一种调谐质量阻尼器的制作方法

本实用新型属于建筑结构或机械设备的振动控制领域，更具体的说涉及一种调谐质量阻尼器。
背景技术：
：近年来调谐质量阻尼器作为一种消能减振装置得到了越来越广泛的应用，其良好的减振效果也得到了大量的工程验证。但是普通的调谐质量阻尼器为了取得较好的减震效果，质量比设定较大，这会显著增加结构重量，正常情况希望达到原结构质量的3％～5％，这些附加质量将显著增加结构的重力荷载。现有的调谐质量阻尼器系统常见的有悬挂式、滑轨式和齿轮滚动式。悬挂式质量调谐阻尼系统通过在结构顶端设置桁架等结构形式，用悬索将大质量块悬挂起来，并安装阻尼器系统以便耗散能量。由于质量块按单摆运动，其自振频率与悬索长度相关，如要求系统具有较长的自振周期，则要求悬索长度非常大。这一方法对于空间利用率低下，构造复杂，工程造价高，安装不便。另一方面如果悬挂结构一旦失效，跌落的大质量块将对结构产生破坏，造成安全隐患。滑轨式调谐质量阻尼器通过设置滑动轨道和弹簧系统，使质量块在滑动轨道上按照设定的频率运动，并安装阻尼器以耗散能力。该技术对滑动轨道的摩擦系数要求非常严格，如果滑动轨道的摩擦系数太大，将出现质量块无法滑动的情况。而齿轮滚动式简单的说是利用由齿轮带动大质量圆盘转动，以达到降低附加质量块的作用，同样的对齿轮在啮合时的摩擦系数要求较高，且结构具有摩擦力大，使用寿命短的缺点。技术实现要素：本实用新型的目的在于提供一种调谐质量阻尼器，本调谐质量阻尼器上设置有由滚珠丝杠带动的飞轮，利用主结构与附加质量块之间产生的相对位移实现滚珠丝杠上滚珠螺母做直线运动，将滚珠螺母的直线位移通过滚珠丝杠转化为飞轮的高速转动，使得飞轮产生转动惯量以抵消附加质量块的质量，起到降低调谐质量阻尼器整体结构体积和质量的目的。本实用新型技术方案一种调谐质量阻尼器，包括与主结构连接的附加质量块，所述附加质量块与主结构之间设置有阻尼器和飞轮，所述飞轮上穿过有飞轮轴，所述飞轮轴一端与附加质量块连接，另一端连接有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠与飞轮轴连接端设置有套筒，所述飞轮轴与滚珠丝杠连接端置于套筒内，滚珠丝杠上还设置有滚珠螺母，所述滚珠螺母上设置有固定套，所述固定套与主结构连接，所述飞轮轴与附加质量块连接端还设置有飞轮固定装置，飞轮轴通过飞轮固定装置与附加质量块连接。优选的，所述飞轮轴与套筒连接端设置有外螺纹，所述套筒内设置有内螺纹，所述内螺纹与外螺纹啮合。优选的，所述固定套上连接有支撑座，固定套通过支撑座与主结构连接，所述固定套与支撑座铰接。优选的，所述飞轮固定装置包括与附加质量块固接的固定底座，所述固定底座与飞轮轴铰接。优选的，所述飞轮轴上设置有轴承，所述飞轮通过轴承与飞轮轴固定。本实用新型技术有益效果：本实用新型技术方案的一种调谐质量阻尼器，在附加质量块与需要进行减震的主结构中间除了设置常规的阻尼器减震外，还设置了由主结构和附加质量块振动引起转动的飞轮，利用飞轮的转动质量代替一部分平动质量，这里称飞轮能够代替的平动质量为等效质量，减小整个调谐质量阻尼器装置的自重，即降低附加质量块的质量，提高减振效果。本实用新型技术方案的一种调谐质量阻尼器，飞轮利用设置在主结构和附加质量块之间的滚珠丝杠连接，滚珠丝杠上的滚珠螺母及与滚珠螺母连接的固定套由主结构和附加质量块产生振动时发生的相对位移带动做直线运动，利用滚珠丝杠的结构及其原理，将滚珠螺母的直线位移转化为滚珠丝杠的旋转运动，并由滚珠丝杠上的套筒和飞轮轴实现飞轮的转动，滚珠丝杠上的滚珠螺母与滚珠丝杠之间设置有滚珠，大大降低了滚珠螺母和飞轮转动时与滚珠丝杠之间的摩擦力，传动效率高，滚珠丝杠与丝杠螺母之间无侧隙，刚性高，可以实现飞轮的高速转动，使飞轮产生较大的运动惯量，能够替代附加质量块的平动质量大，即飞轮的等效质量大。本实用新型技术方案的一种调谐质量阻尼器，飞轮的等效质量大小与飞轮转动惯量成正比，与滚珠丝杠导程成反比，根据需要，通过合理设计，可以使等效质量的大小达到飞轮实际质量的几十倍，即滚珠丝杠结构的设计对等效质量的放大效应，这种功能是现有技术中的悬挂式、滑轨式和齿轮滚动式阻尼器不能够实现的。附图说明图1为本实用新型一种调谐质量阻尼器结构示意图；图2为本实用新型一种调谐质量阻尼器力学结构计算简图；图3为本实用新型一种调谐质量阻尼器的具体实施例一结构示意图；图4为图3中具体实施例一的力学结构计算简图；图1中标注分别为：21、主结构，22、附加质量块，23、固定座，25、飞轮轴，26、飞轮，27、滚珠螺母，28、固定套，29、滚珠丝杠，30、套筒，31、支撑座，32、阻尼器；图3中标注分别为：1、主结构，2、弹簧，3、导孔，4、固定导柱，5、飞轮轴，6、固定底座，8、附加质量块，9、阻尼器，10、飞轮，11、滚珠丝杠，12、丝杠螺母，13、固定套；图2中，标注是为了便于力学计算，m1和m2分别代表主结构和附加质量块各自的质量，x1和x2分别代表主结构和附加质量块在受到震动时各自产生的位移，J为飞轮的转动惯量，P为滚珠丝杠导程；图4为具体实施例一的力学结构简图，其中k1为主结构整体自身的刚度，c1为主结构整体自身的阻尼，其不在本实用新型调谐质量阻尼器设计的范围内，但是其为主结构自身产生，m1和m2分别代表主结构和附加质量块各自的质量，k2和c2分别代表本实用新型的调谐质量阻尼器结构中的弹簧和阻尼器的刚度和阻尼，x1和x2分别代表主结构和附加质量块在受到震动时各自产生的位移，J为飞轮的转动惯量，P为滚珠丝杠导程。具体实施方式为便于本领域技术人员理解本实用新型技术方案，现结合说明书附图对本实用新型技术方案做进一步的说明。如图1所示，一种调谐质量阻尼器，包括与主结构21连接的附加质量块22，所述附加质量块22与主结构21之间设置有阻尼器32和飞轮26，所述飞轮26上穿过有飞轮轴25，所述飞轮轴25一端与附加质量块22连接，另一端连接有滚珠丝杠29，所述滚珠丝杠29与飞轮轴25连接端设置有套筒30，所述飞轮轴25与滚珠丝杠29连接端置于套筒30内，滚珠丝杠29上还设置有滚珠螺母27，所述滚珠螺母27上设置有固定套28，所述固定套28与主结构21连接，所述飞轮轴26与附加质量块21连接端还设置有飞轮固定装置，飞轮轴25通过飞轮固定装置与附加质量块21连接。如图1所示，所述飞轮轴25与套筒30连接端设置有外螺纹，所述套筒30内设置有内螺纹，所述内螺纹与外螺纹啮合。如图1所示，所述固定套30上连接有支撑座31，固定套30通过支撑座31与主结构21连接，所述固定套30与支撑座31铰接。如图1所示，所述飞轮固定装置包括与附加质量块22固接的固定底座23，所述固定底座23与飞轮轴25铰接，飞轮轴端部设置有铰接球，所述飞轮轴能够转动。如图1所示，所述飞轮轴25上设置有轴承，所述飞轮26通过轴承与飞轮轴25固定。如图1和图2所示，下面根据图1和图2并结合力学计算和数学计算，对本实用新型一种调谐质量阻尼器的工作原理和飞轮实现附加质量块平动质量的替代进行进算。首先设飞轮转角为和两端线位移s，惯性力为FI，飞轮的等效质量为b，有如下关系：由动力平衡条件有将方程(1)代入(2)式，有FI=(2πp)2·J·x··=b·x··---(3)]]>⇒b=J·(2πp)2---(4)]]>由上(4)式可很明显知：飞轮的等效质量b大小与转动惯量J成正比，与滚珠丝杠导程p成反比，根据需要，通过合理设计，可以使等效质量b的大小达到飞轮实际质量的几十倍，即滚珠丝杠结构的设计对等效质量的放大效应。值得说明的是：本实用新型技术方案的一种调谐质量阻尼器，飞轮的转动惯量能够替代附加质量块的等效质量，可以经过合理设计合理增大，但是飞轮的转动惯量不能完全取代附加质量，由于飞轮的转动需要由主结构和附加质量的相对运动来带动。上面主要描述的为本实用新型的主要技术方案，为了更进一步对本实用新型技术方案的理解，下面提出一种具体实施例一：如图3所示，一种调谐质量阻尼器，包括与主结构1连接的附加质量块8，附加质量块8与主结构1之间设置有弹簧2、阻尼器9和飞轮10，附加质量块8与主结构1之间在实际安装中具有很多种连接方式，如悬挂安装、采用弹簧安装等，本实施例一中采用弹簧安装，飞轮10水平设置于附加质量块8与主结构1之间，飞轮10上穿过有飞轮轴5，飞轮轴5底端连接有滚珠丝杠11，滚珠丝杠11上设置有滚珠螺母12，滚珠螺母12上套接有固定套13，飞轮轴5设置在固定套13内，飞轮轴5顶端连接有飞轮固定装置，飞轮固定装置包括与附加质量块8固接的固定底座6，飞轮轴5与固定底座6铰接，本实施例一中，弹簧2为螺旋弹簧，螺旋弹簧底部与主结构1固接，顶部与附加质量块8固接，螺旋弹簧内设置有固定导柱4，附加质量块8上设置有导孔3，固定导柱4底部与主结构1固接，顶部穿过附加质量块8上的导孔3，阻尼器9底部与主结构1固接，顶部与附加质量块8固接。本实用新型中所说的主结构1为需要进行减震的主体结构，其可以是高楼、桥梁、塔等等。结合图3和图4，本实施例一的一种调谐质量阻尼器和主结构自身的刚度和阻尼组成的整体具有以下运动方程：{(m1+b)·x··1+(c1+c2)·x·1+(k1+k2)·x1-b·x··2-c2·x·2-k2·x2=F(t)(m2+b)·x··2+c2·(x·2-x·1)+k2·(x2-x1)-b·x··1=0---(5)]]>由方程(5)可以发现，飞轮可以增加调谐质量阻尼器系统的有效质量，能够达到减轻阻尼器整体结构自重，增加减振效率的作用。本实用新型技术方案在上面结合附图对实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，或未经改进将实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。当前第1页1 2 3