本實(shí)用新型涉用于風(fēng)振或地震反應(yīng)的振動控制，屬于結(jié)構(gòu)振動控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種三維多頻調(diào)諧質(zhì)量阻尼器減震控制裝置。

背景技術(shù)：

建筑結(jié)構(gòu)控制目前可分為兩類：第一類是通過結(jié)構(gòu)直接耗能從而達(dá)到減振的目的，例如建筑結(jié)構(gòu)層間位移控制；第二類是通過增加結(jié)構(gòu)阻尼，達(dá)到耗能減震的目的，并且阻尼器的相對位移越大，減震的效果越好，此類控制具有造價(jià)低廉,構(gòu)造簡單,易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn),在實(shí)際工程中廣泛應(yīng)用。

傳統(tǒng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TMD)由質(zhì)量塊、調(diào)諧頻率的彈性元件和耗散結(jié)構(gòu)振動能量的阻尼元件三大部分組成。彈性原件一般采用彈簧，其所需空間小。當(dāng)存在外激勵(lì)時(shí)，TMD系統(tǒng)相對運(yùn)動產(chǎn)生的慣性力反作用到建筑結(jié)構(gòu)上，利用共振原理將主體結(jié)構(gòu)的振動能量轉(zhuǎn)移到控制裝置上。TMD的固有頻率和建筑結(jié)構(gòu)的固有頻率接近，才能保證建筑結(jié)構(gòu)的振動能量轉(zhuǎn)移到TMD上；被動調(diào)頻質(zhì)量阻尼器(PTMD)是一種關(guān)注的建筑減振技術(shù)，現(xiàn)有PTMD均為單質(zhì)點(diǎn)設(shè)計(jì)，其自振頻率單一，只能在結(jié)構(gòu)的某一階振動頻率附近發(fā)揮作用。

調(diào)諧質(zhì)量阻尼器控制多為一個(gè)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器控制一個(gè)頻率且在一個(gè)方向.即為有多少個(gè)方向振動用多少種類型調(diào)諧質(zhì)量阻尼器,工程應(yīng)用不太方便,調(diào)諧質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)造價(jià)高。調(diào)諧質(zhì)量阻尼器控制多為一個(gè)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器控制一個(gè)頻率且在一個(gè)方向.能否設(shè)計(jì)一種裝置系統(tǒng)代替多個(gè)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器、節(jié)省造價(jià)、方使快捷的實(shí)現(xiàn)多個(gè)方向的振動控制一直是一個(gè)工程難題。目前工程中應(yīng)用廣泛的頻率調(diào)節(jié)方法主要是通過增減質(zhì)量實(shí)現(xiàn)，選用不同的質(zhì)量塊以達(dá)到頻率調(diào)節(jié)的目的；或者改變彈簧的布置方式改變調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的剛度，以上的方法均難以實(shí)現(xiàn)質(zhì)量阻尼器頻率的連續(xù)、精確調(diào)節(jié)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的：本實(shí)用新型的目的在于針對已有的技術(shù)存在的缺陷，提供一種三維多頻調(diào)諧質(zhì)量阻尼器減震控制裝置，使阻尼器能控制多個(gè)方向振動，充分發(fā)揮阻尼器的控制作用。

針對現(xiàn)有均為單質(zhì)點(diǎn)設(shè)計(jì)，其自振頻率單一，只能在結(jié)構(gòu)的某一階振動頻率附近發(fā)揮作用而可能影響控制性能的控制裝置，提出一種多頻調(diào)諧質(zhì)量阻尼器減振控制裝置。該裝置具有多個(gè)自振頻率，可以在較寬頻率范圍內(nèi)控制結(jié)構(gòu)由風(fēng)振或地震引起的振動，并且在水平兩個(gè)方向和豎向方向均可達(dá)到結(jié)構(gòu)控制的效果。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種三維多頻調(diào)諧質(zhì)量阻尼器減震控制裝置，包括密封腔體和三個(gè)減震組件；密封腔體為一盒體，共分為上中下三層，層與層之間通過板狀件隔開；上層設(shè)有上部減震組件，中層設(shè)有中部減震組件，下層設(shè)有下部減震組件；設(shè)密封腔體的水平方向?yàn)閄方向，和水平方向相垂直的方向?yàn)閅方向，和X方向、Y方向均垂直的方向?yàn)閆方向；

所述上部減震組件和底部減震組件均包括n個(gè)質(zhì)量塊和n-1個(gè)彈簧，且n個(gè)質(zhì)量塊和n-1個(gè)彈簧交替布置；所述質(zhì)量塊兩端連接有阻尼器，阻尼器與密封腔體固連；上部減震組件在X方向上布置有水平彈簧導(dǎo)軌和質(zhì)量塊滑軌，底部減震組件在Z方向上布置有水平彈簧導(dǎo)軌和質(zhì)量塊滑軌，使得質(zhì)量塊在滑輪的帶動下在質(zhì)量塊滑軌上來回移動；水平彈簧導(dǎo)軌與密封腔體固連，彈簧位水平彈簧導(dǎo)軌上；彈簧一端與彈簧一側(cè)質(zhì)量塊的同側(cè)端通過彈簧掛鉤相連接，彈簧另一端與另一側(cè)質(zhì)量塊的同側(cè)端通過彈簧掛鉤相連接；所述滑軌的軸線和導(dǎo)軌的軸線相互平行；所述中部減震組件中在Y方向上并排對稱布置有豎向彈簧導(dǎo)軌和質(zhì)量塊滑軌，且與上下兩個(gè)板狀件固連，使得質(zhì)量塊在滑輪的帶動下在質(zhì)量塊滑軌上來回移動；質(zhì)量塊兩端連接有阻尼器，彈簧位于豎向彈簧導(dǎo)軌上；彈簧一端與彈簧一側(cè)質(zhì)量塊的同側(cè)端通過彈簧掛鉤相連接，彈簧另一端與另一側(cè)質(zhì)量塊的同側(cè)端通過彈簧掛鉤相連接；所述滑軌的軸線和導(dǎo)軌的軸線相互平行。

本實(shí)用新型進(jìn)一步的技術(shù)方案是：所述板狀件為兩個(gè)，呈長方體狀且相互平行；中部減震組件中在Y方向上布置的豎向彈簧導(dǎo)軌和質(zhì)量塊滑軌兩端與上下板狀件的長邊固連。

本實(shí)用新型進(jìn)一步的技術(shù)方案是：所述質(zhì)量塊的材料為鑄鋼、鑄鐵或鉛。

本實(shí)用新型進(jìn)一步的技術(shù)方案是：所述上部和底部減震組件的阻尼器通過螺栓與質(zhì)量塊及密封腔體連接。

本實(shí)用新型進(jìn)一步的技術(shù)方案是：所述中部減震組件的阻尼器通過螺栓與質(zhì)量塊及板狀件連接。

本實(shí)用新型進(jìn)一步的技術(shù)方案是：所述上部和底部減震組件中的水平彈簧導(dǎo)軌通過螺栓與密封腔體連接。

本實(shí)用新型進(jìn)一步的技術(shù)方案是：所述中部減震組件的豎向彈簧導(dǎo)軌通過螺栓與板狀件連接。

本實(shí)用新型進(jìn)一步的技術(shù)方案是：所述上部和底部減震組件中的質(zhì)量塊滑軌通過焊接與密封腔體連接。

本實(shí)用新型進(jìn)一步的技術(shù)方案是：所述中部減震組件的質(zhì)量塊滑軌通過焊接與板狀件連接。

本實(shí)用新型進(jìn)一步的技術(shù)方案是：所述彈簧掛鉤為剛性掛鉤。

發(fā)明效果

本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于：各質(zhì)量塊質(zhì)量,質(zhì)量塊間的連接剛度等均不一定相同,具有多自由度動力特征，含有多個(gè)自振頻率，使結(jié)構(gòu)多個(gè)方向振動得到控制,充分發(fā)揮阻尼器的作用,并且各個(gè)方向互不干擾。本實(shí)用新型控制目標(biāo)明確，通過調(diào)整質(zhì)量塊及彈簧剛度可以改變自身頻率，適用范圍廣,安裝簡單，整體封裝于密封腔中，一旦調(diào)試安裝完成可免維護(hù)，耐久性好，有很高的應(yīng)用推廣價(jià)值。本裝置可以應(yīng)用于大跨度建筑結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)等的振動控制。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本裝置結(jié)構(gòu)簡單,設(shè)計(jì)合理,故障率低,運(yùn)行穩(wěn)定性好,該裝置可拆卸性好,便于安裝和更換；該裝置可以根據(jù)實(shí)際情況,通過調(diào)整調(diào)諧質(zhì)量塊的重量,調(diào)節(jié)阻尼的大小和更換彈簧阻尼來調(diào)整頻率和阻尼比,使用效果好,更換下的阻尼器和質(zhì)量塊可以重復(fù)利用,避免資源浪費(fèi)。

附圖說明

圖1是上部水平調(diào)諧質(zhì)量阻尼器俯視圖；

圖2是中部豎向調(diào)諧質(zhì)量阻尼器整體裝置圖；

圖3是中部豎向調(diào)諧質(zhì)量阻尼器主視圖；

圖4是中部豎向調(diào)諧質(zhì)量阻尼器側(cè)視圖；

圖5是底部水平調(diào)諧質(zhì)量阻尼器俯視圖。

圖中：1-第一可調(diào)節(jié)質(zhì)量塊、2-第一彈簧、3-第一水平方向阻尼器、4-豎向阻尼器、5-第二可調(diào)節(jié)質(zhì)量塊、6-內(nèi)部支撐質(zhì)量塊、7-水平彈簧導(dǎo)軌、8-第三可調(diào)節(jié)質(zhì)量塊、9-第三彈簧、10-第二水平方向阻尼器、11-彈簧掛鉤、12-滑輪、13-連接螺栓、14-第二彈簧、15-豎向彈簧導(dǎo)軌

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施實(shí)例，對本實(shí)用新型技術(shù)方案進(jìn)一步說明。

一種三維多頻調(diào)諧質(zhì)量阻尼器減振控制裝置，主要包括上部減震組件,中部減震組件,底部減震組件，且三個(gè)組件位于腔體內(nèi)，用面板相互隔開。設(shè)腔體水平方向?yàn)閄方向，豎直方向?yàn)閅方向，與X方向和Y方向相互垂直的方向?yàn)閆方向；

所述上部減震組件包括第一可調(diào)節(jié)質(zhì)量塊,第一彈簧,第一水平向阻尼器,所述質(zhì)量塊兩端連接有阻尼器,一端為兩個(gè)阻尼器，一端為1個(gè)阻尼器，阻尼器連接在腔體側(cè)壁上，在X方向上布置有彈簧導(dǎo)軌和質(zhì)量塊滑軌,質(zhì)量塊在滑軌上能夠在X方向上移動,彈簧導(dǎo)軌與腔體連接,彈簧位于彈簧導(dǎo)軌上,彈簧一端與彈簧一側(cè)質(zhì)量塊的同側(cè)通過彈簧掛鉤相連接,彈簧另一端與另一側(cè)質(zhì)量塊的同側(cè)端通過彈簧掛鉤相連接,上述滑軌的軸和導(dǎo)軌的軸線相互平行,運(yùn)動過程中第一彈簧,第一水平阻尼器沿水平軸線拉伸或壓縮；中部減震組件包括上下面板,第二彈簧,彈簧導(dǎo)軌,在Y方向上，質(zhì)量塊兩端連接豎向阻尼器,并承座于導(dǎo)軌之上,導(dǎo)軌通過螺栓與上下面板連接。彈簧導(dǎo)軌與上下面板連接,彈簧位于彈簧導(dǎo)軌上,彈簧一端與彈簧一側(cè)質(zhì)量塊的同側(cè)通過彈簧掛鉤相連接,彈簧另一端與另一側(cè)質(zhì)量塊的同側(cè)端通過彈簧掛鉤相連接,上述滑軌的軸和導(dǎo)軌的軸線相互平行,運(yùn)動過程中第二彈簧,第二豎向阻尼器沿豎向軸線拉伸或壓縮，腔體內(nèi)部質(zhì)量塊用于支撐上面板。底部減震組件包括第三彈簧,腔體,第三可調(diào)節(jié)質(zhì)量塊,第二水平阻尼器,在Z方向上布置有彈簧導(dǎo)軌和質(zhì)量塊滑軌,質(zhì)量塊在滑軌上能夠在第一方向上移動,彈簧導(dǎo)軌與腔體連接,彈簧位于彈簧導(dǎo)軌上,彈簧一端與彈簧一側(cè)質(zhì)量塊的同側(cè),通過彈簧掛鉤相連接,運(yùn)動過程中第三彈簧,第二水平阻尼器沿水平軸線拉伸或壓縮。

本實(shí)用新型裝置的工作原理：

地震或振動方向與上部水平調(diào)諧質(zhì)量阻尼器裝置運(yùn)行方向一致時(shí),第一可調(diào)節(jié)質(zhì)量塊沿彈簧軸向運(yùn)動,從而實(shí)現(xiàn)對此方向的振動控制；地震或振動方向與中部豎向調(diào)諧質(zhì)量阻尼器裝置運(yùn)行方向一致時(shí),中部調(diào)諧質(zhì)量阻尼器工作,阻尼器裝置沿彈簧方向運(yùn)動,實(shí)現(xiàn)此方向的振動控制；地震或振動方向與底部水平調(diào)諧質(zhì)量阻尼器裝置運(yùn)行方向一致時(shí),底部水平調(diào)諧質(zhì)量阻尼器開始工作,底部調(diào)諧質(zhì)量阻尼器沿彈簧軸向運(yùn)動,實(shí)現(xiàn)此方向的振動控制。當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)遇到某一方向的振動時(shí),該裝置對應(yīng)的質(zhì)量阻尼器裝置工作,并且不會對其他方向產(chǎn)生附帶影響,從而達(dá)到多個(gè)方向,多個(gè)頻率振動的控制。所述質(zhì)量塊的材料為鑄鋼、鑄鐵或鉛；阻尼耗能裝置通過螺栓與質(zhì)量塊及腔體連接；彈簧導(dǎo)軌通過螺栓與密封腔體連接；質(zhì)量塊滑軌通過焊接或與腔體連接；所述彈簧掛鉤為剛性掛鉤。一種多頻調(diào)諧質(zhì)量阻尼器裝置，包括腔體、彈簧、質(zhì)量塊和阻尼耗能裝置,并設(shè)腔體的水平方向?yàn)閄方向,和垂直于X的平面方向?yàn)閅方向,垂直于X,Y方向所在平面的豎向方向設(shè)為Z方向,從外觀結(jié)構(gòu)分為上部水平調(diào)諧質(zhì)量阻尼器,中部豎向調(diào)諧質(zhì)量阻尼器,底部水平調(diào)諧質(zhì)量阻尼器裝置。

如附圖1所示,所述上部減震組件包括第一可調(diào)節(jié)質(zhì)量塊1,第一彈簧2,第一水平向阻尼器3,面板,水平彈簧導(dǎo)軌7,滑輪12,質(zhì)量塊、滑軌、彈簧、阻尼耗能裝置等主要構(gòu)件封裝在腔體內(nèi).腔體外形為長方體或者圓柱體,質(zhì)量塊可以是鑄鋼或鑄鐵,亦可以是其他相關(guān)材料.彈簧需具有良好的剛度和耐久性能,彈簧阻尼器的數(shù)量為兩個(gè)以上的安裝在下面板底部的兩端，所述質(zhì)量塊兩端連接有阻尼耗能裝置,阻尼耗能裝置與質(zhì)量塊之間用螺栓連接,在X方向上布置有彈簧導(dǎo)軌和質(zhì)量塊滑軌,質(zhì)量塊導(dǎo)軌焊接在腔體上,質(zhì)量塊承座于滑軌之上,質(zhì)量塊在滑軌上能夠在X方向上移動,彈簧導(dǎo)軌與腔體連接,彈簧位于彈簧導(dǎo)軌上,彈簧一端與彈簧一側(cè)質(zhì)量塊的同側(cè)通過彈簧掛鉤11以及螺栓相連接,彈簧另一端與另一側(cè)質(zhì)量塊的同側(cè)端通過彈簧掛鉤相連接,上述滑軌的軸和導(dǎo)軌的軸線相互平行,運(yùn)動過程中彈簧與X水平阻尼器沿水平軸線拉伸或者壓縮。

如附圖2-4所示,中部減震組件包括上下面板,第二彈簧14,豎向彈簧導(dǎo)軌15,豎向第二阻尼器4,第二可調(diào)節(jié)質(zhì)量塊5,質(zhì)量塊兩端連接豎向阻尼器,并承座于導(dǎo)軌之上,導(dǎo)軌通過螺栓與上下面板連接。彈簧導(dǎo)軌與上下面板連接,彈簧位于彈簧導(dǎo)軌上,彈簧一端與彈簧一側(cè)質(zhì)量塊的同側(cè)通過彈簧掛鉤相連接,彈簧另一端與另一側(cè)質(zhì)量塊的同側(cè)端通過彈簧掛鉤相連接,上述滑軌的軸和導(dǎo)軌的軸線相互平行,運(yùn)動過程中第二彈簧,第二豎向阻尼器沿豎向軸線拉伸或壓縮，腔體內(nèi)部質(zhì)量塊6用于支撐上面,并用連接螺栓13連接上下部分,運(yùn)動過程中第二彈簧沿彈簧導(dǎo)軌軸線拉伸或壓縮。

如附圖5所示,所述底部減震組件包括第三可調(diào)節(jié)質(zhì)量塊8,第三彈簧9,第二水平向阻尼器10，彈簧阻尼器的數(shù)量為兩個(gè)以上的安裝在下面板底部的兩端，所述質(zhì)量塊兩端連接有阻尼耗能裝置,阻尼耗能裝置與腔體連接,在Y方向上布置有彈簧導(dǎo)軌和質(zhì)量塊滑軌,質(zhì)量塊在滑軌上能夠在Y方向上移動,彈簧導(dǎo)軌與腔體連接,彈簧位于彈簧導(dǎo)軌上,彈簧一端與彈簧一側(cè)質(zhì)量塊的同側(cè)通過彈簧掛鉤相連接,彈簧另一端與另一側(cè)質(zhì)量塊的同側(cè)端通過彈簧掛鉤相連接,上述滑軌的軸和導(dǎo)軌的軸線相互平行,運(yùn)動過程中彈簧與Y水平阻尼器沿水平軸線拉伸或者壓縮.各質(zhì)量塊之間可以相對運(yùn)動且有連接剛度,通過調(diào)節(jié)彈簧剛度和質(zhì)量塊質(zhì)量便可以設(shè)計(jì)出具有不同方向的,不同自振頻率的減震控制裝置。

質(zhì)量塊質(zhì)量,彈簧剛度,阻尼耗能參數(shù)可以根據(jù)不同的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)選擇,從而適應(yīng)不同的建筑結(jié)構(gòu),該裝置一般設(shè)于結(jié)構(gòu)頂部,用于控制振動的最大位移,達(dá)到最優(yōu)減震控制效果。

當(dāng)X方向產(chǎn)生振動時(shí),上部減震組件開始工作,第一可調(diào)節(jié)質(zhì)量塊1對第一彈簧2產(chǎn)生壓縮和拉伸的作用,第一彈簧2產(chǎn)生的反作用力到第一可調(diào)節(jié)質(zhì)量塊1,使其沿導(dǎo)軌方向來回振動,第一水平方向阻尼器3產(chǎn)生耗能作用,當(dāng)質(zhì)量塊的振動頻率與結(jié)構(gòu)的振動頻率一致時(shí),第一可調(diào)節(jié)質(zhì)量塊1產(chǎn)生最大的第一水平振動控制作用。

當(dāng)Y方向產(chǎn)生振動時(shí),中部減震組件裝置開始工作,第二可調(diào)節(jié)質(zhì)量塊5對第二彈簧14產(chǎn)生壓縮和拉伸作用,第二彈簧14反作用于第二可調(diào)節(jié)質(zhì)量塊5,使其沿導(dǎo)軌方向來回振動,豎向阻尼器4產(chǎn)生耗能作用,當(dāng)質(zhì)量塊的振動頻率與結(jié)構(gòu)的振動頻率一致時(shí),第二可調(diào)節(jié)質(zhì)量塊5產(chǎn)生最大的豎向振動控制作用。

當(dāng)Z方向產(chǎn)生振動時(shí),底部減震組件開始工作,第三調(diào)節(jié)質(zhì)量塊8對第三彈簧9產(chǎn)生壓縮和拉伸作用,第三彈簧9反作用力到第三調(diào)諧質(zhì)量塊8,使其沿導(dǎo)軌方向運(yùn)動,第二水平方向阻尼器10產(chǎn)生耗能作用,當(dāng)質(zhì)量塊的振動頻率與結(jié)構(gòu)的振動頻率一致時(shí),第三可調(diào)諧質(zhì)量塊8產(chǎn)生最大的第二水平振動控制作用。

以上對本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施方式進(jìn)行了詳細(xì)完整的說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，不能被認(rèn)為是本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡是依照本發(fā)明申請范圍所做的變化與改進(jìn)等，均應(yīng)歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。