本實(shí)用新型屬于建筑結(jié)構(gòu)或機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)控制領(lǐng)域，更具體的說(shuō)涉及一種調(diào)諧質(zhì)量阻尼器。
背景技術(shù)：
：近年來(lái)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器作為一種消能減振裝置得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，其良好的減振效果也得到了大量的工程驗(yàn)證。但是普通的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器為了取得較好的減震效果，質(zhì)量比設(shè)定較大，這會(huì)顯著增加結(jié)構(gòu)重量，正常情況希望達(dá)到原結(jié)構(gòu)質(zhì)量的3％～5％，這些附加質(zhì)量將顯著增加結(jié)構(gòu)的重力荷載。現(xiàn)有的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)常見(jiàn)的有懸掛式、滑軌式和齒輪滾動(dòng)式。懸掛式質(zhì)量調(diào)諧阻尼系統(tǒng)通過(guò)在結(jié)構(gòu)頂端設(shè)置桁架等結(jié)構(gòu)形式，用懸索將大質(zhì)量塊懸掛起來(lái)，并安裝阻尼器系統(tǒng)以便耗散能量。由于質(zhì)量塊按單擺運(yùn)動(dòng)，其自振頻率與懸索長(zhǎng)度相關(guān)，如要求系統(tǒng)具有較長(zhǎng)的自振周期，則要求懸索長(zhǎng)度非常大。這一方法對(duì)于空間利用率低下，構(gòu)造復(fù)雜，工程造價(jià)高，安裝不便。另一方面如果懸掛結(jié)構(gòu)一旦失效，跌落的大質(zhì)量塊將對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，造成安全隱患?；壥秸{(diào)諧質(zhì)量阻尼器通過(guò)設(shè)置滑動(dòng)軌道和彈簧系統(tǒng)，使質(zhì)量塊在滑動(dòng)軌道上按照設(shè)定的頻率運(yùn)動(dòng)，并安裝阻尼器以耗散能力。該技術(shù)對(duì)滑動(dòng)軌道的摩擦系數(shù)要求非常嚴(yán)格，如果滑動(dòng)軌道的摩擦系數(shù)太大，將出現(xiàn)質(zhì)量塊無(wú)法滑動(dòng)的情況。而齒輪滾動(dòng)式簡(jiǎn)單的說(shuō)是利用由齒輪帶動(dòng)大質(zhì)量圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)，以達(dá)到降低附加質(zhì)量塊的作用，同樣的對(duì)齒輪在嚙合時(shí)的摩擦系數(shù)要求較高，且結(jié)構(gòu)具有摩擦力大，使用壽命短的缺點(diǎn)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本實(shí)用新型的目的在于提供一種調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，本調(diào)諧質(zhì)量阻尼器上設(shè)置有由滾珠絲杠帶動(dòng)的飛輪，利用主結(jié)構(gòu)與附加質(zhì)量塊之間產(chǎn)生的相對(duì)位移實(shí)現(xiàn)滾珠絲杠上滾珠螺母做直線運(yùn)動(dòng)，將滾珠螺母的直線位移通過(guò)滾珠絲杠轉(zhuǎn)化為飛輪的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，使得飛輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以抵消附加質(zhì)量塊的質(zhì)量，起到降低調(diào)諧質(zhì)量阻尼器整體結(jié)構(gòu)體積和質(zhì)量的目的。本實(shí)用新型技術(shù)方案一種調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，包括與主結(jié)構(gòu)連接的附加質(zhì)量塊，所述附加質(zhì)量塊與主結(jié)構(gòu)之間設(shè)置有阻尼器和飛輪，所述飛輪上穿過(guò)有飛輪軸，所述飛輪軸一端與附加質(zhì)量塊連接，另一端連接有滾珠絲杠，所述滾珠絲杠與飛輪軸連接端設(shè)置有套筒，所述飛輪軸與滾珠絲杠連接端置于套筒內(nèi)，滾珠絲杠上還設(shè)置有滾珠螺母，所述滾珠螺母上設(shè)置有固定套，所述固定套與主結(jié)構(gòu)連接，所述飛輪軸與附加質(zhì)量塊連接端還設(shè)置有飛輪固定裝置，飛輪軸通過(guò)飛輪固定裝置與附加質(zhì)量塊連接。優(yōu)選的，所述飛輪軸與套筒連接端設(shè)置有外螺紋，所述套筒內(nèi)設(shè)置有內(nèi)螺紋，所述內(nèi)螺紋與外螺紋嚙合。優(yōu)選的，所述固定套上連接有支撐座，固定套通過(guò)支撐座與主結(jié)構(gòu)連接，所述固定套與支撐座鉸接。優(yōu)選的，所述飛輪固定裝置包括與附加質(zhì)量塊固接的固定底座，所述固定底座與飛輪軸鉸接。優(yōu)選的，所述飛輪軸上設(shè)置有軸承，所述飛輪通過(guò)軸承與飛輪軸固定。本實(shí)用新型技術(shù)有益效果：本實(shí)用新型技術(shù)方案的一種調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，在附加質(zhì)量塊與需要進(jìn)行減震的主結(jié)構(gòu)中間除了設(shè)置常規(guī)的阻尼器減震外，還設(shè)置了由主結(jié)構(gòu)和附加質(zhì)量塊振動(dòng)引起轉(zhuǎn)動(dòng)的飛輪，利用飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)質(zhì)量代替一部分平動(dòng)質(zhì)量，這里稱飛輪能夠代替的平動(dòng)質(zhì)量為等效質(zhì)量，減小整個(gè)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器裝置的自重，即降低附加質(zhì)量塊的質(zhì)量，提高減振效果。本實(shí)用新型技術(shù)方案的一種調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，飛輪利用設(shè)置在主結(jié)構(gòu)和附加質(zhì)量塊之間的滾珠絲杠連接，滾珠絲杠上的滾珠螺母及與滾珠螺母連接的固定套由主結(jié)構(gòu)和附加質(zhì)量塊產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)發(fā)生的相對(duì)位移帶動(dòng)做直線運(yùn)動(dòng)，利用滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)及其原理，將滾珠螺母的直線位移轉(zhuǎn)化為滾珠絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并由滾珠絲杠上的套筒和飛輪軸實(shí)現(xiàn)飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，滾珠絲杠上的滾珠螺母與滾珠絲杠之間設(shè)置有滾珠，大大降低了滾珠螺母和飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)與滾珠絲杠之間的摩擦力，傳動(dòng)效率高，滾珠絲杠與絲杠螺母之間無(wú)側(cè)隙，剛性高，可以實(shí)現(xiàn)飛輪的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，使飛輪產(chǎn)生較大的運(yùn)動(dòng)慣量，能夠替代附加質(zhì)量塊的平動(dòng)質(zhì)量大，即飛輪的等效質(zhì)量大。本實(shí)用新型技術(shù)方案的一種調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，飛輪的等效質(zhì)量大小與飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量成正比，與滾珠絲杠導(dǎo)程成反比，根據(jù)需要，通過(guò)合理設(shè)計(jì)，可以使等效質(zhì)量的大小達(dá)到飛輪實(shí)際質(zhì)量的幾十倍，即滾珠絲杠結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)等效質(zhì)量的放大效應(yīng)，這種功能是現(xiàn)有技術(shù)中的懸掛式、滑軌式和齒輪滾動(dòng)式阻尼器不能夠?qū)崿F(xiàn)的。附圖說(shuō)明圖1為本實(shí)用新型一種調(diào)諧質(zhì)量阻尼器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型一種調(diào)諧質(zhì)量阻尼器力學(xué)結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖；圖3為本實(shí)用新型一種調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的具體實(shí)施例一結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖3中具體實(shí)施例一的力學(xué)結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖；圖1中標(biāo)注分別為：21、主結(jié)構(gòu)，22、附加質(zhì)量塊，23、固定座，25、飛輪軸，26、飛輪，27、滾珠螺母，28、固定套，29、滾珠絲杠，30、套筒，31、支撐座，32、阻尼器；圖3中標(biāo)注分別為：1、主結(jié)構(gòu)，2、彈簧，3、導(dǎo)孔，4、固定導(dǎo)柱，5、飛輪軸，6、固定底座，8、附加質(zhì)量塊，9、阻尼器，10、飛輪，11、滾珠絲杠，12、絲杠螺母，13、固定套；圖2中，標(biāo)注是為了便于力學(xué)計(jì)算，m1和m2分別代表主結(jié)構(gòu)和附加質(zhì)量塊各自的質(zhì)量，x1和x2分別代表主結(jié)構(gòu)和附加質(zhì)量塊在受到震動(dòng)時(shí)各自產(chǎn)生的位移，J為飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，P為滾珠絲杠導(dǎo)程；圖4為具體實(shí)施例一的力學(xué)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，其中k1為主結(jié)構(gòu)整體自身的剛度，c1為主結(jié)構(gòu)整體自身的阻尼，其不在本實(shí)用新型調(diào)諧質(zhì)量阻尼器設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)，但是其為主結(jié)構(gòu)自身產(chǎn)生，m1和m2分別代表主結(jié)構(gòu)和附加質(zhì)量塊各自的質(zhì)量，k2和c2分別代表本實(shí)用新型的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器結(jié)構(gòu)中的彈簧和阻尼器的剛度和阻尼，x1和x2分別代表主結(jié)構(gòu)和附加質(zhì)量塊在受到震動(dòng)時(shí)各自產(chǎn)生的位移，J為飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，P為滾珠絲杠導(dǎo)程。具體實(shí)施方式為便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本實(shí)用新型技術(shù)方案，現(xiàn)結(jié)合說(shuō)明書附圖對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案做進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖1所示，一種調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，包括與主結(jié)構(gòu)21連接的附加質(zhì)量塊22，所述附加質(zhì)量塊22與主結(jié)構(gòu)21之間設(shè)置有阻尼器32和飛輪26，所述飛輪26上穿過(guò)有飛輪軸25，所述飛輪軸25一端與附加質(zhì)量塊22連接，另一端連接有滾珠絲杠29，所述滾珠絲杠29與飛輪軸25連接端設(shè)置有套筒30，所述飛輪軸25與滾珠絲杠29連接端置于套筒30內(nèi)，滾珠絲杠29上還設(shè)置有滾珠螺母27，所述滾珠螺母27上設(shè)置有固定套28，所述固定套28與主結(jié)構(gòu)21連接，所述飛輪軸26與附加質(zhì)量塊21連接端還設(shè)置有飛輪固定裝置，飛輪軸25通過(guò)飛輪固定裝置與附加質(zhì)量塊21連接。如圖1所示，所述飛輪軸25與套筒30連接端設(shè)置有外螺紋，所述套筒30內(nèi)設(shè)置有內(nèi)螺紋，所述內(nèi)螺紋與外螺紋嚙合。如圖1所示，所述固定套30上連接有支撐座31，固定套30通過(guò)支撐座31與主結(jié)構(gòu)21連接，所述固定套30與支撐座31鉸接。如圖1所示，所述飛輪固定裝置包括與附加質(zhì)量塊22固接的固定底座23，所述固定底座23與飛輪軸25鉸接，飛輪軸端部設(shè)置有鉸接球，所述飛輪軸能夠轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖1所示，所述飛輪軸25上設(shè)置有軸承，所述飛輪26通過(guò)軸承與飛輪軸25固定。如圖1和圖2所示，下面根據(jù)圖1和圖2并結(jié)合力學(xué)計(jì)算和數(shù)學(xué)計(jì)算，對(duì)本實(shí)用新型一種調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的工作原理和飛輪實(shí)現(xiàn)附加質(zhì)量塊平動(dòng)質(zhì)量的替代進(jìn)行進(jìn)算。首先設(shè)飛輪轉(zhuǎn)角為和兩端線位移s，慣性力為FI，飛輪的等效質(zhì)量為b，有如下關(guān)系：由動(dòng)力平衡條件有將方程(1)代入(2)式，有FI=(2πp)2·J·x··=b·x··---(3)]]>⇒b=J·(2πp)2---(4)]]>由上(4)式可很明顯知：飛輪的等效質(zhì)量b大小與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J成正比，與滾珠絲杠導(dǎo)程p成反比，根據(jù)需要，通過(guò)合理設(shè)計(jì)，可以使等效質(zhì)量b的大小達(dá)到飛輪實(shí)際質(zhì)量的幾十倍，即滾珠絲杠結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)等效質(zhì)量的放大效應(yīng)。值得說(shuō)明的是：本實(shí)用新型技術(shù)方案的一種調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量能夠替代附加質(zhì)量塊的等效質(zhì)量，可以經(jīng)過(guò)合理設(shè)計(jì)合理增大，但是飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不能完全取代附加質(zhì)量，由于飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)需要由主結(jié)構(gòu)和附加質(zhì)量的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)。上面主要描述的為本實(shí)用新型的主要技術(shù)方案，為了更進(jìn)一步對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案的理解，下面提出一種具體實(shí)施例一：如圖3所示，一種調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，包括與主結(jié)構(gòu)1連接的附加質(zhì)量塊8，附加質(zhì)量塊8與主結(jié)構(gòu)1之間設(shè)置有彈簧2、阻尼器9和飛輪10，附加質(zhì)量塊8與主結(jié)構(gòu)1之間在實(shí)際安裝中具有很多種連接方式，如懸掛安裝、采用彈簧安裝等，本實(shí)施例一中采用彈簧安裝，飛輪10水平設(shè)置于附加質(zhì)量塊8與主結(jié)構(gòu)1之間，飛輪10上穿過(guò)有飛輪軸5，飛輪軸5底端連接有滾珠絲杠11，滾珠絲杠11上設(shè)置有滾珠螺母12，滾珠螺母12上套接有固定套13，飛輪軸5設(shè)置在固定套13內(nèi)，飛輪軸5頂端連接有飛輪固定裝置，飛輪固定裝置包括與附加質(zhì)量塊8固接的固定底座6，飛輪軸5與固定底座6鉸接，本實(shí)施例一中，彈簧2為螺旋彈簧，螺旋彈簧底部與主結(jié)構(gòu)1固接，頂部與附加質(zhì)量塊8固接，螺旋彈簧內(nèi)設(shè)置有固定導(dǎo)柱4，附加質(zhì)量塊8上設(shè)置有導(dǎo)孔3，固定導(dǎo)柱4底部與主結(jié)構(gòu)1固接，頂部穿過(guò)附加質(zhì)量塊8上的導(dǎo)孔3，阻尼器9底部與主結(jié)構(gòu)1固接，頂部與附加質(zhì)量塊8固接。本實(shí)用新型中所說(shuō)的主結(jié)構(gòu)1為需要進(jìn)行減震的主體結(jié)構(gòu)，其可以是高樓、橋梁、塔等等。結(jié)合圖3和圖4，本實(shí)施例一的一種調(diào)諧質(zhì)量阻尼器和主結(jié)構(gòu)自身的剛度和阻尼組成的整體具有以下運(yùn)動(dòng)方程：{(m1+b)·x··1+(c1+c2)·x·1+(k1+k2)·x1-b·x··2-c2·x·2-k2·x2=F(t)(m2+b)·x··2+c2·(x·2-x·1)+k2·(x2-x1)-b·x··1=0---(5)]]>由方程(5)可以發(fā)現(xiàn)，飛輪可以增加調(diào)諧質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)的有效質(zhì)量，能夠達(dá)到減輕阻尼器整體結(jié)構(gòu)自重，增加減振效率的作用。本實(shí)用新型技術(shù)方案在上面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)用新型進(jìn)行了示例性描述，顯然本實(shí)用新型具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實(shí)用新型的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將實(shí)用新型的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3