[发明专利]一种能够显著减小弹簧静伸长量的低频竖向减振调谐质量阻尼器

说明书

本发明公开了一种能够显著减小弹簧静伸长量的低频竖向减振调谐质量阻尼器，阻尼器包括：顶部安装钢板以及固定在顶部安装钢板上的螺旋弹簧和工作缸，工作缸底部栓接下钢板，工作缸内部安装折形钢板、质量块和运动导杆，折形钢板底部安装螺旋弹簧，上钢板底部和下钢板顶部安装防撞装置。本发明阻尼器可以显著减小低频竖向减振调谐质量阻尼器的弹簧静伸长量，克服现有低频竖向减振调谐质量阻尼器占用空间大、安装成本高的缺点，同时避免因弹簧较大静伸长量引起的性能退化问题。

技术领域

本发明涉及阻尼减振技术领域，具体地涉及一种可显著减小弹簧静伸长量的低频竖向减振调谐质量阻尼器。

背景技术

调谐质量阻尼器(TMD)是一种传统的减振装置，早期用于机械设备的减振，70年代后期逐渐应用于建筑结构领域的振动控制。TMD包含三个关键要素，质量单元、刚度单元和阻尼单元。通过将TMD自振频率调谐至结构主振频率附近，使得TMD在与主结构共振过程中，通过质量单元的振动和阻尼单元的耗能吸收主结构动能，从而实现结构减振的目的。

调谐质量阻尼器在低频条件下容易出现弹簧静伸长量过大的问题，通过理论推导可知，调谐频率0.5Hz的调谐质量阻尼器的静伸长量可达1m。过大的静伸长量将增加调谐质量阻尼器安装空间，提高安装成本，且易引起弹簧性能的退化。

当前就缩减弹簧静伸长量的研究较少，主要集中于通过主动或半主动控制的方式调整调谐质量阻尼器的刚度，获得较大的静力刚度，以减小弹簧静伸长量。

因此提出一种设计简单、原理清晰的被动控制改进方法，通过优化调谐质量阻尼器的构造，解决低频条件下弹簧静伸长量过大的问题，很有必要且有广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种设计简单、原理清晰的低频竖向减振调谐质量阻尼器，该调谐质量阻尼器能够避免低频条件下弹簧静伸长量过大的问题，节省阻尼器安装空间和安装成本，减缓阻尼器性能退化，提高阻尼器长期性能。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种低频竖向减振调谐质量阻尼器，包括：顶部安装钢板以及固定在顶部安装钢板上的螺旋弹簧和工作缸，所述工作缸底部栓接下钢板，所述工作缸内部安装折形钢板、质量块和运动导杆，所述折形钢板底部安装螺旋弹簧，所述上钢板底部和下钢板顶部安装防撞装置；

所述折形钢板将工作缸内工作空间分割为上下两部分，上部分为折形钢板通过螺旋弹簧与上钢板相连，下部分为质量块通过螺旋弹簧与折形钢板相连；

进一步的，折形钢板与上钢板之间安装竖向耗能元件；折形钢板与质量块之间安装竖向耗能元件；

所述运动导杆根据功能与位置分为两类，位于折形钢板两侧的运动导杆为边侧运动导杆，贯穿螺旋弹簧和折形钢板；位于折形钢板中部的运动导杆为中部运动导杆，贯穿折形钢板、螺旋弹簧和质量块；

具体的，中部运动导杆底端与下钢板顶部的间距小于质量块高度的二分之一，边侧运动导杆底端与下钢板顶部的间距小于质量块高度与折形板高度之差；

进一步的，质量块和折形钢板预留运动导杆穿插孔道；

具体的，质量块的材料选择密度较大的合金材料；

具体的，防撞装置由构造钢板和粘弹性材料组合而成；

所述下钢板与工作缸之间栓接连接。

本发明的低频竖向减振调谐质量阻尼器减振原理如下：

静止状态下，弹簧在质量块自身重力的作用下自然伸长，边侧弹簧与中部弹簧通过折形板进行串联，由于折形板上下表面存在高差，使得弹簧静伸长量得到缩减，缩减长度等于折形板上下表面高差。