[发明专利]三向低频变刚度变阻尼调谐质量阻尼器

说明书

技术领域

本发明涉及一种调谐质量阻尼器，尤其是涉及一种三向低频变刚度变阻尼调谐质量阻尼器。

背景技术

调谐质量阻尼器(TMD)是由质量块、弹簧与阻尼系统组成，即通过弹簧和质量块将其振动频率调至主结构频率附近，改变结构的共振特性，利用阻尼系统耗散输入振动能量，以达到减振的作用。

目前工程结构领域常用的调谐质量阻尼器一般为搁置式和悬挂式两种，搁置式常用的弹簧为钢制弹簧(圆柱或圆锥形拉压弹簧，受压叠板弹簧和蝶形弹簧)，通过调节弹簧刚度和质量块质量来调整频率。悬挂式则一般为单摆构造，可通过调节摆长和质量块质量来调整频率，一般都为一维(竖向)或二维(水平X、Y方向)减振，少数三向减振TMD也是两种方式的简单组合。

由钢制弹簧组成的TMD自振频率可达2-5Hz(减振范围≥6Hz)，对于很多自振频率较低的工程结构而言，其减振效果不佳，悬挂单摆式TMD的频率虽然理论上可做的很低，但过长的摆长且一般只能控制水平振动的缺陷也使其应用受到了限制。

通常TMD的阻尼系统为粘滞液体型或摩擦型，阻尼性能与速度相关或位移相关，一旦制作安装到位后，阻尼性能均固定不可调节。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种稳定性好、安装维护方便、密封性好、隔振频率低、节省空间、刚度和阻尼方便可调的三向低频变刚度变阻尼调谐质量阻尼器，将空气弹簧创造性的应用于调谐质量阻尼器(TMD)中，充分利用空气弹簧的低频特性，可用于TMD架设空间有限的低频工程结构，隔振有效频率可低至3Hz甚至以下。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种三向低频变刚度变阻尼调谐质量阻尼器，其特征在于，包括：

外壳；

质量块，内部中空，形成气室；

空气弹簧，一端与质量块外表面固定连接，另一端与外壳内表面滑动连接。

所述的空气弹簧一端通过连接法兰与质量块连接，另一端通过PTFE层与外壳内表面连接。

所述的PTFE层的非光滑面通过粘结方式与空气弹簧端部连接板连接，光滑面与外壳内表面接触连接。

所述的连接法兰为气密式法兰。

所述的空气弹簧设有6个，并对称设置。

还包括阻尼调节螺栓，所述的质量块的侧壁上设有可调节阻尼孔，所述的阻尼调节螺栓一端与可调节阻尼孔连接，另一端穿过外壳后与螺母连接，通过阻尼调节螺栓可调节阻尼孔的形状系数，并可带动质量块侧壁运动，从而来调节气室的大小以调节阻尼比大小。

所述的外壳上设有用于充气弹簧使用的充气孔。

所述的外壳上设有与外部物件连接的连接件，该连接件上设有螺栓孔。

所述的空气弹簧采用囊式或膜式空气弹簧。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)使用空气弹簧作为TMD的弹性元件，隔振频率低，可用于自振频率3Hz甚至以下的工程结构减振。安装所需空间较小，适用于空间有限的工程结构。

2)质量块与气室的一体化设计可有效节省空间，且气室与阻尼孔大小可方便调节，TMD的频率和阻尼可调范围较大，便于根据现场实际情况安装调试。

3)空气弹簧分三个方向独立设置，与外壳间的低摩擦滑动接触连接，能保证其在三个方向独立工作，可有效避免三向频率之间的耦合，能精确实现三向减振，还可有效避免空气弹簧的横向稳定性问题。

4)封闭式构造防水防尘，避免阳光直射，可有效提高空气弹簧的使用年限，外部形态简单美观，安装维护方便。

5)空气弹簧利用气体的体积和弹性发挥弹簧的作用，可自由地选择其承载力、刚度和高度，可对不同方向和旋转干扰振动获得综合减振效果且无高阶颤振现象，重量轻，能经受强振，耐疲劳，使用寿命长。与气室相连的话，可通过调节气室的大小和其上阻尼孔的形状系数来调节其刚度和阻尼比，为理想的减振弹性元件。

附图说明

图1为本发明内部构造剖面图；

图2为本发明去掉上部外壳钢板及充气软管的俯视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1和图2所示，一种三向低频变刚度变阻尼调谐质量阻尼器，包括：

外壳2；质量块1，内部中空，形成气室；空气弹簧3，一端与质量块外表面固定连接，另一端与外壳内表面滑动连接。