三維擺球式調諧質量阻尼器的製作方法

2023-07-08 01:35:41

專利名稱：三維擺球式調諧質量阻尼器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於工程結構和儀器設備減振領域，特別是三維擺球式調諧質量阻尼器。
背景技術：
在高速公路和高速鐵路沿線的路基和橋梁上安裝有大量的視頻監控、無線電信號採集、傳輸等精密儀器設備，此類設備大多是安裝在輕型的柱式或門架式鋼支架上。在風荷載、重車車輛、高速列車等動力荷載激勵下，輕型鋼支架就會產生高頻振動，而支架的高頻振動首先會影響安裝在其上的視頻監控、無線電信號採集、傳輸等精密儀器設備的正常工作，甚至還可能導致精密電子電路損壞、設備報廢，危及行車安全，同時，振動應力也會影響鋼支架的使用，長期會導致構件疲勞斷裂、支架倒塌危及線路上的行車安全。目前，國內對高速公路和高速鐵路上的精密儀器設備及其支架主要是採用常規的減振措施，如在錨固螺母上設置彈性墊圈等，此類減震措施僅在豎向能夠起到一定的緩衝效果，但是對於支架產生的水平方向振動則沒有任何減振功能。

實用新型內容為了解決現有技術中的架空精密儀器設備的減振裝置所存在的不足，本實用新型提供了一種通過緩衝材 料阻斷豎向振動荷載，通過擺球的空間運動耗散支架的水平振動能量，能夠從豎向、水平的三維方向減振的三維擺球式調諧質量阻尼器。本實用新型解決上述技術問題所採用的技術手段是:在帶有底板的保護筒內底部設置有橡膠球面底座，橡膠球面底座的頂面上開有一個半球形凹槽，在半球形凹槽內設置有能夠自由滾動的擺球，保護筒內擺球的上方設置有能夠緩減擺球彈起時的向上衝擊力的緩衝層，保護筒的頂部設置有連接頂蓋。上述球形凹槽的半徑與擺球半徑之差至少為1cm。上述保護筒的筒底外側設置有緩衝墊。上述緩衝墊是聚氨基甲酯緩衝墊或者橡膠墊。上述緩衝層的直徑大於擺球的直徑且小於保護筒的內徑，緩衝層設置在連接頂蓋的下端面或者是搭接在保護筒的內壁上。上述緩衝層是橡膠層或者聚氨基甲酯層。上述橡膠球面底座是阻尼比不小於12%的高阻尼橡膠底座。上述擺球是鋼球，也可以是灌鉛鋼球。上述保護筒應為絕緣樹脂筒狀物，以避免雷擊。上述連接頂蓋的上端直徑大於下端直徑，且下端延伸至保護筒內與保護筒內壁搭接。本實用新型的三維擺球式調諧質量阻尼器，通過緩衝材料阻斷豎向振動荷載在支架和精密設備之間的傳遞路徑，通過擺球在橡膠底座的球形凹槽中空間運動耗散支架的水平振動能量，通過碰撞高阻尼材質的橡膠底座可以緩衝並耗散擺球三維運動能量，根據支架的振動頻率設計橡膠底座的球形凹槽及擺球的半徑，達到諧振目的，不僅可以有效降低支架豎向振動，還能顯著降低平面振動，從而顯著降低安裝在支架上的精密設備的空間振動，保持精密設備的正常工作。在擺球上方設置緩衝層可有效緩衝擺球彈起時的衝擊力，使用絕緣樹脂材質的保護筒能夠有效避免雷擊或者導電，整個構件的穩定性及耐久性高，使用壽命長，結構簡單緊湊，加工製作及安裝方便，適應性高，可以廣泛用於各類安裝在輕型支架上的精密儀器設備減振。

圖1是三維擺球式調諧質量阻尼器的結構示意圖。
具體實施方式
現結合附圖和實施例對本實用新型的阻尼器作進一步說明，但是本實用新型不僅限於下述的幾種實施方式。實施例1由圖1可知，本實施例的三維擺球式調諧質量阻尼器由連接頂蓋1、緩衝層2、保護筒3、擺球4、橡膠球面底座5以及緩衝墊6連接構成。在本實施例中，保護筒3為上端敞口、下端帶底板的圓筒狀，由環氧樹脂製成的絕緣筒，穩定性好，耐久性高。在保護筒3的上端套有由環氧樹脂材質的連接頂蓋1，在連接頂蓋I上加工有螺孔，以便於通過螺紋緊固件安裝精密設備而且設置連接頂蓋I能夠封閉保護筒3，連接頂蓋I的上端直徑大於下端直徑，在連接頂蓋I的下端加工有外螺紋，延伸至保護筒3內，與保護筒3上端內壁螺紋搭接。在 連接頂蓋I的下端面用螺紋緊固件安裝有緩衝層2，該緩衝層2的幾何形狀是圓片形狀，是由普通橡膠材料製成，緩衝層2的端面直徑為8cm，小於保護筒3的內徑。在保護筒3的筒底內安裝有阻尼比為18%的高阻尼橡膠球面底座5，橡膠球面底座5的外部形狀為圓柱形，其外徑與保護筒3的內徑相等，能夠限制橡膠球面底座5在保護筒3內晃動，在橡膠球面底座5的頂面中心位置上加工有一個半球形凹槽，球形凹槽的半徑是7cm，球面底座的最小厚度為2cm。在球形凹槽內設置有一個擺球4，擺球4是幾何形狀為圓球的鋼球，半徑是5cm，小於球形凹槽的半徑，且同時小於連接頂蓋I下表面緩衝層2的半徑，保證能夠在球形凹槽內自由滾動，當受到橡膠球面底座5傳遞的水平方向的振動荷載時,擺球4自由滾動並與高阻尼橡膠底座碰撞，耗散振動能量。同時，當豎向振動過大,擺球4彈起時，其向上的衝擊力通過緩衝層2消減或阻斷，進而達到緩衝減振目的。使用時，可以在保護筒3的底板上加工螺孔，可以按照常規的安裝方法安裝在支架與精密設備之間。實施例2在本實施例中，在橡膠球面底座5的頂面中心位置上加工有一個半球形凹槽，球形凹槽的半徑是6cm,球面底座的最小厚度為Icm,在球形凹槽內設置有一個擺球4,擺球4是幾何形狀為圓球的鋼球，半徑是5cm，小於球形凹槽的半徑。其它的部件及其連接關係與實施例1相同。實施例3在本實施例中，在橡膠球面底座5的頂面中心位置上加工有一個半球形凹槽，球形凹槽的半徑是7.5cm,球面底座的最小厚度為2.5cm,在球形凹槽內設置有一個擺球4,擺球4是幾何形狀為圓球的鋼球，半徑是5cm，小於球形凹槽的半徑。其它的部件及其連接關係與實施例1相同。實施例4在上述實施例1 3的三維擺球式調諧質量阻尼器中，在保護筒3的底板下表面上黏結有柔性氨基甲酯材料製成的緩衝墊6，緩衝墊6的直徑不小於保護筒3筒壁外徑，使用時，緩衝墊6隔在保護筒3底板與安裝支架之間，能夠有效消減豎向的振動荷載。其它的部件及其連接關係均與相應的實施例相同。實施例5在上述實施例1 3的三維擺球式調諧質量阻尼器中，在保護筒3的底板下表面上黏結有橡膠材料製成的緩衝墊6，緩衝墊6的直徑不小於保護筒3筒壁外徑，使用時，緩衝墊6隔在保護筒3底板與安裝支架之間，能夠有效消減豎向的振動荷載。保護筒3是由絕緣酚醛樹脂製成的，其幾何形狀為方筒狀，橡膠球面底座5是由阻尼比為15%的高阻尼橡膠製成，其外部幾何形 狀與保護套的內筒相適配，也是四方稜柱形狀，在其上表面的球形凹槽中的擺球4是一個灌鉛的鋼球，而緩衝層2是由氨基甲酯材料製成。其它的部件及其連接關係與相應的實施例相同。實施例6在本實施例中，緩衝層2設置在擺球4的上方，其側壁通過螺紋緊固件與保護筒3的側壁固定連接，緩衝層2的上表面與連接頂蓋I的下端面之間的距離是5mm，由聚氨基甲酯材料製成。其它的部件及其連接關係與實施例4或實施例5相同。實施例7在上述的實施例1 6的三維擺球式調諧質量阻尼器中，緩衝層2的幾何形狀是倒置的錐體形，緩衝層2的下端截面直徑大於擺球4的截面直徑，其它的部件及其連接關係與相應的實施例相同。
權利要求1.一種三維擺球式調諧質量阻尼器，其特徵在於:在帶有底板的保護筒(3)內底部設置有橡膠球面底座(5)，橡膠球面底座(5)的頂面上開有一個半球形凹槽，在半球形凹槽內設置有能夠自由滾動的擺球(4)，保護筒(3)內擺球(4)的上方設置有能夠緩減擺球(4)彈起時的向上衝擊力的緩衝層(2)，保護筒(3)的頂部設置有連接頂蓋(I)。
2.根據權利要求1所述的三維擺球式調諧質量阻尼器，其特徵在於:所述球形凹槽的半徑與擺球(4)半徑之差至少為1cm。
3.根據權利要求1所述的三維擺球式調諧質量阻尼器，其特徵在於:所述保護筒(3)的筒底外側設置有緩衝墊(6 )。
4.根據權利要求3所述的三維擺球式調諧質量阻尼器，其特徵在於:所述緩衝墊(6)是聚氨基甲酯緩衝墊或者橡膠墊。
5.根據權利要求1所述的三維擺球式調諧質量阻尼器，其特徵在於:所述緩衝層(2)的直徑大於擺球(4)的直徑且小於保護筒(3)的內徑，緩衝層(2)設置在連接頂蓋(I)的下端面或者是搭接在保護筒(3)的內壁上。
6.根據權利要求1或5所述的三維擺球式調諧質量阻尼器，其特徵在於:所述緩衝層(2)是橡膠層或者聚氨基甲酯層。
7.根據權利要求1所述的三維擺球式調諧質量阻尼器，其特徵在於:所述橡膠球面底座(5)是阻尼比不小於12%的高阻尼橡膠底座。
8.根據權利要求1所述的三維擺球式調諧質量阻尼器，其特徵在於:所述擺球(4)是鋼球或灌鉛鋼球。
9.根據權利要求1所述的三維擺球式調諧質量阻尼器，其特徵在於:所述保護筒(3)是絕緣樹脂筒狀物。
10.根據權利要求1所述的三維擺球式調諧質量阻尼器，其特徵在於:所述連接頂蓋(O的上端直徑大於下端直徑，且下端延伸至保護筒(3)內與保護筒(3)內壁搭接。
專利摘要本實用新型涉及一種三維擺球式調諧質量阻尼器，通過緩衝材料阻斷豎向振動荷載在支架和精密設備之間的傳遞路徑，通過擺球在橡膠底座的球形凹槽中空間運動吸收支架的水平振動能量，通過碰撞高阻尼材質的橡膠底座可以緩衝並耗散擺球三維運動能量，根據支架的振動頻率設計橡膠底座的球形凹槽及擺球的半徑，達到諧振目的，不僅可以有效降低支架豎向振動，還能顯著降低平面振動，從而顯著降低安裝在支架上的精密設備的空間振動，保持精密設備的正常工作。整個構件的穩定性及耐久性高，使用壽命長，結構簡單緊湊，加工製作及安裝方便，適應性高，可以廣泛用於各類安裝在輕型支架上的精密儀器設備減振。
文檔編號F16F13/04GK203098726SQ20122073335
公開日2013年7月31日 申請日期2012年12月27日 優先權日2012年12月27日
發明者趙國輝, 李宇, 白樺, 劉健新, 李加武 申請人:長安大學