[发明专利]一种多重齿轮传动颗粒惯容阻尼器

说明书

本发明公开了一种多重齿轮传动颗粒惯容阻尼器，金属外壳一与螺母焊接在一起，滚珠丝杠一端通过螺母插入金属外壳一内，另一端通过轴承插入金属外壳二内，并与齿轮组件焊接在一起。金属外壳二内，齿轮组件相互啮合，传动杆件一端与齿轮组件焊接或螺栓连接，另一端通过轴承插入金属外壳三内。当金属外壳一与金属外壳二或金属外壳三发生相对位移时，齿轮组件带动传动杆件与飞轮、颗粒转动，并造成颗粒与飞轮和弹性阻尼层的摩擦与碰撞。本发明具有结构简单、安装方便以及原材料实惠易得等优点，兼具多重惯容吸能、摩擦碰撞耗能、多频调谐、以小带大、方向可变等特点，可有效减小风荷载、地震以及车辆冲击等作用下结构之间的振动。

技术领域

本发明涉及一种多重齿轮传动颗粒惯容阻尼器，属于工程振动控制领域。

背景技术

超高层结构、大跨空间结构、大跨度桥梁等复杂工程结构的建造逐渐成为解决城市拥堵、满足人们多功能需求的重要措施。但伴随而来的是上述复杂工程结构在建造、运营及维护过程中偶然荷载作用下的安全性、舒适性问题日益突出。例如在地震作用下，桥梁结构的墩梁或台梁之间会产生显著的相对位移，进而可能会导致主梁与桥台、主梁相邻梁体之间发生碰撞，引发落梁等严重后果；而强风作用下，超高层结构、大跨度空间结构、大跨度桥梁的风致动力响应也十分剧烈，如何能够保证强风作用下复杂工程结构的安全性和舒适性问题已成为国内外重要的研究课题；再比如，桥梁伸缩缝装置在汽车或列车冲击作用下易出现多种病害，这些病害的累积会导致桥梁主要承重构件受到的车辆冲击作用加剧，进而产生结构部件损坏，严重的还会导致结构倒塌。强震、强风或重载车辆冲击等耦合荷载作用下复杂工程结构的安全性会显著的降低，而如何提高复杂工程结构在偶然荷载作用下的安全性和舒适性具有重要的实际意义。

耗能减震技术(阻尼装置)应用是提升复杂工程结构安全性和舒适性的重要措施。在目前土木工程常用的阻尼装置中，黏滞阻尼器应用范围最广，但其密封性较差且成本较高；黏弹性阻尼器构造简单、安装方便，但是其性能受温度影响较明显；摩擦阻尼器与金属阻尼器性能稳定，价格低廉，形式多样，具有良好的滞回性能，但是其在各种动力作用下会发生材性退化或疲劳效应；而调谐质量阻尼器减振频带相对较窄，因此新型耗能减震装置的研发与应用一直是国内外学者研究的热点。颗粒阻尼(particle damping，PD)技术发轫于航空、航天及机械振动控制领域，是一种安全、经济、有效的耗能减震技术。其具有附加质量小、调谐频带宽、自适应附加阻尼、鲁棒性和耐久性好、价格低廉、易于维护等优点。颗粒阻尼器不用密封，几乎不受温度的限制，也没有诸如材料退化与疲劳效应等问题；此外，地震动和风振频谱的丰富性和随机性增强了颗粒发生碰撞的概率，使得其在土木工程结构中具有较强的适用性。但是现有颗粒阻尼器也存在以下不足：(1)当颗粒发生堆积或填充率较低时，很难发挥有效的减振控制效果；(2)虽然适用频率较宽，但也只有在一定激励强度下颗粒启振后才能发挥其作用；(3)传统颗粒阻尼器必须附加较大的质量(附加质量比一般不小于2％)才能够达到较优的减震效果，而过大的附加质量可能造成结构设计阶段成本的增大；(4)颗粒阻尼器主要是对结构的水平振动进行控制，且其空腔容器体积较大，较难实现在工程结构狭窄空间内或者竖向振(震)动激励的传递与能量耗散。

鉴于此，进一步拓宽颗粒阻尼技术在复杂工程结构中的应用场景，提升颗粒阻尼技术的实用性，开发一种具有多重惯容器吸能、碰撞耗能，构造简单、装配灵活的颗粒阻尼装置具有重要的理论意义和实用价值。

发明内容

本发明旨在降低地震、强风或车致振(震)动作用下工程结构的损坏或倒塌可能，提供一种构造简单、安装方便的多重齿轮传动颗粒惯容阻尼器，可用于楼层之间、桥梁主梁墩台之间等位置。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。