[发明专利]一种管道类结构的双重调谐颗粒减振系统

说明书

本发明公开了一种管道类结构的双重调谐颗粒减振系统，该系统能够实现水平管道及垂直管道的减振，结合了双重调谐质量阻尼器及颗粒阻尼器的优点，并加以改进。对于水平管道，通过轴承、预紧弹簧、单摆颗粒容器运动实现水平管道的一重调谐，通过单摆颗粒容器内的颗粒来回摆动实现水平管道的二重调频、耗能；对于竖直管道，通过底托、滑盘及滚珠托住水平颗粒容器使其可在任意方向滑动，通过水平颗粒容器及预紧弹簧实现竖直管道的一重调频，通过阻尼颗粒在水平滑槽内来回滑动实现二重调频、耗能。本减振系统构造简单，调频范围广，对结构刚度发生摄动的鲁棒性较好，具有更好的减振效果。

技术领域

本发明涉及一种管道类结构的双重调谐颗粒减振系统，属于结构(包括管道类结构、柔性杆结构等)减震及抗风技术领域。

背景技术

结构振动控制按外部能源输入分类方法分为被动控制、主动控制、半主动控制和混合控制。被动控制原理简单易懂，减振机理清晰明确且无需输入外部能量，因而在工程中得以广泛的应用和发展。在被动控制系统中，附加的机构、设备和构件通过自身弯曲、摩擦、破坏等方式吸收和耗散结构大量的振动能量，使主体结构动力反应逐渐衰减，从而达到保护被控结构安全的目的。这些附加的装置是非承重构件，不承担结构的荷载，其作用仅在于通过自身的耗能方式消耗、吸收被控结构动力反应的能量，因此其破坏与否，并不对结构的承载能力和安全性有任何影响。所以，被动控制是一种安全可靠且经济可行的振动控制方法。颗粒阻尼器作为一种新型的被动消能减振装置，具有减振效果好、调频宽、布置灵活、造价低廉、使用寿命长且具有耗能与调谐功能的综合型阻尼器，逐渐成为结构减振领域的研究热点。

颗粒阻尼器虽然具有较多减振优点，但颗粒阻尼器具有起振慢的缺点，阻尼器颗粒的起振与否对其减振控制效果影响显著，通过将颗粒阻尼器与一般调谐质量阻尼器结合构造二重调谐颗粒减振器能够大大改善颗粒阻尼器减振缺点，并且调频宽度及减振效果更优。

发明内容

为了减小管道类结构及柔性杆结构在风荷载及其他影响因素作用下产生的振动，从而减小对结构安全性、适应性及耐久性的影响，本文发明了一种管道类结构的双重调谐颗粒减振系统，该系统能够实现水平管道及垂直管道的减振，结合了双重调谐质量阻尼器及颗粒阻尼器的优点，并加以改进。对于水平管道，通过轴承、预紧弹簧、单摆颗粒容器运动实现水平管道的一重调谐，通过单摆颗粒容器内的颗粒来回摆动实现水平管道的二重调频、耗能；对于竖直管道，通过底托、滑盘及滚珠托住水平颗粒容器使其可在任意方向滑动，通过水平颗粒容器及预紧弹簧实现竖直管道的一重调频，通过阻尼颗粒在水平滑槽内来回滑动实现二重调频、耗能。本减振系统构造简单，调频范围广，对结构刚度发生摄动的鲁棒性较好，具有更好的减振效果。

为了实现上述目的，本发明采取了如下的技术方案。

本文发明的一种管道类结构的双重调谐颗粒减振系统，包括水平管道双重调谐颗粒减振器1及竖直管道双重调谐颗粒减振器11。

水平管道双重调谐颗粒减振器1包括单摆颗粒容器2、颗粒a 3.1、预紧弹簧a 4.1、轴承5和弹簧限位槽a 6.1；轴承5由轴承内轨道8、滚珠a 9.1及轴承外轨道10组成；单摆颗粒容器2带有弧形滑槽7。竖直管道双重调谐颗粒减振器11包括预紧弹簧b 4.2、弹簧限位槽b6.2、弹簧传力内壁13、颗粒b 3.2、水平颗粒容器14、槽盖12、带万向槽18的滑盘15、滚珠b9.2、底托16及螺栓17；水平颗粒容器14带有水平滑槽19。

水平管道双重调谐颗粒减振器1中的轴承5与水平管道21固结，单摆颗粒容器2通过弹簧限位槽a 6.1及预紧弹簧a 4.1与轴承5连接，颗粒a 3.1放置在弧形滑槽7内。竖直管道双重调谐颗粒减振器11通过滑盘15、底托16及螺栓17与竖直管道20连接，防止水平颗粒容器14下滑；滑盘15内设置万向槽18及滚珠b 9.2，水平颗粒容器14能够沿任意方向平动；水平颗粒容器14与竖直管道20之间通过弹簧限位槽b 6.2、预紧弹簧b 4.2及弹簧传力壁13与竖直管道20连接；颗粒b 3.2放置在水平滑槽19内并使用槽盖12密封水平滑槽19。