[发明专利]频率可调的调谐质量阻尼器

说明书

本发明涉及一种频率可调的调谐质量阻尼器，包括水平板、垂直板、质量板、弹簧约束装置、螺旋弹簧、齿条、轴承、飞轮、无级变速器和滑动支承件。上、下水平板和垂直板紧密相连，质量板和齿条组合与螺旋弹簧形成一体，可沿着滑动支承件往复运动；无级变速器通过传动轴附着于垂直板上。只要通过调整无级变速器齿轮比，就可以将自身的固有振动频率调整到当前的激励频率，以便于更好的达到耗能效果。当结构受到外部激励时，外部输入的能量积蓄于螺旋弹簧，进而使质量板和齿条往复运动，最终运动的齿条通过无级变速器将能量转化为飞轮的动能，使能量耗散。本发明在非常宽的振动频率范围内提供显著的阻尼性质，以及容易调谐和重新调谐的能力，耗能效果佳，鲁棒性好，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种频率可调的调谐质量阻尼器，只要通过调整无级变速器齿轮比，就可以将自身的固有振动频率调整到当前的激励频率，能够达到很好的耗能效果，属于土木结构（包括高层建筑、高耸结构和桥梁结构等）振动控制领域。

背景技术

近年来，由于高层建筑的迅速发展，使得地震振动问题得到广泛的研究。耗能减震等被动控制技术广泛应用于减小高层建筑在地震等作用下的响应，其中TMD得益于构造简单、造价低等优点，应用最为广泛。

但TMD装置有着不可调和自适应性差的固有缺陷，TMD装置的减振效果对频率十分敏感和对不同激励的自适应差，在减小主结构在主谐振中的响应方面是非常有效的，但是对于其它频率（甚至接近谐振频率），它增加了系统运动的幅度。因此，使用配备有能够连续且准确地改变惯性的逆变器的装置可以消除上述问题，这种功能可以通过使用具有齿轮比控制系统的无级变速器来实现。本发明保留了传统TMD被动控制的优点，又有很好的可调性、适应性，可以有效提高耗能能力，这对于实际工程的减震控制具有重大的意义。

发明内容

为了解决传统TMD不可调和自适应性差的固有缺陷，本发明的目的在于提出一种频率可调的调谐质量阻尼器，该装置在发挥传统TMD优势的基础上加以改进，即通过使用具有齿轮比控制系统的无级变速器来实现连续且准确地改变惯性的逆变器的装置。本阻尼器易于调谐、鲁棒性、消能减震效果好。

为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案。

本发明提出的一种频率可调的调谐质量阻尼器，由下水平板1、垂直板2、上水平板3、质量板4、弹簧约束装置5、螺旋弹簧6、齿条7、齿轮8、驱动轴9、轴承10、飞轮11、无级变速器12和滑动支承件13组成，其特征在于：两块垂直板2平行放置，两块垂直板与下水平板1、上水平板3连接组成框架结构；齿条7一端插入两块垂直板2之间形成的空间内，另一端连接质量板4，螺旋弹簧6穿过齿条7，一端锚固于质量板4底部，另一端连接上水平板3顶部，所述螺旋弹簧6分别通过位于上水平板3和质量板4上弹簧约束装置5进行约束，两个滑动支承件13分别装于两块垂直板2之间，所述齿条7通过两个滑动支承件13被引导；齿轮8固定于无级变速器12的驱动轴9上；飞轮11安装于无级变速器12的从动轴上，驱动轴9两端位于轴承10上，所述轴承10安装于垂直板2中；所述齿条7与齿轮8相啮合；当结构受到外部激励时，外部输入的能量积蓄于螺旋弹簧6上，进而使质量板４和齿条７往复运动，能量得到耗散，最终运动的齿条７通过无级变速器12将能量转化为飞轮11的动能;通过下水平板1将频率可调的调谐质量阻尼器安装于结构上，使得频率可调的调谐质量阻尼器的轴线平行于结构振动的方向。

本发明中，下水平板1通过焊接或螺栓连接与结构的预埋件相连，螺旋弹簧6通过焊接与上水平板3和质量板4相连。

本发明的一种频率可调的调谐质量阻尼器，

本发明中，所述下水平板1通过焊接或螺栓连接与结构预埋件相连，螺旋弹簧6通过焊接与其他部件相连。

本发明中，所述频率可调的调谐质量阻尼器轴线平行于主结构振动的方向。

本发明中，所述的频率可调的调谐质量阻尼器的参数（质量、阻尼参数）应根据特定的目的进行优化。