本實用新型屬于建筑結構或機械設備的振動控制領域，更具體的說涉及一種調諧質量阻尼器。
背景技術：
：近年來調諧質量阻尼器作為一種消能減振裝置得到了越來越廣泛的應用，其良好的減振效果也得到了大量的工程驗證。但是普通的調諧質量阻尼器為了取得較好的減震效果，質量比設定較大，這會顯著增加結構重量，正常情況希望達到原結構質量的3％～5％，這些附加質量將顯著增加結構的重力荷載。現有的調諧質量阻尼器系統常見的有懸掛式、滑軌式和齒輪滾動式。懸掛式質量調諧阻尼系統通過在結構頂端設置桁架等結構形式，用懸索將大質量塊懸掛起來，并安裝阻尼器系統以便耗散能量。由于質量塊按單擺運動，其自振頻率與懸索長度相關，如要求系統具有較長的自振周期，則要求懸索長度非常大。這一方法對于空間利用率低下，構造復雜，工程造價高，安裝不便。另一方面如果懸掛結構一旦失效，跌落的大質量塊將對結構產生破壞，造成安全隱患。滑軌式調諧質量阻尼器通過設置滑動軌道和彈簧系統，使質量塊在滑動軌道上按照設定的頻率運動，并安裝阻尼器以耗散能力。該技術對滑動軌道的摩擦系數要求非常嚴格，如果滑動軌道的摩擦系數太大，將出現質量塊無法滑動的情況。而齒輪滾動式簡單的說是利用由齒輪帶動大質量圓盤轉動，以達到降低附加質量塊的作用，同樣的對齒輪在嚙合時的摩擦系數要求較高，且結構具有摩擦力大，使用壽命短的缺點。技術實現要素：本實用新型的目的在于提供一種調諧質量阻尼器，本調諧質量阻尼器上設置有由滾珠絲杠帶動的飛輪，利用主結構與附加質量塊之間產生的相對位移實現滾珠絲杠上滾珠螺母做直線運動，將滾珠螺母的直線位移通過滾珠絲杠轉化為飛輪的高速轉動，使得飛輪產生轉動慣量以抵消附加質量塊的質量，起到降低調諧質量阻尼器整體結構體積和質量的目的。本實用新型技術方案一種調諧質量阻尼器，包括與主結構連接的附加質量塊，所述附加質量塊與主結構之間設置有阻尼器和飛輪，所述飛輪上穿過有飛輪軸，所述飛輪軸一端與附加質量塊連接，另一端連接有滾珠絲杠，所述滾珠絲杠與飛輪軸連接端設置有套筒，所述飛輪軸與滾珠絲杠連接端置于套筒內，滾珠絲杠上還設置有滾珠螺母，所述滾珠螺母上設置有固定套，所述固定套與主結構連接，所述飛輪軸與附加質量塊連接端還設置有飛輪固定裝置，飛輪軸通過飛輪固定裝置與附加質量塊連接。優選的，所述飛輪軸與套筒連接端設置有外螺紋，所述套筒內設置有內螺紋，所述內螺紋與外螺紋嚙合。優選的，所述固定套上連接有支撐座，固定套通過支撐座與主結構連接，所述固定套與支撐座鉸接。優選的，所述飛輪固定裝置包括與附加質量塊固接的固定底座，所述固定底座與飛輪軸鉸接。優選的，所述飛輪軸上設置有軸承，所述飛輪通過軸承與飛輪軸固定。本實用新型技術有益效果：本實用新型技術方案的一種調諧質量阻尼器，在附加質量塊與需要進行減震的主結構中間除了設置常規的阻尼器減震外，還設置了由主結構和附加質量塊振動引起轉動的飛輪，利用飛輪的轉動質量代替一部分平動質量，這里稱飛輪能夠代替的平動質量為等效質量，減小整個調諧質量阻尼器裝置的自重，即降低附加質量塊的質量，提高減振效果。本實用新型技術方案的一種調諧質量阻尼器，飛輪利用設置在主結構和附加質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構和附加質量塊產生振動時發生的相對位移帶動做直線運動，利用滾珠絲杠的結構及其原理，將滾珠螺母的直線位移轉化為滾珠絲杠的旋轉運動，并由滾珠絲杠上的套筒和飛輪軸實現飛輪的轉動，滾珠絲杠上的滾珠螺母與滾珠絲杠之間設置有滾珠，大大降低了滾珠螺母和飛輪轉動時與滾珠絲杠之間的摩擦力，傳動效率高，滾珠絲杠與絲杠螺母之間無側隙，剛性高，可以實現飛輪的高速轉動，使飛輪產生較大的運動慣量，能夠替代附加質量塊的平動質量大，即飛輪的等效質量大。本實用新型技術方案的一種調諧質量阻尼器，飛輪的等效質量大小與飛輪轉動慣量成正比，與滾珠絲杠導程成反比，根據需要，通過合理設計，可以使等效質量的大小達到飛輪實際質量的幾十倍，即滾珠絲杠結構的設計對等效質量的放大效應，這種功能是現有技術中的懸掛式、滑軌式和齒輪滾動式阻尼器不能夠實現的。附圖說明圖1為本實用新型一種調諧質量阻尼器結構示意圖；圖2為本實用新型一種調諧質量阻尼器力學結構計算簡圖；圖3為本實用新型一種調諧質量阻尼器的具體實施例一結構示意圖；圖4為圖3中具體實施例一的力學結構計算簡圖；圖1中標注分別為：21、主結構，22、附加質量塊，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中標注分別為：1、主結構，2、彈簧，3、導孔，4、固定導柱，5、飛輪軸，6、固定底座，8、附加質量塊，9、阻尼器，10、飛輪，11、滾珠絲杠，12、絲杠螺母，13、固定套；圖2中，標注是為了便于力學計算，m1和m2分別代表主結構和附加質量塊各自的質量，x1和x2分別代表主結構和附加質量塊在受到震動時各自產生的位移，J為飛輪的轉動慣量，P為滾珠絲杠導程；圖4為具體實施例一的力學結構簡圖，其中k1為主結構整體自身的剛度，c1為主結構整體自身的阻尼，其不在本實用新型調諧質量阻尼器設計的范圍內，但是其為主結構自身產生，m1和m2分別代表主結構和附加質量塊各自的質量，k2和c2分別代表本實用新型的調諧質量阻尼器結構中的彈簧和阻尼器的剛度和阻尼，x1和x2分別代表主結構和附加質量塊在受到震動時各自產生的位移，J為飛輪的轉動慣量，P為滾珠絲杠導程。具體實施方式為便于本領域技術人員理解本實用新型技術方案，現結合說明書附圖對本實用新型技術方案做進一步的說明。如圖1所示，一種調諧質量阻尼器，包括與主結構21連接的附加質量塊22，所述附加質量塊22與主結構21之間設置有阻尼器32和飛輪26，所述飛輪26上穿過有飛輪軸25，所述飛輪軸25一端與附加質量塊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，滾珠絲杠29上還設置有滾珠螺母27，所述滾珠螺母27上設置有固定套28，所述固定套28與主結構21連接，所述飛輪軸26與附加質量塊21連接端還設置有飛輪固定裝置，飛輪軸25通過飛輪固定裝置與附加質量塊21連接。如圖1所示，所述飛輪軸25與套筒30連接端設置有外螺紋，所述套筒30內設置有內螺紋，所述內螺紋與外螺紋嚙合。如圖1所示，所述固定套30上連接有支撐座31，固定套30通過支撐座31與主結構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，飛輪軸端部設置有鉸接球，所述飛輪軸能夠轉動。如圖1所示，所述飛輪軸25上設置有軸承，所述飛輪26通過軸承與飛輪軸25固定。如圖1和圖2所示，下面根據圖1和圖2并結合力學計算和數學計算，對本實用新型一種調諧質量阻尼器的工作原理和飛輪實現附加質量塊平動質量的替代進行進算。首先設飛輪轉角為和兩端線位移s，慣性力為FI，飛輪的等效質量為b，有如下關系：由動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：飛輪的等效質量b大小與轉動慣量J成正比，與滾珠絲杠導程p成反比，根據需要，通過合理設計，可以使等效質量b的大小達到飛輪實際質量的幾十倍，即滾珠絲杠結構的設計對等效質量的放大效應。值得說明的是：本實用新型技術方案的一種調諧質量阻尼器，飛輪的轉動慣量能夠替代附加質量塊的等效質量，可以經過合理設計合理增大，但是飛輪的轉動慣量不能完全取代附加質量，由于飛輪的轉動需要由主結構和附加質量的相對運動來帶動。上面主要描述的為本實用新型的主要技術方案，為了更進一步對本實用新型技術方案的理解，下面提出一種具體實施例一：如圖3所示，一種調諧質量阻尼器，包括與主結構1連接的附加質量塊8，附加質量塊8與主結構1之間設置有彈簧2、阻尼器9和飛輪10，附加質量塊8與主結構1之間在實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，本實施例一中采用彈簧安裝，飛輪10水平設置于附加質量塊8與主結構1之間，飛輪10上穿過有飛輪軸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設置在固定套13內，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，本實施例一中，彈簧2為螺旋彈簧，螺旋彈簧底部與主結構1固接，頂部與附加質量塊8固接，螺旋彈簧內設置有固定導柱4，附加質量塊8上設置有導孔3，固定導柱4底部與主結構1固接，頂部穿過附加質量塊8上的導孔3，阻尼器9底部與主結構1固接，頂部與附加質量塊8固接。本實用新型中所說的主結構1為需要進行減震的主體結構，其可以是高樓、橋梁、塔等等。結合圖3和圖4，本實施例一的一種調諧質量阻尼器和主結構自身的剛度和阻尼組成的整體具有以下運動方程：{(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)可以發現，飛輪可以增加調諧質量阻尼器系統的有效質量，能夠達到減輕阻尼器整體結構自重，增加減振效率的作用。本實用新型技術方案在上面結合附圖對實用新型進行了示例性描述，顯然本實用新型具體實現并不受上述方式的限制，只要采用了本實用新型的方法構思和技術方案進行的各種非實質性改進，或未經改進將實用新型的構思和技術方案直接應用于其它場合的，均在本實用新型的保護范圍之內。當前第1頁1 2 3