斜拉索抑振粘彈性調頻質量阻尼器的制造方法
【技術領域】
[0001]一種斜拉索抑振粘彈性調頻質量阻尼器是一種用于大跨橋梁斜拉索或大跨輸電線振動抑制的裝置。
【背景技術】
[0002]廣泛存在于大跨橋梁斜拉索或大跨輸電線的減振技術是一個非常重要的研究領域，在風力的作用下，處于一定姿態的斜拉索很容易發生大振幅的振動，斜拉索的劇烈振動會導致其錨固區出現裂紋，索套破裂，降低斜拉索的使用壽命，增加橋梁的養護費及更大的經濟損失，甚至引發橋梁突發事故。在斜拉索風振控制方面，目前常用的方法是在斜拉索上安裝阻尼器，例如磁流變阻尼器、摩擦阻尼器等達到減振的目的。但是這些阻尼器的最大缺點就是不能隨著振動大小調節阻尼力，難以達到理想的減振效果。本專利正是考慮到此種情況，特別利用彈簧鋼和粘彈性材料結合制作減振器，彈簧鋼是一種優良的冶金材料，具有較強的彈性和疲勞性，在受到交變應力作用產生變形時，依靠彈性變形吸收外部能量。粘彈性材料為高分子聚合物，是一種性能優良的耗能材料，這種材料既具有粘性又具有的彈性。一部分能量像位能那樣儲存起來，另一部分能量則被轉化成熱能耗散掉。本裝置正是運用彈簧鋼和粘彈性材料的耗能特性而制成的一種斜拉索抑振粘彈性調頻質量阻尼器是，在風力作用下，斜拉索發生振動時，該裝置中彈簧鋼產生往復變形，耗散振動的能量，同時引起粘彈性阻尼器耗能減振。
【發明內容】
[0003]技術問題:本發明的目的是研制出一種構造簡單、價格低廉、使用方便、適用范圍廣泛、減振性能強大的斜拉索抑振粘彈性調頻質量阻尼器。
[0004]技術方案:本發明的一種斜拉索抑振粘彈性調頻質量阻尼器包括變截面彈簧鋼、質量塊、粘彈性阻尼器、鋼桿和連接件；其中，鋼桿和變截面彈簧鋼剛性連接，質量塊和變截面彈簧鋼焊接連接，連接件與變截面彈簧鋼及斜拉索均采用剛性連接，可以避免阻尼器發生以連接件為中心的轉動；由于整個裝置可以沿斜拉索或輸電線周邊各個方向進行連接，故能夠有效的抑制柔性結構(斜拉索或輸電線)面內、面外各個方向的振動。斜拉索抑振粘彈性調頻質量阻尼器整體結構示意圖見附圖1。
[0005]在強風作用力下，兩端質量塊隨體系振動產生的慣性力主要有兩個:一個是作用在質量塊與彈簧鋼連接點上，沿著彈簧鋼在該點方向的集中力，另一個是饒該點轉動方向的力矩。
[0006]質量塊和變截面彈簧鋼焊接連接，以質量塊與彈簧鋼的連接點，沿著彈簧鋼在該點方向的集中力上下振動使彈簧鋼產生往復變形，從而引起粘彈性阻尼器的耗能減振，減小動力系統的振動能量，并增加動力系統的阻尼比。
[0007]兩端質量塊隨體系振動產生對稱的集中力和力矩，其中力矩由于左右對稱正好抵消，集中力由兩側彈簧鋼法向集中力的豎向分力疊加到連接件上，該集中力抑制了柔性結構的振動，即調頻質量阻尼器效應，從而起到減振效果，有效的保護了結構免于破壞。
[0008]本專利結構中使用的65Mn彈簧鋼，該材料能有很高的疲勞極限，以及良好的抗蠕變和抗松弛性能。該材料中間截面大，往兩端截面逐漸變小，。既保證了振動過程中中間受力較大部分的安全可靠性，又使得振動過程中兩端質量塊振幅較大，從而使得粘彈性阻尼器發揮顯著的減振效果。
[0009]有益效果:本發明的斜拉索抑振粘彈性調頻質量阻尼器為被動減振裝置，具有構造簡單、價格低廉、使用方便、適用范圍廣泛、減振性能強大等優點；該裝置采用65Mn彈簧鋼，該材料有很高的疲勞極限和良好的抗蠕變和抗松弛性能，質量塊面內上下振動引起彈簧鋼產生往復變形，導致粘彈性阻尼器耗能減振，減小動力系統的振動能量。兩端質量塊隨體系振動產生對稱的集中力和力矩，其中力矩由于左右對稱而抵消，集中力的豎向分力疊加到連接件上，對斜拉索產生抑振作用，從而發揮減振效果。
【附圖說明】
[0010]圖1為斜拉索抑振粘彈性調頻質量阻尼器整體結構示意圖，圖中有:(I)斜拉索或輸電線等柔性結構；(2)變截面彈簧鋼；(3)質量塊；(4)粘彈性阻尼器；(5)鋼桿；(6)連接件。
【具體實施方式】
[0011]如圖1所示，本發明的一種斜拉索抑振粘彈性調頻質量阻尼器由變截面彈簧鋼
(2)、質量塊(3)、粘彈性阻尼器(4)、鋼桿(5)和連接件(6)組成。其中，鋼桿(5)和變截面彈簧鋼⑵剛性連接，質量塊⑶和變截面彈簧⑵鋼焊接連接，連接件(6)與變截面彈簧鋼(2)及斜拉索(I)均采用剛性連接；以連接件(6)為中心對稱設計，可以有效的避免或減小柔性結構在橫向風力作用下的破壞。對稱結構的采用及剛性連接的設計，可以避免阻尼器發生以連接件(6)為中心的轉動。由于整個裝置可以沿斜拉索或輸電線(I)周邊各個方向進行連接，故可以有效的抑制斜拉索或輸電線(I)面內、面外各個方向的振動。
[0012]在強風作用力下，兩端質量塊(3)隨體系振動產生的慣性力主要有兩個:一個是作用在質量塊(3)與彈簧鋼(2)連接點上，沿著彈簧鋼(2)在該點方向的集中力，另一個是饒該點轉動方向的力矩。
[0013]質量塊(3)和變截面彈簧鋼(2)焊接連接，以質量塊(3)與變截面彈簧鋼⑵連接點，沿著彈簧鋼(2)在該點方向的集中力上下振動使彈簧鋼(2)產生往復變形，從而引起粘彈性阻尼器(4)的耗能減振，減小動力系統的振動能量，并增加動力系統的阻尼比。
[0014]兩端質量塊(3)隨體系振動產生對稱的集中力和力矩，由于結構的對稱性，最后施加給斜拉索或輸電線(I)上的力只有在裝置與斜拉索或輸電線(I)剛性連接點上沿垂直方向的集中力，該集中力由兩側彈簧鋼(2)方向集中力的豎向分力疊加到連接件上，而集中力矩正好抵消。該集中力抑制了柔性結構的振動，即調頻質量阻尼器效應，從而起到減振效果，有效的保護了結構免于破壞。
[0015]本專利結構中使用的65Mn彈簧鋼(2)，該材料依靠彈性變形吸收外部能量，能承受一定的塑性變形，以及足夠的能承受外部能量的韌性。該材料能在交變應力作用下長期工作，有很高的疲勞極限，以及良好的抗蠕變和抗松弛性能。該材料中間截面大，往兩端截面逐漸變小。既保證了振動過程中中間受力較大部分的安全可靠性，又使得振動過程中兩端質量塊振幅較大，從而使得粘彈性阻尼器發揮顯著的減振效果。
【主權項】
1.一種斜拉索抑振粘彈性調頻質量阻尼器，其特征在于該裝置包括變截面彈簧鋼⑵、質量塊⑶、粘彈性阻尼器⑷、鋼桿(5)和連接件(6);其中，鋼桿(5)和變截面彈簧鋼(2)剛性連接，鋼桿(5)和粘彈性阻尼器(4)剛性連接，質量塊(3)和變截面彈簧鋼(2)焊接連接，連接件(6)與變截面彈簧鋼(2)及斜拉索(I)均采用剛性連接。2.根據權利要求1所述的斜拉索抑振粘彈性調頻質量阻尼器，其特征在于質量塊(3)面內上下振動引起彈簧鋼(2)產生往復變形，從而導致粘彈性阻尼器(4)耗能減振，減小動力系統的振動能量，并增加動力系統的阻尼比。3.根據權利要求1和2所述的斜拉索抑振粘彈性調頻質量阻尼器，其特征在于兩端質量塊(3)隨體系振動產生對稱的集中力和力矩，其中力矩由于左右對稱而抵消，集中力的豎向分力疊加到連接件(6)上，對斜拉索產生抑振作用，即調頻質量阻尼器效應，從而發揮減振效果。4.根據權利要求1、2和3所述的斜拉索抑振粘彈性調頻質量阻尼器，其特征在于變截面彈簧鋼(2)中間截面大，往兩端截面逐漸變小，既保證了振動過程中中間受力較大部分的安全可靠性，又使得振動過程中兩端質量塊(3)振幅較大，從而使得粘彈性阻尼器發揮顯著的減振效果。
【專利摘要】一種斜拉索抑振粘彈性調頻質量阻尼器是一種用于大跨橋梁斜拉索或大跨輸電線振動抑制的裝置，該裝置能很好地對斜拉索振動起到很好的耗能作用。該裝置主要由變截面彈簧鋼、質量塊、粘彈性阻尼器、鋼桿和連接件組成。通過兩邊質量塊面內上下振動引起彈簧鋼產生往復變形，從而致使粘彈性阻尼器耗能減振；兩端質量塊隨體系振動產生的集中力疊加到連接件上，對斜拉索產生調頻質量阻尼器效應，從而發揮減振效果。本發明使用的變截面彈簧鋼中間截面大，往兩端截面逐漸變小，既安全可靠性，又使得振動過程中兩端質量塊振幅較大，從而使粘彈性阻尼器發揮顯著的減振效果。
【IPC分類】E01D19/00, E01D19/16
【公開號】CN105625160
【申請號】CN201410652490
【發明人】徐趙東, 鄭國棟, 王魯鈞, 羅月靜
【申請人】徐趙東, 南京東瑞減震控制科技有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2014年11月12日