[发明专利]一种多球碰撞型耗能减震器及其特性分析方法

说明书

本发明公开了一种多球碰撞型耗能减震器及其特性分析方法，其特征在于：包括底座及设于底座上可相对其移动的上盖板，所述底座和上盖板之间形成多个用于放置减震球的空间，驱动机构带动上盖板移动实现减震球在空间内运动行程的调整。本发明多球碰撞型耗能减震器及其特性分析方法，结构简单，减震效果好，减震振幅便于调整分析，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于减震技术领域，更具体地说，涉及一种多球碰撞型耗能减震器及其特性分析方法。

背景技术

为了减小高层建筑的震动，常在建筑中安装耗能减震器。常见的耗能减震器有摩擦耗能减震器和沙箱耗能减震器等。摩擦耗能减震器安装在建筑结构中的一些特定的位置，利用结构在振动时两点之间相对位移产生的摩擦来消耗能量。但建筑物振动时，结构内部两点之间的位移一般较小，因而摩擦耗能减震器减震效果有待进一步提高。沙箱减震器是在建筑顶部或某些部位摆放沙箱，将建筑结构振动时的能量传递给相互碰撞摩擦的沙子进行减震。但沙箱减震器中沙粒一般多且细小，其减震器性能理论分析预测比较困难，减震效果差，存在沙粒运动不确定性现象，减震器性能如迟滞回线一般只能通过试验测定。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术存在的问题，提供一种结构简单，减震效果好，便于调整分析的多球碰撞型耗能减震器及其特性分析方法。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所提供的这种多球碰撞型耗能减震器，其特征在于：包括底座及设于底座上可相对其移动的上盖板，所述底座和上盖板之间形成多个用于放置减震球的空间，驱动机构带动上盖板移动实现减震球在空间内运动行程的调整。

为使上述技术方案更加详尽和具体，本发明还提供以下更进一步的优选技术方案，以获得满意的实用效果：

所述底座上方设有第一挡板，所述上盖板下方设有第二挡板，所述第一挡板和第二挡板配合构成用于放置减震球空间。

所述第一挡板和第二挡板为L型结构，所述第一挡板和第二挡板相对配合构成矩形空间。

所述驱动机构布置在靠近所述第二挡板一侧，包括连接在所述上盖板一端的连杆组件。

所述连杆组件包括沿水平方向布置铰接的第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和第二连杆铰接处连接有竖直布置的驱动组件。

所述驱动组件包括驱动电机，所述驱动电机的驱动轴端通过螺杆连接有第二移动副，所述第二移动副与所述螺杆螺纹连接，螺杆转动带动所述第二移动副沿竖直方向上下移动，所述第二移动副连接至所述第一连杆和第二连杆铰接处。

所述上盖板两侧通过第一移动副连接在所述底座上。

所述底座固定连接在需要减震的建筑物的屋顶。

所述连杆组件的一端连接在所述上盖板上，另一端通过铰接支座安装在需要减震的建筑物的屋顶。

一种多球碰撞型耗能减震器的特性分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)首先建立力学模型；

2)根据力学模型建立数学模型：

减震球半径为r，减震球与左第二挡板之间的总间隙Δ＝D-2r，球心相对于第一挡板的位置坐标x₁；

当底座作简谐振动时底座的位置坐标x＝Asinωt，底座的速度v＝Aωcosωt

减震球的位置：x+x₁＝Asinωt+x₁

减震球的速度：

碰撞条件：x₁＝r,or x₁＝D-r；