一种开放式调谐惯质阻尼器

技术领域

本发明涉及建筑减震技术领域，具体为一种开放式调谐惯质阻尼器。

背景技术

调谐惯质阻尼器是近年来提出的一种很有特色的振动控制装置，传统的调谐惯质阻尼器是由惯质元件、阻尼元件和拉簧元件组成，分别提供惯质（也称表观质量）、阻尼和刚度。惯质元件和阻尼元件通过滚珠丝杠组装为整体。滚珠丝杠将两端的轴向相对位移转化为飞轮和内筒的快速转动，飞轮的快速转动可产生数千倍于本身重量的惯质力，内筒的快速转动使内外筒之间的黏滞液体产生大阻尼力。通过调整拉簧元件的刚度和惯质元件的表观质量，使调谐惯质阻尼器的自振频率接近于建筑结构的固有频率，便可实现调谐减振。

传统的调谐惯质阻尼器由于零件较为精密，特别是其中作为核心零件的滚珠丝杠具有加工难度大、供货周期长和成本高的缺点，不利于传统的调谐惯质阻尼器在建筑工程中广泛应用。基于此现状发明了一种开放式调谐惯质阻尼器，该阻尼器将所需的惯质、阻尼和刚度通过各部件安装于结构内部。相对于传统的调谐惯质阻尼器可以实现相同的减振作用。

发明内容

本发明为解决上述现有技术所存在的技术问题，提供一种开放式调谐惯质阻尼器。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种开放式调谐惯质阻尼器，包括将主体结构的层间位移转换为周向运动的同心齿轮组、连接主体结构和同心齿轮组进行轴向位移传递的拉簧组件、提供阻尼耗能的阻尼元件以及连接同心齿轮组和阻尼元件实现运动传递的连接结构，

所述同心齿轮组悬空固定在结构底部，所述同心齿轮组包括中心轴以及转动设置在中心轴上的链轮和第一伞齿，所述链轮和第一伞齿之间同心且固定在一起不能相互转动；

所述拉簧组件包括依次连接的第一拉簧、第一钢丝绳、传动链、第二钢丝绳和第二拉簧，所述第一拉簧和第二拉簧的自由端分别与结构连接，所述传动链绕过同心齿轮组中的链轮，使传动链与链轮啮合；

所述阻尼元件包括外筒、内筒、连接杆和第二伞齿，所述内筒安装在外筒内部，所述内筒可在外筒内部进行转动，所述内筒和外筒之间填充黏滞液，所述外筒安装在同心齿轮组的一侧；

所述连接结构包括连接杆和第二伞齿，所述内筒一端伸出连接杆连接第二伞齿，所述第二伞齿与同心齿轮组的第一伞齿进行啮合。

优选的，所述阻尼元件的数量至少为1组，可以是两组，分别设置在同心齿轮组的左右两侧。

优选的，所述第一伞齿大于链轮，利用同心齿轮组对结构的水平振动幅值进行放大，并将放大后的振动传递到所述第二伞齿。

优选的，所述第一拉簧和第二拉簧的自由端分别连接至结构顶部的左侧和右侧。

优选的，所述第一拉簧和第一钢丝绳，第二钢丝绳和第二拉簧的中心线重合。

优选的，所述链轮啮合在传动链的中部。

本发明的有益效果：本发明可将传统调谐惯质阻尼器所需各元件分开安装于结构内部，有效降低对弹簧行程的要求；另外可以通过改变同心齿轮组中链轮和第一伞齿的相对大小和设置内外筒组件的数量调节阻尼器的耗能能力，相对于传统的调谐惯质阻尼器，开放式调谐惯质阻尼器的生产成本、安装难度及后期维护费用都较低。

附图说明

图1为本发明的结构示意简图。

图2为同心齿轮组及相邻连接件的结构示意图。

图中：1、同心齿轮组；1-1、中心轴；1-2、链轮；1-3、第一伞齿；2、第一拉簧；3、第一钢丝绳；4、传动链；5、第二钢丝绳；6、第二拉簧；7、第二伞齿；8、外筒；9、内筒；10、连接杆；11、主体结构。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：一种开放式调谐惯质阻尼器，如图1-图2所示，包括将主体结构的层间位移转换为周向运动的同心齿轮组、连接主体结构和同心齿轮组进行轴向位移传递的拉簧组件、提供阻尼耗能的阻尼元件以及连接同心齿轮组和阻尼元件实现运动传递的连接结构，所述同心齿轮组悬空固定在结构底部，所述同心齿轮组包括中心轴以及转动设置在中心轴上的链轮和第一伞齿，所述链轮和第一伞齿之间同心且固定在一起不能相互转动；所述拉簧组件包括依次连接的第一拉簧、第一钢丝绳、传动链、第二钢丝绳和第二拉簧，所述第一拉簧和第二拉簧的自由端分别与结构连接，所述传动链绕过同心齿轮组中的链轮，使传动链与链轮啮合；所述阻尼元件包括外筒、内筒、连接杆和第二伞齿，所述内筒安装在外筒内部，所述内筒可在外筒内部进行转动，所述内筒和外筒之间填充黏滞液，所述外筒安装在同心齿轮组的一侧； 所述连接结构包括连接杆和第二伞齿，所述内筒一端伸出连接杆连接第二伞齿，所述第二伞齿与同心齿轮组的第一伞齿进行啮合。利用结构的水平振动传递使内筒旋转，所述内筒旋转产生的惯性，与所述第一拉簧、第二拉簧相互作用，形成弹簧-质子体系，所述弹簧-质子体系的质子表观质量与内筒转动惯量相关。通过适当调整所述内筒的转动惯量和所述拉簧的刚度，可以改变弹簧-质子体系的频率，在适当频率下可以增大内筒部分旋转幅值，进而可以增强给定黏滞液阻尼耗能效果，通过调整所述粘滞液阻尼性能，所述内筒转动惯量、所述拉簧刚度以达到最优减震效果的过程称为开放式调谐惯质阻尼器的优化调谐设计。

所述阻尼元件的数量至少为1组，可以是两组，分别设置在同心齿轮组的左右两侧，提高阻尼器的耗能能力。

所述第一伞齿大于链轮，利用同心齿轮组对结构的水平振动幅值进行放大，并将放大后的振动传递到所述第二伞齿。

所述第一拉簧和第二拉簧的自由端分别连接至结构顶部的左侧和右侧。

所述第一拉簧和第一钢丝绳，第二钢丝绳和第二拉簧的中心线重合。

所述链轮啮合在传动链的中部。

当主体结构发生水平振动时，链条通过链轮带动同心齿轮组转动，然后由同心齿轮组的第一伞齿带动第二伞齿转动，进而使内筒发生旋转，内筒的快速转动使内外筒之间的黏滞液体产生大阻尼力，进而提供耗能能力。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。