[发明专利]一种内置隔舱式颗粒惯容阻尼器

说明书

本发明公开了一种内置隔舱式颗粒惯容阻尼器，包括滚珠丝杠一端通过螺母插入金属外壳一内，另一端通过轴承插入金属外壳二内，并与飞轮焊接在一起；飞轮内部设置若干隔舱，隔舱面积相同或不同，并放置一定数量的颗粒，颗粒填充率相同或不同，以此实现多频调谐的功能，隔舱内壁贴合耗能层。当受控构件振动使得金属外壳一与金属外壳之间发生相对运动时时，滚珠丝杠会带动飞轮转动产生惯性力，吸收振动能量；飞轮隔舱内的颗粒随着飞轮运动，并与其他颗粒以及耗能层发生碰撞、摩擦消耗自身能量，从而达到耗能的目的。本发明兼具惯容吸能、摩擦耗能和多频调谐等多重功能，可有效减小风荷载、地震以及爆破冲击等作用下结构之间的振动。

技术领域

本发明涉及一种内置隔舱式颗粒惯容阻尼器，属于工程振动控制领域。

背景技术

近年来随着社会经济的发展，城市化水平和人民生活水平的提高，土木工程结构也朝着髙度更高、跨度更大、以及结构更复杂的方向发展，但是随之而来的是一旦遭遇强震、强风以及爆炸冲击，将有可能出现局部破坏或者整体破坏，也可能因为局部损坏而导致整体失稳，从而给社会带来严重的生命财产损失。同时，结构过大的变形会使建筑结构使用者产生不适的感觉，尤其是过大的振动加速度。目前，为了最大限度的减轻震灾与风灾等偶然荷载造成的损失，运用阻尼器进行减振是一种安全、经济、有效的措施。

惯容是一种两端点加速度相关型新型结构控制元件，能够实现惯性的灵活调节和频率的调整，改变结构惯性同时基本不改变结构的物理质量、提高惯容系统中消能器的耗能效率，基于惯容原理制作的惯容装置是一种特殊的结构振动控制装置。现阶段传统惯容装置存在的问题主要有：现有惯容阻尼器无法针对不同的动力特性实现调谐频带宽的功能，同时其本身的管容器无法消耗自身能量，只有通过外置阻尼装置提供耗能，而附加外置阻尼装置一方面可能会限制惯容装置的吸能作用，另一方面会增加额外的成本。

基于以上原因，将惯容技术与阻尼颗粒相结合，通过惯容技术快速吸收振动能量，并通过颗粒间以及颗粒与惯容装置间的摩擦碰撞消耗所吸收的能量；同时在惯容装置上开设隔舱，通过调整隔舱面积以及颗粒填充率实现多重调谐的目的。开发集多重调谐和耗能能力于一体的惯容阻尼器对实际工程的减振控制具有重要意义。

发明内容

为解决传统惯容装置不具备自身耗能能力以及多重调谐能力等问题，本发明提出了一种自带阻尼颗粒，通过惯容装置吸收受控结构动能，阻尼颗粒相互碰撞摩擦耗能，并通过改变惯容装置内置隔舱面积以及阻尼颗粒填充率以实现多重调谐目的的内置隔舱式颗粒惯容阻尼器。本发明集惯容吸能、减振耗能以及多重调谐于一体，同时兼具价格低廉、方便拆卸和安装、维修简单等特点。在地震、强风或爆炸冲击等作用下，设置于结构设备层以及箱梁内部等区域的内置隔舱式颗粒惯容阻尼器，能够伴随结构的振动通过滚珠丝杠、轴承加速飞轮旋转，实现惯容吸能；飞轮在旋转过程中，内置隔舱中的阻尼颗粒随之运动并实现颗粒与颗粒、颗粒与飞轮内壁间的摩擦和碰撞，进而实现自带耗能功能；同时由于惯容装置内置隔舱面积以及阻尼颗粒填充率的不同可以实现多重调谐的能力。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种内置隔舱式颗粒惯容阻尼器，其特征在于：包括金属外壳一1、螺母2、滚珠丝杠3、轴承4、飞轮5、颗粒6、金属外壳二7和耗能层8；所述金属外壳一1与螺母2焊接在一起，所述滚珠丝杠3一端通过螺母2插入金属外壳一1内，另一端通过轴承4插入金属外壳二7内，并与飞轮5焊接在一起。

所述飞轮5内部分为若干隔舱，每个隔舱面积不同且隔舱内放置一定数量的颗粒6，填充率在5％～75％之间，以实现在不同振动频率下减振耗能的能力，颗粒6为金属或非金属球体材料，尺寸大小均匀一致。

所述金属外壳一1和金属外壳二7为铝合金材料等，隔舱内壁贴合耗能层8可为聚丙烯耗能层，亦可为低屈服钢塑性耗能材料。