[发明专利]一种基于菱形传动机构的自复位自平衡式惯容器

说明书

本发明涉及一种基于菱形传动的自复位自平衡式惯容器，包括丝杆、耗能组件、传动组件和复位组件，所述的传动组件为菱形传动组件，分别与耗能组件和复位组件连接，所述的耗能组件设置两组，分别套设于丝杆两端螺纹上，能够绕丝杆沿相反方向旋转，所述的复位组件包括弹簧，所述的弹簧分别与传动组件和丝杆连接，所述的丝杆上开设方向一致的螺纹，与现有技术相比，本发明具有整体性好、能够实现自平衡和复位且避免共振等优点。

技术领域

本发明涉及土木工程结构震动控制领域，尤其是涉及一种基于菱形传动机构的自复位自平衡式惯容器。

背景技术

在土木工程结构领域，震动的来源除了地震、风振、海浪等自然因素以外，还有交通运输、机器运转、施工爆破等人为因素。虽然各类动荷载的来源不同，但对土木工程结构的危害都是不容小觑的。严重的震动会造成房倒屋塌、桥梁断裂、人员伤亡，轻微的震动也会造成建筑物开裂变形、非结构构件损坏等，降低使用的安全感和舒适度。不论震动的大小，土木结构的震动都严重威胁我们的生命安全和生活品质。

将震动控制装置或机构安装在结构当中，可以分担土木结构在地震中的震动作用，减弱其自身承担的地震力，通过调整结构的自振频率或周期，增大结构阻尼和控制力，以降低结构的震动响应，实现结构震动的控制。目前，各种类型的惯容器主要作为调谐质量阻尼器的阻尼元件正逐步应用在土木工程结构的震动被动控制领域，而菱形构型的惯容器在控制层间位移方面也具有很大的优势。

近年来，针对结构的快速地震康复策略受到了业内的关注，使用中心消能构件配合纯拉力系统来快速提高结构的抗震性能成为了一种较好的方法，传统有丝杆旋转式惯容器虽然已具有一定的速度放大能力，但必须依托定子和转子的相对运动进行工作，不论转子和定子如何分配，始终必须有制动扭矩限制定子的转动，才能使惯容器发挥作用，这一点使得它无法运用在纯拉力系统中，拉索的连接无法提供这样的制动力矩。因此，基于拉索的纯拉力系统对阻尼器提出了整体、自平衡、可复位性能的要求。

同时针对不同的结构，对于震动加速度和震动位移的要求不尽相同，主要的目的是在满足震动位移符合要求的情况下，使地震作用下的震动加速度尽量远离地震加速度。由于装置所安装的结构可能分布在不同的场地位置，在结构的使用中也可能经历不同的地震作用，所以一种可根据结构的具体情况进行调整的惯容器装置就显得十分有必要。

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基于菱形传动机构的自复位自平衡式惯容器，整体性好，能够实现自平衡和复位要求，且刚度可调节。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于菱形传动的自复位自平衡式惯容器，包括丝杆、耗能组件、传动组件和复位组件，所述的传动组件为菱形传动组件，分别与耗能组件和复位组件连接，所述的耗能组件设置两组，分别套设于丝杆两端螺纹上，能够绕丝杆沿相反方向旋转，所述的复位组件包括弹簧，所述的弹簧分别与传动组件和丝杆连接，所述的丝杆上开设方向一致的螺纹；

该惯容器使用时，震动从传动组件输入，所述的传动组件将震动分别传送至耗能组件和复位组件，两组耗能组件通过在丝杆上沿相反方向旋转对震动的能量进行消耗并实现自平衡，所述的复位组件中的弹簧通过产生形变将震动的能量转化为弹性势能，并在耗能组件完成耗能后，利用弹性势能将耗能组件和传动组件复位。

弹簧的伸缩速度在各个相对长度时是不同的，飞轮的转动速度也会有所不同，所以整个惯容器的刚度一直在变化，实现了刚度可调，可以有效避开振动的卓越周期，避免共振。

进一步地，所述的耗能组件包括飞轮和滑动螺母，所述的滑动螺母分别套设于丝杆的螺纹上，所述的飞轮中间开设安装通孔，其套设于丝杆上，且与滑动螺母固定连接，所述的耗能组件对称设置丝杆两端，所述的两组耗能组件中的滑动螺母分别与传动组件连接。