[发明专利]一种多维涡簧和螺簧组合式调谐减振装置

说明书

本发明公开了一种多维涡簧和螺簧组合式调谐减振装置，包括一个保护筒，所述的保护筒内部设有数个弹簧盒，弹簧盒固定放置于支撑杆顶部的槽板上，所述支撑杆底部通过螺栓连接在保护筒底板内部。所述的弹簧盒内盘绕有涡卷弹簧，涡卷弹簧一端固定在弹簧盒内的条轴上，另一端伸出弹簧盒并穿过轴承连接在万向球铰上，所述的万向球铰放置于预留在质量块侧面的凹槽内。所述的保护筒内壁和质量块上、下面相对地固定设置弹簧支座，所述的弹簧支座套在竖向弹簧的两端。

技术领域

本发明涉及土木结构的振动控制领域，具体涉及一种多维涡簧和螺簧组合式调谐减振装置。

背景技术

在风荷载或地震作用下，建筑结构受到外部传来的荷载而产生剧烈振动，对于工程结构本身来说，这种振动是非常有害的。在这种往复运动下，结构构件容易发生连续性失效，导致大范围的倒塌破坏。结构振动控制是解决建筑结构在外界激励下失效的有效方法。振动控制方法将人的主观能动性与自然不确定性结合，可以有效抑制建筑结构的振动响应，确保结构的安全性和耐久性。

目前在进行土木结构振动控制中可以采用的减振方式有很多，其中调谐质量阻尼器由于构造简单、减振效果显著，成为在实际工程中应用最广泛的减振方式之一。调谐质量阻尼器一般由质量块、弹性减振元件和阻尼系统组成。其中，弹性减振元件普遍采用圆柱螺旋弹簧，该弹簧结构简单，制造方便，重量小且占空间位置少。当结构发生振动时，带动质量块运动导致螺旋弹簧发生变形，将质量块的动能转化为螺旋弹簧的势能，从而抑制结构的振动响应。但是当质量块振动幅度较大时螺旋弹簧会产生较大的变形，在设计空间有限的情况下，难以达到理想的减振效果。

发明内容

为克服以上弊端，本发明目的是提供一种多维涡簧和螺簧组合式调谐减振装置，旨在减小建筑结构在风荷载及地震作用下的振动响应，达到耗能减振的目的。本发明采用平面涡卷弹簧作为弹性减振元件，提出了一种多维涡簧和螺簧组合式调谐减振装置。当施加外力后，涡卷弹簧在卷绕时会产生弯曲弹性变形，导致产生较大的变形角，在有限的空间体积内可以储存更多的能量。当主体结构发生大幅度的振动时减振装置能够满足稳定的工作性能，达到有效抑制结构振动的目的。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种多维涡簧和螺簧组合式调谐减振装置，包括一个保护筒，在所述保护筒的中心设有一个质量块，所述保护筒的顶面和底面分别通过竖向弹簧与质量块的顶面和底面相连；在质量块的四周设有数个弹簧盒，弹簧盒固定放置于支撑杆顶部的槽板上，所述支撑杆底部连接在保护筒底板上；所述的弹簧盒内盘绕有涡卷弹簧，涡卷弹簧一端固定在弹簧盒内的条轴上，另一端伸出弹簧盒并穿过轴承连接在万向球铰上，所述的万向球铰放置于预留在质量块侧面的凹槽内。

进一步的技术方案为：所述的减振装置安装在主体结构容易发生振动响应的位置。

进一步的技术方案为：所述的保护筒采用不锈钢材质制作，防止其在风雨等外界环境下发生锈蚀。

进一步的技术方案为：所述的竖向弹簧与质量块和保护筒之间通过弹簧支座相连；所述的弹簧支座一端附有粘弹性材料，避免质量块振动幅度较大时与保护筒发生剧烈碰撞。

进一步的技术方案为：所述的万向球铰表面与凹槽的间隙中涂有润滑油。

进一步的技术方案为：所述的涡卷弹簧为非接触型平面涡卷弹簧，所选材料可采用超弹性材料。

进一步的技术方案为：所述的保护筒底板在两个轴线方向上设有多个螺栓孔，使用螺栓将支撑杆底部连接在保护筒底板上。同时可以根据采用不同位置的螺栓孔改变质量块与弹簧盒的轴线距离。

进一步的技术方案为：所述的轴承通过刚性杆固定在保护筒底板上。

进一步的技术方案为：在初始状态下，所述的轴承两侧涡卷弹簧保持水平直线。