恢复力，减小结构运动幅度，同时颗粒间的小孔起到晶格作用，增加液体粘性，提高耗能能力。此过程中粘性液体4自身组成分子之间可摩擦耗能，粘性液体4与可移动颗粒体系2、固定颗粒体系3上的固体颗粒6之间可摩擦耗能，可移动颗粒体系2及固定颗粒体系3可相互碰撞耗能，可移动颗粒体系2、固定颗粒体系3自身组成颗粒体间相互碰撞及摩擦耗能。粘性液体4的种类与体积可根据实际应用情况进行调节。在确定可移动颗粒体系2、固定颗粒体系3与粘性液体4后，可根据被控结构的动力特性设计弹簧5参数（数量、刚度系数），使可移动颗粒体系2与被控结构调谐运动，达到更佳的减振效果。

[0029] 在图4所示颗粒详图中，固体颗粒6中部沿直径开孔，用于和轴承杆7连接，固体颗粒6直径稍大于轴承杆7直径，便于固体颗粒6沿轴承杆滑动碰撞。

[0030] 图5和图6分别是固定板8的主视图和侧视图，固定板开孔洞11，直径与轴承杆7匹配，使得轴承杆7可固定于固定板8上。固定板8边侧突起若干个弹簧挂钩12，可与弹簧体系5相连，弹簧体系5另一端与容器1连接。

[0031] 图7和图8分别是固定颗粒体系2和可移动颗粒体系3结构详图。可移动颗粒体系2由固体颗粒6、轴承杆7以及固定板8组成；固定颗粒体系3由固体颗粒6以及轴承杆7组成。

[0032] 图9和图10分别是容器1剖面图以及1-1剖面图。容器1壁上分别刻有运动轨道9及固定卡槽10，直径与轴承杆7匹配，运动轨道9可使可移动颗粒体系2自由滑动，固定卡槽10将固定颗粒体系3与容器1固定连接。

[0033] 上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

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