一种传动式碰撞阻尼器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种传动式碰撞阻尼器，包括由钢索与齿轮组形成的传动装置、阻尼器腔体、腔体滑轨、颗粒群、缓冲材料及限位装置。通过该传动装置，利用结构自身的不利变形，使阻尼器腔体能够以比结构更大的速度，在腔体滑轨上进行自由运动。这样一方面加剧了颗粒的碰撞，显著增加了阻尼器的动量转换效率与耗能能力，另一方面阻尼器运动而产生的惯性力对结构响应同样有抑制作用，而缓冲材料的引入进一步增加了阻尼器的非弹性碰撞耗能能力。
【专利说明】一种传动式碰撞阻尼器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种传动式碰撞阻尼器，通过装置产生的控制力与碰撞、摩擦等方式，消耗外界输入到主体结构的能量，属于土木结构(包括高层建筑、高耸结构等)振动控制领域。
【背景技术】
[0002]多年来被动控制技术诸如橡胶隔震、质量调谐等技术以其造价相对较低、原理简单、对原结构改动小、减震效果显著等特点而广受重视并在国内外土木工程中得到应用。颗粒阻尼技术是一种新型的被动控制技术，它利用附加在振动结构上的有限封闭空间内填充微小颗粒，通过颗粒与结构的碰撞将结构的运动动量传递到颗粒上，与此同时利用颗粒-结构、颗粒-颗粒之间的非弹性碰撞与摩擦耗散结构的振动能量。相比于传统的被动控制技术，颗粒阻尼器有着减振频带宽、环境适应性强、耐久性好等特点，使其成为近年来土木学者研究的热点。
[0003]然而，已有的研究表明，颗粒阻尼器在运动初始阶段，由于还未建立颗粒与结构的碰撞，从而导致初期的减振效果不明显；若主体结构本身的振幅较小，则颗粒与结构的碰撞很弱，其减振效果亦不明显；由于颗粒阻尼器对结构的控制主要由颗粒与结构碰撞时的瞬时冲量产生，使得该装置的噪声较大。
实用新型内容
[0004]为了解决以上传统颗粒阻尼器在振动前期以及振动幅度较小时减震性能不佳等问题，本实用新型的目的在于提出一种传动式碰撞阻尼器，弥补以上缺陷并提高其减振性能，形成一种减振性能更强、耗能能力更好、对结构损伤更小的传动式碰撞阻尼器，有着重大的工程意义。
[0005]在风或/和地震作用下，传动装置将放大阻尼器腔体的运动响应，从而使颗粒与腔体碰撞时的相对速度与加速度增加，在有效减少了阻尼器在振动前期的响应时间的同时，也使碰撞在小幅度振动下也能有效进行；通过加入缓冲材料，颗粒与腔体碰撞所产生的动量，由于碰撞接触时间的延长，使控制力将更平缓地施加在结构上，与此同时，阻尼器的耗能能力也将有很大的提升。不仅如此，阻尼器腔体与部分颗粒的质量所产生的惯性力也将对结构施加控制作用。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型采取如下技术方案。
[0007]本实用新型的一种传动式碰撞阻尼器，包括:钢索1、齿轮组2、阻尼器腔体3、腔体滑轨4和颗粒群5，阻尼器腔体3为长方体或圆柱体，阻尼器腔体3内平铺一层颗粒群5，阻尼器腔体3固定于腔体滑轨4上方，阻尼器腔体3通过腔体滑轨4在结构平面沿腔体滑轨4方向自由运动；齿轮组2由同轴固定的大齿轮和小齿轮组成，齿轮组2与钢索I形成传动装置，钢索I绕过齿轮组2上的小齿轮，其两端分别与结构两端固结，齿轮组2上的大齿轮与阻尼器腔体3底部的凹槽咬合，结构的变形带动小齿轮转动，并带动大齿轮以相同角速度转动，通过阻尼器腔体底部的凹槽，阻尼器腔体将被大齿轮带动以更大的线速度进行运动，起到放大响应作用。
[0008]本实用新型中，所述颗粒群5由若干个直径为2mnr50mm的圆形颗粒组成；圆形颗粒为钢球、混凝土球、玻璃球或陶瓷球中一种或一种以上。
[0009]本实用新型中，所述阻尼器腔体3内壁或/和在颗粒群5表面包裹有缓冲材料6。
[0010]本实用新型中，阻尼器腔体3与腔体滑轨4之间安装有限位装置7，以防止在过大位移响应下，阻尼器的运动超过限度而破坏。
[0011]本实用新型在阻尼器腔体与结构之间布置滑轨，利用结构自身的不利变形使阻尼器腔体能够以更大的速度进行运动，这样一方面加剧了颗粒的碰撞，显著增加了阻尼器的动量转换效率与耗能能力，另一方面阻尼器运动而产生的惯性力对结构振动同样起到了抑制作用，在此基础上，缓冲材料的引入进一步增加了阻尼器的非弹性碰撞耗能能力。
[0012]与现有技术相比，本实用新型的优点如下:
[0013]I)使颗粒与腔体碰撞时的相对速度与加速度增加，有效减少了阻尼器在振动前期的响应时间，并使碰撞在小幅度振动下也能有效进行。
[0014]2)通过加入缓冲材料，颗粒与腔体碰撞所产生的冲量由于碰撞接触时间的延长使控制力将更平缓地施加在结构上，并在一定程度上进一步提升了结构的耗能能力。
[0015]3)阻尼器腔体与部分颗粒的质量所产生的惯性力也将对结构施加控制作用，使阻尼器对结构施加的控制力进一步提升。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的工作原理示意图；
[0017]图2为本实用新型的立面示意图；
[0018]图中标号:1为钢索，2为齿轮组，3为阻尼器腔体；4为腔体滑轨;5为颗粒群；6为缓冲材料，7为限位装置。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图详细说明本实用新型的【具体实施方式】。
[0020]实施例1:如图1和图2所示，钢索1、齿轮组2、阻尼器腔体3、腔体滑轨4、颗粒群
5、缓冲材料6，限位装置7，阻尼器腔体3可为长方体或圆柱体，阻尼器腔体3内平铺一层颗粒群5，阻尼器腔体3可沿腔体滑轨4在结构平面沿滑轨方向自由运动；齿轮组2由同轴固定的大小齿轮组成，齿轮组2与钢索I形成传动装置，其分别与结构和阻尼器腔体3连接，钢索绕过小齿轮与结构两端固结，大齿轮与腔体底部的凹槽咬合，结构的变形带动小齿轮转动并带动大齿轮以相同角速度转动，通过阻尼器腔体底部的凹槽，阻尼器腔体将被大齿轮带动以更大的线速度进行运动，起到放大响应作用。
[0021]阻尼器腔体3是由5mnri0mm厚的钢板焊接而成的长方体空箱(也可是圆柱体)，通过腔体滑轨4与结构连接，阻尼器布置于层间楼板或顶层楼板的外侧或高耸结构。由于需要布置钢索，其特别适用于加有斜撑的钢结构建筑。颗粒群5在阻尼器腔体3内平铺一层，其尺寸以及阻尼器腔体3的尺寸应根据结构的频率依据相关理论求得。阻尼器腔体内壁贴上缓冲材料6 (比如5mm厚的橡胶或者泡沫塑料等)。限位装置(7)固结在腔体滑轨(4)两端，维持装置往返振动的稳定。
【权利要求】
1.一种传动式碰撞阻尼器，包括:钢索(I)、齿轮组(2)、阻尼器腔体(3)、腔体滑轨(4)和颗粒群(5 )，其特征在于:阻尼器腔体(3 )为长方体或圆柱体，阻尼器腔体(3 )内平铺一层颗粒群(5)，阻尼器腔体(3)位于腔体滑轨(4)上方，阻尼器腔体(3)通过腔体滑轨(4)在结构平面沿腔体滑轨(4)方向自由运动；齿轮组(2)由同轴固定的大齿轮和小齿轮组成，齿轮组(2)与钢索(I)形成传动装置，钢索(I)绕过齿轮组(2)上的小齿轮，其两端分别与结构两端固结，齿轮组(2)上的大齿轮与阻尼器腔体(3)底部的凹槽咬合，结构的变形带动小齿轮转动，并带动大齿轮以相同角速度转动，通过阻尼器腔体底部的凹槽，阻尼器腔体将被大齿轮带动以更大的线速度进行运动。
2.根据权利要求1所述的传动式碰撞阻尼器，其特征在于:所述颗粒群(5)由若干个直径为2mnr50mm的圆形颗粒组成；圆形颗粒为钢球、混凝土球、玻璃球或陶瓷球中一种或一种以上。
3.根据权利要求1所述的传动式碰撞阻尼器，其特征在于:所述阻尼器腔体(3)内壁或/和在颗粒群(5)表面包裹有缓冲材料(6)。
4.根据权利要求1所述的传动式碰撞阻尼器，其特征在于:阻尼器腔体(3)与腔体滑轨(4)之间安装有限位装置(7)。
【文档编号】E04B1/98GK203603294SQ201320740422
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年11月22日 优先权日:2013年11月22日
【发明者】鲁正, 张逢骦 申请人:同济大学