一种二维宽频复摆式减振耗能装置的制作方法

本发明涉及一种减振耗能装置，尤其是涉及一种二维宽频复摆式减振耗能装置。

背景技术：

1、摆式减振耗能器通常由刚性的摆绳、质量单元和阻尼单元组成。当主结构受到风荷载、地震等作用时，阻尼器就会通过质量单元对主结构产生的反向惯性力进而减小主结构的振动，并通过自身的阻尼单元耗散振动能量。其自振频率一般是通过改变摆绳的长短实现调节的。当阻尼器的频率调谐至与主结构的自振频率或瞬时振动频率一致时，则能够起到良好的振动控制作用。

2、然而，现有的摆式减振耗能装置，它们的吸振频率较为单一，当主结构频率与装置频率稍有偏差时，其减振效果就会大大削弱。同时，当荷载的振动频率偏离阻尼器的自振频率时，甚至可能产出放大主结构动力响应的负作用。因此，传统的摆式减振耗能阻尼器难以调节自身频率，减振频带也相对狭窄。此外，摆式减振耗能装置它们的质量单元在单一的方向进行圆弧往复运动，因而仅对摆动方向的振动敏感，对其他方向的振动波所起到的作用很小。在受到风振、地震等，主结构所受到的振动可能来自四面八方，需要对主结构平面的任意方向进行防护，传统的摆式减振耗能装置较难实现对二维平面内随机方向的吸振及耗能。

技术实现思路

1、为了克服背景技术中的不足，本发明公开一种二维宽频复摆式减振耗能装置，通过在球面摩擦盘的上方设置上端和套环球铰连接下端和球面摩擦盘相接触的摆杆，并在摆杆上设置滑动连接的振子，利用振子底部设有的锥形弹簧的非线性作用力起到自适应改变振子自振频率、宽频吸振的目的。

2、为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种二维宽频复摆式减振耗能装置，包括外框架和摆杆，在外框架的内底部设有凹弧面朝上的球面摩擦盘，在摆杆的上端设有球头，球头和外框架的顶部球铰连接且球头位于凹弧面的圆心，在摆杆的下部设有外螺纹a，在外螺纹a的中部螺接有调节螺母，在圆盘的顶部设有套管，在套管的上端设有贯通圆盘底部的穿孔，在圆盘的顶部围绕套管设有多个半环形负重块，圆盘和套管利用穿孔滑动套接在摆杆的中部形成振子，在调节螺母的上端和圆盘的底部之间的摆杆上套接有上大下小的锥形弹簧，在摆杆的下端螺接有和凹弧面滑动接触的摩擦头。

4、所述的二维宽频复摆式减振耗能装置，在外螺纹a上螺接有用于锁紧摩擦头的锁紧螺母。

5、所述的二维宽频复摆式减振耗能装置，摩擦头包括端杆，在端杆外缘面的上部设有外螺纹b，调节环利用其设有的内螺纹螺接在外螺纹b上，在端杆的下端滑动套接有刚性环，在刚性环的下端设有部分伸出端杆下端的摩擦环，弹簧滑动套接在端杆的中部，弹簧的上端和调节环固接，弹簧的下端和刚性环固接，在端杆顶端的中部设有螺盲孔，端杆利用螺盲孔和摆杆的下端固接，在端杆下端的中部设有圆槽，在圆槽内设有部分伸出圆槽的球形轮，摩擦环和凹弧面滑动连接，球形轮滚动接触在凹弧面上。

6、所述的二维宽频复摆式减振耗能装置，在摩擦环的下端设有凸弧面，凸弧面和凹弧面的弧度形同，摩擦环的材质为橡胶。

7、所述的二维宽频复摆式减振耗能装置，外框架包括“十”字形连接杆和“十”字形支撑杆，“十”字形连接杆位于“十”字形支撑杆的正上方，在“十”字形支撑杆的四个端点分别设有向上延伸的立柱，在“十”字形连接杆的四个端点和四根立柱的上端之间分别设有斜杆，球面摩擦盘底面的中心部位和“十”字形支撑杆顶部的中心部位固接，四根立柱的中部分别和球面摩擦盘的外缘固接。

8、所述的二维宽频复摆式减振耗能装置，在“十”字形连接杆的中心部位设有套环，在套环的中心部位设有上下贯通的通孔，在通孔的下端设有缩颈，摆杆的下端穿过通孔后利用其上端设有的球头担在缩颈上，球头和通孔球铰连接，摆杆能够以球头为圆心摆动。

9、所述的二维宽频复摆式减振耗能装置，在每一“十”字形支撑杆端部的两侧分别设有“l”形连接块。

10、所述的二维宽频复摆式减振耗能装置，在圆盘的顶面设有向上延伸的螺杆，多个半环形负重块利用其设有的插孔套接在螺杆上并用螺帽锁紧。

11、所述的二维宽频复摆式减振耗能装置，在锥形弹簧和调节螺母之间的摆杆上滑动套接有环片。

12、所述的二维宽频复摆式减振耗能装置，在球面摩擦盘的顶部设有向上延伸的翻边。

13、由于采用了上述技术方案，本发明所述的二维宽频复摆式减振耗能装置，与现有的减振耗能装置相比，本发明具有如下有益效果：

14、通过在主结构上安装本发明，可以在主结构的平面振动的任意方向实现振动能量的吸收与耗散；

15、本发明在摆动吸振的过程中，振子可以自适应上下滑动，同时受到锥形弹簧的非线性作用力，振子向下滑动越大，锥形弹簧的刚度越强；振子在滑动过程中，二维宽频复摆式减振耗能装置的自振频率也在改变，与非线性弹簧相结合，具有宽频吸振的特点；

16、1、本发明利用振子的重力提供非线性恢复力，振子在中心处于稳态位置，利于二维宽频复摆式减振耗能装置在主结构上的稳定；

17、2 、本发明在摆杆端头设置摩擦头，滑动摩擦范围大，利于振动能量的耗散，摩擦头与球面摩擦盘之间的摩擦力可以很小，利于振子多次的往复摆动，并与主结构产生共振，实现能量的有效传递。

18、本发明结构简单合理、使用效果好、应用范围广、易于操作，市场前景广阔。

技术特征：

1.一种二维宽频复摆式减振耗能装置，其特征是：包括外框架（6）和摆杆（7），在外框架（6）的内底部设有凹弧面（24）朝上的球面摩擦盘（25），在摆杆（7）的上端设有球头（1），球头（1）和外框架（6）的顶部球铰连接且球头（1）位于凹弧面（24）的圆心，在摆杆（7）的下部设有外螺纹a（16），在外螺纹a（16）的中部螺接有调节螺母（15），在圆盘（12）的顶部设有套管（10），在套管（10）的上端设有贯通圆盘（12）底部的穿孔（30），在圆盘（12）的顶部围绕套管（10）设有多个半环形负重块（11），圆盘（12）和套管（10）利用穿孔（30）滑动套接在摆杆（7）的中部形成振子，在调节螺母（15）的上端和圆盘（12）的底部之间的摆杆（7）上套接有上大下小的锥形弹簧（13），在摆杆（7）的下端螺接有和凹弧面（24）滑动接触的摩擦头。

2.根据权利要求1所述的二维宽频复摆式减振耗能装置，其特征是：在外螺纹a（16）上螺接有用于锁紧摩擦头的锁紧螺母（17）。

3.根据权利要求1所述的二维宽频复摆式减振耗能装置，其特征是：摩擦头包括端杆（33），在端杆（33）外缘面的上部设有外螺纹b（18），调节环（19）利用其设有的内螺纹（34）螺接在外螺纹b（18）上，在端杆（33）的下端滑动套接有刚性环（21），在刚性环（21）的下端设有部分伸出端杆（33）下端的摩擦环（22），弹簧（20）滑动套接在端杆（33）的中部，弹簧（20）的上端和调节环（19）固接，弹簧（20）的下端和刚性环（21）固接，在端杆（33）顶端的中部设有螺盲孔（32），端杆（33）利用螺盲孔（32）和摆杆（7）的下端固接，在端杆（33）下端的中部设有圆槽（35），在圆槽（35）内设有部分伸出圆槽（35）的球形轮（36），摩擦环（22）和凹弧面（24）滑动连接，球形轮（36）滚动接触在凹弧面（24）上。

4.根据权利要求3所述的二维宽频复摆式减振耗能装置，其特征是：在摩擦环（22）的下端设有凸弧面（37），凸弧面（37）和凹弧面（24）的弧度形同，摩擦环（22）的材质为橡胶。

5.根据权利要求1所述的二维宽频复摆式减振耗能装置，其特征是：外框架（6）包括“十”字形连接杆（4）和“十”字形支撑杆（26），“十”字形连接杆（4）位于“十”字形支撑杆（26）的正上方，在“十”字形支撑杆（26）的四个端点分别设有向上延伸的立柱（23），在“十”字形连接杆（4）的四个端点和四根立柱（23）的上端之间分别设有斜杆（5），球面摩擦盘（25）底面的中心部位和“十”字形支撑杆（26）顶部的中心部位固接，四根立柱（23）的中部分别和球面摩擦盘（25）的外缘固接。

6.根据权利要求5所述的二维宽频复摆式减振耗能装置，其特征是：在“十”字形连接杆（4）的中心部位设有套环（3），在套环（3）的中心部位设有上下贯通的通孔（2），在通孔（2）的下端设有缩颈（29），摆杆（7）的下端穿过通孔（2）后利用其上端设有的球头（1）担在缩颈（29）上，球头（1）和通孔（2）球铰连接，摆杆（7）能够以球头（1）为圆心摆动。

7.根据权利要求5所述的二维宽频复摆式减振耗能装置，其特征是：在每一“十”字形支撑杆（26）端部的两侧分别设有“l”形连接块（27）。

8.根据权利要求1所述的二维宽频复摆式减振耗能装置，其特征是：在圆盘（12）的顶面设有向上延伸的螺杆（8），多个半环形负重块（11）利用其设有的插孔（31）套接在螺杆（8）上并用螺帽（9）锁紧。

9.根据权利要求1所述的二维宽频复摆式减振耗能装置，其特征是：在锥形弹簧（13）和调节螺母（15）之间的摆杆（7）上滑动套接有环片（14）。

10.根据权利要求1所述的二维宽频复摆式减振耗能装置，其特征是：在球面摩擦盘（25）的顶部设有向上延伸的翻边（28）。

技术总结
一种二维宽频复摆式减振耗能装置，涉及一种减振耗能装置，在摆杆（7）的下部设有外螺纹A（16），在外螺纹A（16）的中部螺接有调节螺母（15），在圆盘（12）的顶部设有套管（10），在圆盘（12）的顶部围绕套管（10）设有多个半环形负重块（11），圆盘（12）和套管（10）利用穿孔（30）滑动套接在摆杆（7）的中部形成振子，在摆杆（7）的下端螺接有和凹弧面（24）滑动接触的摩擦头；本发明通过在球面摩擦盘的上方设置上端和套环球铰连接下端和球面摩擦盘相接触的摆杆，并在摆杆上设置滑动连接的振子，利用振子底部设有的锥形弹簧的非线性作用力起到自适应改变振子自振频率、宽频吸振的目的。

技术研发人员：夏绍见,刘兵兵,彭磊,龚昌雄,孟凡超,陈力,张阁平,张椅磊,王小军,王宁涛,张彦涛,刘军平,刘俊清,郝先慧,肖飞祥,王慎慎,李星霖,王鹏波,陈龙,高蔚蔚
受保护的技术使用者：中铁七局集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14