专利名称：三维摆球式调谐质量阻尼器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于工程结构和仪器设备减振领域，特别是三维摆球式调谐质量阻尼器。
背景技术：
在高速公路和高速铁路沿线的路基和桥梁上安装有大量的视频监控、无线电信号采集、传输等精密仪器设备，此类设备大多是安装在轻型的柱式或门架式钢支架上。在风荷载、重车车辆、高速列车等动力荷载激励下，轻型钢支架就会产生高频振动，而支架的高频振动首先会影响安装在其上的视频监控、无线电信号采集、传输等精密仪器设备的正常工作，甚至还可能导致精密电子电路损坏、设备报废，危及行车安全，同时，振动应力也会影响钢支架的使用，长期会导致构件疲劳断裂、支架倒塌危及线路上的行车安全。目前，国内对高速公路和高速铁路上的精密仪器设备及其支架主要是采用常规的减振措施，如在锚固螺母上设置弹性垫圈等，此类减震措施仅在竖向能够起到一定的缓冲效果，但是对于支架产生的水平方向振动则没有任何减振功能。
实用新型内容为了解决现有技术中的架空精密仪器设备的减振装置所存在的不足，本实用新型提供了一种通过缓冲材 料阻断竖向振动荷载，通过摆球的空间运动耗散支架的水平振动能量，能够从竖向、水平的三维方向减振的三维摆球式调谐质量阻尼器。本实用新型解决上述技术问题所采用的技术手段是:在带有底板的保护筒内底部设置有橡胶球面底座，橡胶球面底座的顶面上开有一个半球形凹槽，在半球形凹槽内设置有能够自由滚动的摆球，保护筒内摆球的上方设置有能够缓减摆球弹起时的向上冲击力的缓冲层，保护筒的顶部设置有连接顶盖。上述球形凹槽的半径与摆球半径之差至少为1cm。上述保护筒的筒底外侧设置有缓冲垫。上述缓冲垫是聚氨基甲酯缓冲垫或者橡胶垫。上述缓冲层的直径大于摆球的直径且小于保护筒的内径，缓冲层设置在连接顶盖的下端面或者是搭接在保护筒的内壁上。上述缓冲层是橡胶层或者聚氨基甲酯层。上述橡胶球面底座是阻尼比不小于12%的高阻尼橡胶底座。上述摆球是钢球，也可以是灌铅钢球。上述保护筒应为绝缘树脂筒状物，以避免雷击。上述连接顶盖的上端直径大于下端直径，且下端延伸至保护筒内与保护筒内壁搭接。本实用新型的三维摆球式调谐质量阻尼器，通过缓冲材料阻断竖向振动荷载在支架和精密设备之间的传递路径，通过摆球在橡胶底座的球形凹槽中空间运动耗散支架的水平振动能量，通过碰撞高阻尼材质的橡胶底座可以缓冲并耗散摆球三维运动能量，根据支架的振动频率设计橡胶底座的球形凹槽及摆球的半径，达到谐振目的，不仅可以有效降低支架竖向振动，还能显著降低平面振动，从而显著降低安装在支架上的精密设备的空间振动，保持精密设备的正常工作。在摆球上方设置缓冲层可有效缓冲摆球弹起时的冲击力，使用绝缘树脂材质的保护筒能够有效避免雷击或者导电，整个构件的稳定性及耐久性高，使用寿命长，结构简单紧凑，加工制作及安装方便，适应性高，可以广泛用于各类安装在轻型支架上的精密仪器设备减振。
图1是三维摆球式调谐质量阻尼器的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图和实施例对本实用新型的阻尼器作进一步说明，但是本实用新型不仅限于下述的几种实施方式。实施例1由图1可知，本实施例的三维摆球式调谐质量阻尼器由连接顶盖1、缓冲层2、保护筒3、摆球4、橡胶球面底座5以及缓冲垫6连接构成。在本实施例中，保护筒3为上端敞口、下端带底板的圆筒状，由环氧树脂制成的绝缘筒，稳定性好，耐久性高。在保护筒3的上端套有由环氧树脂材质的连接顶盖1，在连接顶盖I上加工有螺孔，以便于通过螺纹紧固件安装精密设备而且设置连接顶盖I能够封闭保护筒3，连接顶盖I的上端直径大于下端直径，在连接顶盖I的下端加工有外螺纹，延伸至保护筒3内，与保护筒3上端内壁螺纹搭接。在 连接顶盖I的下端面用螺纹紧固件安装有缓冲层2，该缓冲层2的几何形状是圆片形状，是由普通橡胶材料制成，缓冲层2的端面直径为8cm，小于保护筒3的内径。在保护筒3的筒底内安装有阻尼比为18%的高阻尼橡胶球面底座5，橡胶球面底座5的外部形状为圆柱形，其外径与保护筒3的内径相等，能够限制橡胶球面底座5在保护筒3内晃动，在橡胶球面底座5的顶面中心位置上加工有一个半球形凹槽，球形凹槽的半径是7cm，球面底座的最小厚度为2cm。在球形凹槽内设置有一个摆球4，摆球4是几何形状为圆球的钢球，半径是5cm，小于球形凹槽的半径，且同时小于连接顶盖I下表面缓冲层2的半径，保证能够在球形凹槽内自由滚动，当受到橡胶球面底座5传递的水平方向的振动荷载时,摆球4自由滚动并与高阻尼橡胶底座碰撞，耗散振动能量。同时，当竖向振动过大,摆球4弹起时，其向上的冲击力通过缓冲层2消减或阻断，进而达到缓冲减振目的。使用时，可以在保护筒3的底板上加工螺孔，可以按照常规的安装方法安装在支架与精密设备之间。实施例2在本实施例中，在橡胶球面底座5的顶面中心位置上加工有一个半球形凹槽，球形凹槽的半径是6cm,球面底座的最小厚度为Icm,在球形凹槽内设置有一个摆球4,摆球4是几何形状为圆球的钢球，半径是5cm，小于球形凹槽的半径。其它的部件及其连接关系与实施例1相同。实施例3在本实施例中，在橡胶球面底座5的顶面中心位置上加工有一个半球形凹槽，球形凹槽的半径是7.5cm,球面底座的最小厚度为2.5cm,在球形凹槽内设置有一个摆球4,摆球4是几何形状为圆球的钢球，半径是5cm，小于球形凹槽的半径。其它的部件及其连接关系与实施例1相同。实施例4在上述实施例1 3的三维摆球式调谐质量阻尼器中，在保护筒3的底板下表面上黏结有柔性氨基甲酯材料制成的缓冲垫6，缓冲垫6的直径不小于保护筒3筒壁外径，使用时，缓冲垫6隔在保护筒3底板与安装支架之间，能够有效消减竖向的振动荷载。其它的部件及其连接关系均与相应的实施例相同。实施例5在上述实施例1 3的三维摆球式调谐质量阻尼器中，在保护筒3的底板下表面上黏结有橡胶材料制成的缓冲垫6，缓冲垫6的直径不小于保护筒3筒壁外径，使用时，缓冲垫6隔在保护筒3底板与安装支架之间，能够有效消减竖向的振动荷载。保护筒3是由绝缘酚醛树脂制成的，其几何形状为方筒状，橡胶球面底座5是由阻尼比为15%的高阻尼橡胶制成，其外部几何形 状与保护套的内筒相适配，也是四方棱柱形状，在其上表面的球形凹槽中的摆球4是一个灌铅的钢球，而缓冲层2是由氨基甲酯材料制成。其它的部件及其连接关系与相应的实施例相同。实施例6在本实施例中，缓冲层2设置在摆球4的上方，其侧壁通过螺纹紧固件与保护筒3的侧壁固定连接，缓冲层2的上表面与连接顶盖I的下端面之间的距离是5mm，由聚氨基甲酯材料制成。其它的部件及其连接关系与实施例4或实施例5相同。实施例7在上述的实施例1 6的三维摆球式调谐质量阻尼器中，缓冲层2的几何形状是倒置的锥体形，缓冲层2的下端截面直径大于摆球4的截面直径，其它的部件及其连接关系与相应的实施例相同。
权利要求1.一种三维摆球式调谐质量阻尼器，其特征在于:在带有底板的保护筒(3)内底部设置有橡胶球面底座(5)，橡胶球面底座(5)的顶面上开有一个半球形凹槽，在半球形凹槽内设置有能够自由滚动的摆球(4)，保护筒(3)内摆球(4)的上方设置有能够缓减摆球(4)弹起时的向上冲击力的缓冲层(2)，保护筒(3)的顶部设置有连接顶盖(I)。
2.根据权利要求1所述的三维摆球式调谐质量阻尼器，其特征在于:所述球形凹槽的半径与摆球(4)半径之差至少为1cm。
3.根据权利要求1所述的三维摆球式调谐质量阻尼器，其特征在于:所述保护筒(3)的筒底外侧设置有缓冲垫(6 )。
4.根据权利要求3所述的三维摆球式调谐质量阻尼器，其特征在于:所述缓冲垫(6)是聚氨基甲酯缓冲垫或者橡胶垫。
5.根据权利要求1所述的三维摆球式调谐质量阻尼器，其特征在于:所述缓冲层(2)的直径大于摆球(4)的直径且小于保护筒(3)的内径，缓冲层(2)设置在连接顶盖(I)的下端面或者是搭接在保护筒(3)的内壁上。
6.根据权利要求1或5所述的三维摆球式调谐质量阻尼器，其特征在于:所述缓冲层(2)是橡胶层或者聚氨基甲酯层。
7.根据权利要求1所述的三维摆球式调谐质量阻尼器，其特征在于:所述橡胶球面底座(5)是阻尼比不小于12%的高阻尼橡胶底座。
8.根据权利要求1所述的三维摆球式调谐质量阻尼器，其特征在于:所述摆球(4)是钢球或灌铅钢球。
9.根据权利要求1所述的三维摆球式调谐质量阻尼器，其特征在于:所述保护筒(3)是绝缘树脂筒状物。
10.根据权利要求1所述的三维摆球式调谐质量阻尼器，其特征在于:所述连接顶盖(O的上端直径大于下端直径，且下端延伸至保护筒(3)内与保护筒(3)内壁搭接。
专利摘要本实用新型涉及一种三维摆球式调谐质量阻尼器，通过缓冲材料阻断竖向振动荷载在支架和精密设备之间的传递路径，通过摆球在橡胶底座的球形凹槽中空间运动吸收支架的水平振动能量，通过碰撞高阻尼材质的橡胶底座可以缓冲并耗散摆球三维运动能量，根据支架的振动频率设计橡胶底座的球形凹槽及摆球的半径，达到谐振目的，不仅可以有效降低支架竖向振动，还能显著降低平面振动，从而显著降低安装在支架上的精密设备的空间振动，保持精密设备的正常工作。整个构件的稳定性及耐久性高，使用寿命长，结构简单紧凑，加工制作及安装方便，适应性高，可以广泛用于各类安装在轻型支架上的精密仪器设备减振。
文档编号F16F13/04GK203098726SQ20122073335
公开日2013年7月31日 申请日期2012年12月27日 优先权日2012年12月27日
发明者赵国辉, 李宇, 白桦, 刘健新, 李加武 申请人:长安大学