[实用新型]一种新型预压弹簧装置

说明书

本实用新型涉及一种新型预压弹簧装置。其目的是提供一种新型预压弹簧装置，能在水平双向为振动受控结构提供负刚度。一种新型预压弹簧装置，包括：两外连接板、两万向节、两内连接板、螺旋弹簧和定位轴，所述定位轴设置在所述螺旋弹簧的内部，所述定位轴的两端各连接一内连接板，所述内连接板的外端连接所述万向节，所述万向节的外端连接所述外连接板，所述螺旋弹簧以预压状态位于两内连接板之间。

技术领域

本实用新型涉及振动及噪声控制技术领域，具体来说，是涉及一种新型预压弹簧装置。

背景技术

带负刚度的振动控制技术在近十年来成为了被动振动控制领域的研究热点，是实现带自适应特性的振动控制技术的有效方式之一。自适应振动控制是指系统的动力特性能随着响应的不同而产生有利于达到更好控制效果的变化。根据是否需要外界能量，自适应技术分为了半主动自适应和被动自适应两种。为结构或隔振层增加负刚度构件，能进一步降低体系的自振频率，起到更好隔振效果；且能放大体系位移，增加粘滞阻尼器等消能构件的耗能效果。

2010年美国莱斯大学Nagarajaiah教授利用受压螺旋弹簧，实现了第一种能应用于建筑结构减震的负刚度构件。其利用预压弹簧的几何变形来实现为振动控制结构提供负刚度的效果。通过负刚度技术的引入，能显著减小建筑结构在地震作用下的加速度响应。然而，现有的负刚度装置，仅能在单一方向实现为系统提供负刚度，无法为受控结构提供双向运动的负刚度。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中的不足之处，提供一种新型预压弹簧装置，能在双向为振动受控结构提供负刚度。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种新型预压弹簧装置，包括：两外连接板、两万向节、两内连接板、螺旋弹簧和定位轴，所述定位轴设置在所述螺旋弹簧的内部，所述定位轴的两端各连接一内连接板，所述内连接板的外端连接所述万向节，所述万向节的外端连接所述外连接板，所述螺旋弹簧以预压状态位于两内连接板之间。

本实用新型所提出的新型预压弹簧装置，采用预压螺旋弹簧的设计，为受控结构提供负双向刚度。当振动控制目标结构产生振动位移时，两块外连接板将产生相对变形，所述螺旋弹簧中的预压轴力产生促使结构产生更大位移的向外推力，即为结构提供了负刚度。研究表明，负刚度构件能使振动控制结构产生更大的位移作用，进而降低结构的加速度响应，起到优化振动控制效果的作用。定位轴从螺旋弹簧中穿过，起到保持装置两端转角一致的定位作用，通过万向节的设置，为装置提供了能产生多自由度运动的能力。

本实用新型所提出的新型预压弹簧装置，由于采用了上述技术方案，使得其与现有技术相比，具有以下有益效果：本实用新型所提出的新型预压弹簧装置能同时为结构水平双向运动提供负刚度；此外采用一体式设计，体系复杂程度降低，便于工程应用。应用于建筑或设备结构振动控制，在原有的隔振或是减振技术基础之上，并联使用新型负刚度装置，能起到进一步优化隔振效果的作用。

其中，所述内连接板的内端设有定位槽，所述定位轴的两端分别插设在对应的内连接板的定位槽中。优选地，所述定位轴的外径与所述内连接板上的定位槽的孔径一致。更优选地，所述定位槽具有一定的深度，使得所述定位轴的轴端被包覆在所述定位槽中且发生变形时不会从所述定位槽中滑脱。通过定位轴和定位槽的设计，实现了装置两端的转角变形保持一致。

其中，所述万向节的两端分别设有一夹持孔，所述内连接板的外端和所述外连接板的内端各设有一夹持柄，所述内连接板通过夹持柄连接至所述万向节的内端的夹持孔，所述外连接板通过夹持柄连接至所述万向节的外端的夹持孔。

进一步地，所述万向节上设有螺栓松紧装置，用于调节所述夹持孔的孔径，使内外连接板能紧固于万向节。

附图说明

图1为本实用新型一种新型预压弹簧装置的一个较优实施例的结构示意图。