技术领域

本发明属于土木工程结构和机械结构减振技术 领域， 具体涉及一种用于控制 交通运输工具、 机器设备运转等原因引发的结构振动的调谐质 量减振器。

背景技术

近年来， 我国轨道交通飞速发展， 给人们提供了快捷、 安全的出行方式的同 时， 其产生的振动和噪声问题也严重影响了周边居 民的生活质量， 危及周边建筑 安全， 并且使轨道本身的稳定性、 安全性和使用寿命也受到影响。

随着城市建设的发展， 各种高层、 超高层建筑和细高结构、 大跨度建筑物日 益增多， 同时， 城市交通网络越来越发达， 各种大跨度的机场登机桥、人行天桥、 港口栈桥等桥梁结构得到了广泛的应用，为人 们的出行带来了极大的便利。但是， 此类细高建筑物及桥梁虽然强度和刚度比较容 易满足设计要求， 其竖向振动的频 率却普便都比较低（例如大跨度人行天桥的竖 向频率通常只有 2赫兹左右） ， 在 强风激励或行人、 车辆等动载作用下容易发生共振， 给行人带来不舒服的感觉， 造成结构物自身结构损坏， 甚至严重威胁到人和车辆的安全。 如何防止这类大跨 度、 低频结构物发生破坏性共振成为工程建设中不 得不着手解决的现实问题。 实 践证明， 调谐质量减振器（也有文献中称质量调谐阻尼 器， 或称质量调谐减振器， 本文中也简称减振器或 TMD )是一种有效的振动控制装置，将它的固有频� �调整 到接近结构的自振频率，然后安装在结构上。 当结构受到激振力干扰发生振动时， 引起调谐质量减振器的共振， 利用调谐质量的振动惯性力反作用于结构本身 ， 从 而抵消激振力， 达到减小结构反应的目的， 例如申请号为 200410087664.2之中国 专利所公布的定向垂直可调式调谐质量减振器 。 但是， 现有调谐质量减振器产品 中弹性元件主要依赖螺旋钢弹簧， 弹性元件的品种比较单一； 另一方面， 弹性元 件直接与外部环境接触， 容易产生锈蚀、 落入杂物等问题， 影响产品的减振性能； 再有， 现有的调谐质量减振器多附加在建筑结构上， 受建筑结构的加工误差及设 计变更影响较大， 有时还会影响建筑结构的美观； 第四， 受现有产品结构和弹性 元件特点的限制， 产品的固有频率较低， 不适于控制 15Hz以上的高频振动， 适 用范围受限。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷， 提供一种减振降噪效果好、 性能稳定、 对 建筑结构的外观影响小、 使用寿命长的带有框架的调谐质量减振器。

本发明带有框架的调谐质量减振器是这样实现 的， 包括弹性元件和质量块， 其特征在于还包括至少一个联接框架， 联接框架中包含至少一个吸振腔， 质量块 至少局部设置在联接框架的吸振腔内，质量块 与吸振腔的腔壁之间设有弹性元件。

所述弹性元件可以由橡胶、弹性聚氨酯或金属 弹簧中的至少一种构成。其中， 金属弹簧包括碟簧、板簧和螺旋弹簧等； 橡胶具体可以是氯丁橡胶、 丁腈橡胶等。 为了保证弹性元件在使用过程中始终对质量块 保持有效的弹性支承， 可以使质量 块与吸振腔腔壁之间设置的弹性元件处于预压 缩状态， 并且弹性元件的预压缩位 移大于质量块工作时相对于吸振腔腔壁的振幅 。 特别是对于金属弹簧， 在本发明 加工制造的过程中与质量块及联结框架进行组 装时都需要实施预压缩。

本发明带有框架的调谐质量减振器还可以包括 阻尼元件， 阻尼元件设置在质 量块与吸振腔腔壁之间。 阻尼元件可以由弹性固体阻尼材料构成； 阻尼元件也可 以由液体阻尼材料构成， 增设液体阻尼时， 吸振腔的开口处设有密封件， 密封件 将吸振腔完全封闭，液体阻尼材料填充在质量 块与吸振腔腔壁之间的部分空隙中。 为了进一步提高系统阻尼， 还可以在质量块上设置动叶片， 吸振腔腔壁上设有静 叶片与动叶片交错配合， 相邻的静叶片与动叶片之间的部分空隙内设有 液体阻尼 材料。 此外， 还可以在动叶片或 /和静叶片上设置扰流孔或扰流凸凹结构。 当然， 还可以在质量块上设置扰流孔或扰流凸凹结构 。

为了增加弹性元件与联接框架及质量块之间连 接的可靠性， 还可以在吸振腔 与弹性元件配合的腔壁表面或 /和质量块与弹性元件的配合表面上设有连接� �强 结构。 所述的连接加强结构包括表面凸凹结构、 表面滚花结构或表面拉毛结构。

联接框架中吸振腔的数量超过一个， 吸振腔沿联接框架的轴向并列设置， 或 /和沿联接框架横截面的垂向并列设置， 或 /和沿联接框架横截面的水平向并列设 置。

与现有技术相比， 本发明带有框架的调谐质量减振器， 将质量块和弹性元件 构成的质量——弹簧系统设置在联接框架内， 其具有如下优点： ( 1 )联接框架对质量块、 弹性元件和阻尼元件形成有效的保护， 耐候性好， 防止水、 油、 灰尘进入， 特别当使用高分子弹性材料时， 防止臭氧和紫外线损坏 高分子材料， 弹性材料不易发生老化， 可大大延长产品的使用寿命；

( 2 )除了质量调谐减振外， 当质量块和联接框架大于一个模态频率的 1/2波 长时， 质量块和联结框架会对弹性元件及阻尼元件产 生约束作用， 二者之间的相 对变形会剪切二者之间的阻尼材料， 实现额外的剪切变形耗能， 因此减振效果更 显著；

( 3 )本发明带有框架的调谐质量减振器在结构上� �现突破， 对弹性元件的 限制更少， 弹性元件的选材范围广， 因此其适用的频率更宽；

( 4 )本发明带有框架的调谐质量减振器结构紧凑� � 占用空间较小， 对建筑 结构外观的影响小， 其甚至可以集成在建筑结构的柱或梁中， 不占用额外空间， 同时对建筑结构的外观无影响；

( 5 )弹性元件在质量块上下、 左右独立设置， 同一个质量块在联接框架垂 向和联接框架横向的频率可以独立调整， 在两个方向实现调谐质量减振；

( 6 )对质量块与联接框架之间设置的弹性元件实� �预压缩后， 一方面即使 构成弹性元件的材料开裂、 有内部裂缝， 弹性元件的刚度和调谐质量减振器的工 作频率不会发生变化； 另一方面， 当用于控制高频振动时， 质量块的振幅较小， 经预压缩后， 弹性元件的刚度呈线性变化， 更容易准确设计调控； 第三， 由于实 施了预紧， 弹性材料万一开裂， 质量块也不会脱落， 安全可靠。

综上， 本发明带有框架的调谐质量减振器的结构简单 ， 减振降噪效果好， 性 能稳定， 适用频域范围更广， 使用寿命长， 对建筑结构的外观影响小， 性价比十 分优越， 可以广泛应用于控制交通运输工具、 机器设备运转等原因引发的结构振 动， 其市场应用前景十分广阔。

附图说明

图 1为本发明带有框架的调谐 量减振器的结构示意图之一;

图 2为图 1的 H-H剖视图之一

图 3为图 1的 H-H剖视图之二

图 4为本发明带有框架的调谐 量减振器的结构示意图之二;

图 5为本发明带有框架的调谐 量减振器的结构示意图之三; 图 6为本发明带有框架的调谐质量减振器的结构� �意图之四； 图 7为本发明带有框架的调谐质量减振器的结构� �意图之五； 图 8为本发明带有框架的调谐质量减振器的结构� �意图之六； 图 9为本发明带有框架的调谐质量减振器的结构� �意图之七； 图 10为本发明带有框架的调谐质量减振器的结构� ��意图之八； 图 11为图 10中的 A部放大图之一；

图 12为图 10中的 A部放大图之二；

图 13为本发明带有框架的调谐质量减振器的结构� ��意图之九； 图 14为图 13的 B-B剖视图之一；

图 15为图 13的 B-B剖视图之二；

图 16为图 13的 B-B剖视图之三；

图 17为本发明带有框架的调谐质量减振器的结构� ��意图之十； 图 18为本发明带有框架的调谐质量减振器的结构� ��意图之十一； 图 19为本发明带有框架的调谐质量减振器的结构� ��意图之十二； 图 20为图 19的 C-C剖视图；

图 21为本发明带有框架的调谐质量减振器的结构� ��意图之十三； 图 22为图 21中的 D部放大图；

图 23为本发明带有框架的调谐质量减振器的结构� ��意图之十四； 图 24为本发明带有框架的调谐质量减振器的结构� ��意图之十五； 图 25为本发明带有框架的调谐质量减振器的结构� ��意图之十六； 图 26为本发明带有框架的调谐质量减振器的结构� ��意图之十七； 图 27为本发明带有框架的调谐质量减振器的结构� ��意图之十八； 图 28为本发明带有框架的调谐质量减振器的结构� ��意图之十九； 图 29为图 28中的 E部放大图；

图 30为本发明带有框架的调谐质量减振器的结构� ��意图之二十。 具体实施方式

实施例一 如图 1和图 2所示本发明带有框架的调谐质量减振器， 包括弹性元件 4和质 量块 3， 此外还包括联接框架 2， 联接框架 2中包含一个吸振腔 100， 质量块 3设 置在联接框架 2的吸振腔 100内， 质量块 3与吸振腔 100的腔壁之间设有弹性元 件 4。 具体的， 弹性元件 4设置在质量块 3的上下表面与吸振腔 100腔壁之间， 联接框架 2由铝合金材料制成， 弹性元件 4由橡胶材料制成， 由于橡胶材料具有 良好的阻尼特性， 是常用的弹性固体阻尼材料， 因此弹性元件 4同时也是阻尼元 件， 质量块 3为铁块， 其中， 弹性元件 4通过硫化工艺分别与质量块 3和联接框 架 2固连在一起。 为了增加弹性元件与联接框架及质量块之间连 接的可靠性， 在 吸振腔腔壁与弹性元件的部分配合表面以及质 量块与弹性元件的部分配合表面上 分别设有连接加强结构， 所述的连接加强结构具体为吸振腔 100腔壁相应表面上 设置的凸凹结构 30及质量块 3相应表面上设置的凸凹结构 31。

下面以应用于建筑结构为例对本发明的应用进 行说明。 应用时， 可以直接将 本发明带有框架的调谐质量减振器直接固定在 建筑结构表面。 建筑结构受到外部 激励下发生振动时， 质量块与弹性元件构成的质量——弹簧调谐系 统， 产生反作 用力作功耗能使得建筑结构的振动迅速得以衰 减， 趋于静止， 此外， 联接框架、 弹性体及质量块之间还构成约束阻尼耗能结构 ， 当质量块和联接框架大于一个模 态频率的 1/2波长时， 质量块压缩弹性元件向联接框架移动的过程中 ， 质量块和 联结框架会对橡胶材料产生约束作用， 二者之间的相对变形会剪切二者之间的橡 胶材料， 实现额外的剪切变形耗能， 因此可以进一步提高减振耗能的效果， 实现 延长建筑结构使用寿命的目的。 需要指出的是， 本例中， 虽然仅在质量块 3上、 下表面与联接框架 1之间设置了弹性元件 4， 但由于弹性元件 4在横向也具有一 定的弹性， 因此本例所述本发明带有框架的调谐质量减振 器可以实现同时控制建 筑结构在垂向及横向的振动。 实际应用中， 可以通过优化弹性元件 4的弹性以及 质量块 3的总重量， 实现对不同频率振动的控制。 除桥梁等建筑结构外， 本发明 带有框架的调谐质量减振器还可以应用于轨道 交通、大型回转设备的振动控制中， 例如， 可以将本发明带有框架的调谐质量减振器固定 设置在钢轨的非工作表面， 用于控制钢轨的振动； 也可以设置在摆放大型回转设备的楼板上， 用于控制楼板 的共振， 都能实现很好的效果。

本发明中弹性元件、 质量块及联接框架的选材可以多种多样， 例如， 弹性元 件可以釆用橡胶、弹性聚氨酯或金属弹簧中的 至少一种构成；质量块可以釆用钢、 铁等比重高的材料制成； 联接框架可以釆用不锈钢、 铝合金、 玻璃钢等高强度、 耐腐蚀的材料制成。 当然根据弹性元件、 质量块及联接框架的具体材料不同， 弹 性元件与质量块及联接框架的具体连接工艺可 以有所不同， 例如可以釆用硫化、 热贴合、 粘接或悍接等， 只要能将三者牢固连接在一起， 都能起要同样的效果， 都在本发明要求的保护范围之中。 此外， 根据弹性元件、 质量块及联接框架的具 体材料不同， 也可以仅在联接框架与弹性元件的配合表面设 置连接加强结构， 或 者是仅在质量块与弹性元件的配合表面上设置 的连接加强结构， 表面凸凹结构的 具体结构可以是凸起、 凹坑、 连续凸棱或连续凹槽等各种形式， 表面凸凹结构的 截面形状可以是矩形、 梯形、 圓弧形、 三角形、 T字形等各种形状， 连接加强结 构除了已提到的表面凸凹结构外， 还可以是表面滚花结构或表面拉毛结构等结构 形式， 也都可以实现很好的效果， 无法——附图说明， 在此仅以文字进行说明， 都在本发明要求的保护范围之中。

与现有技术相比， 本发明带有框架的调谐质量减振器， 将质量块和弹性元件 构成的质量——弹簧系统设置在联接框架内， 其具有如下优点：

( 1 )联接框架对质量块、 弹性元件和阻尼元件形成有效的保护， 耐候性好， 防止水、 油、 灰尘进入， 特别当使用高分子弹性材料时， 防止臭氧和紫外线损坏 高分子材料， 弹性材料不易发生老化， 可大大延长产品的使用寿命；

( 2 )除了质量调谐减振外， 当质量块和联接框架大于一个模态频率的 1/2波 长时， 质量块和联结框架会对弹性元件及阻尼元件产 生约束作用， 二者之间的相 对变形会剪切二者之间的阻尼材料， 实现额外的剪切变形耗能， 因此减振效果更 显著；

( 3 )本发明带有框架的调谐质量减振器在结构上� �现突破， 对弹性元件的 限制更少，弹性元件的选材范围广，因此其适 用的频率更宽，可以适用于控制 15Hz 以上的高频振动；

( 4 )本发明带有框架的调谐质量减振器结构紧凑� � 占用空间较小， 对建筑 结构外观的影响小， 其甚至可以集成在建筑结构的柱或梁中， 不占用额外空间， 同时对建筑结构的外观无影响；

( 5 )长度尺寸容易修正， 对于设计变更及施工误差等， 便于进行调整修正， 另外， 产品的通用性也更好；

( 6 )需要指出的是， 如果在本发明带有框架的调谐质量减振器的装 配过程 中对质量块与联接框架之间设置的弹性元件实 施预压缩后，还可以获得如下优点： 一方面即使构成弹性元件的材料开裂、 有内部裂缝， 弹性元件的刚度和调谐质量 减振器的工作频率不会发生变化； 另一方面， 当用于控制高频振动时， 质量块的 振幅较小， 经预压缩后， 弹性元件的刚度始终呈线性变化， 更容易准确设计调控； 第三， 由于实施了预紧， 弹性材料万一开裂， 质量块也不会脱落， 安全可靠。 本 发明中弹性元件可以预紧， 也可以不预紧， 不预紧时需要考虑弹性元件的限位或 固定， 这些特点适用于本发明所有实施例， 在此一并说明， 后面实施例中不再一 一重复。 一般来说， 控制高频振动时， 必须对弹性元件实施预紧， 控制低频振动 时， 弹性元件可以不预紧， 实际应用中， 可以根据所需控制结构振动频率的特点， 选择是否对弹性元件实施预压缩。 综上所述，本发明带有框架的调谐质量减振器 的结构简单，减振降噪性能好， 成本低， 使用寿命长， 性价比十分优越， 有利于延緩建筑结构的磨损， 延长建筑 结构的使用寿命， 其市场应用前景十分广阔。

特别要指出的是， 本发明中的弹性元件除了如图 2中所示沿吸振腔 100的轴 向连续设置以外， 还可以如图 3所示， 沿吸振腔 100的轴向间隔设置， 只要优化 好弹性元件的刚度参数， 都可以实现同样的效果， 间隔设置弹性元件有利于缩减 弹性元件的材料投入， 进而降低产品成本， 也在本发明要求的保护范围之中。

实施例二

如图 4所示本发明带有框架的调谐质量减振器， 与实施例一的区别在于， 弹 性元件 4设置在质量块 3左右侧面与吸振腔 100腔壁表面之间， 联接框架 2由玻 璃钢材料制成， 弹性元件 4由高阻尼弹性聚氨酯材料制成， 质量块 3由钢材料制 成， 其中， 弹性元件 4通过化学粘接工艺分别与质量块 3和吸振腔 100腔壁固连 在一起。 为了增加弹性元件与联接框架及质量块之间连 接的可靠性， 在联接框架 与弹性元件的配合表面以及质量块与弹性元件 的配合表面上分别设有连接加强结 构， 所述的连接加强结构具体为吸振腔 100腔壁相应表面上设置的表面拉毛结构 32及质量块 3相应表面上设置的表面滚花结构 33。由于弹性元件 4釆用的高阻尼 弹性聚氨酯材料也具有良好的阻尼特性， 也是常用的弹性固体阻尼材料之一， 因 此弹性元件 4同时也是阻尼元件。 此外， 弹性元件 4在与质量块 3及联接框架 2 进行装配时被预压缩， 处于预压缩状态， 并且弹性元件 4的预压缩位移大于质量 块 3工作时相对于吸振腔 100腔壁的振幅。

本例所述的技术方案的应用方法及优点与实施 例一基本相同， 在此不再重 复。 需要指出的是， 本例所述本发明带有框架的调谐质量减振器中 ， 仅在质量块 3左右侧面与联接框架 1之间设置了弹性元件 4，因此本例所述本发明带有框架的 调谐质量减振器主要用于控制建筑结构在横向 的振动， 当然其对垂向振动也有一 定的控制作用。 与实施例一相比， 本例所述技术方案中， 因为对弹性元件实施了 预压缩， 即使弹性元件中的高阻尼弹性聚氨酯材料开裂 ， 有内部裂缝， 弹性元件 的刚度和本发明带有框架的调谐质量减振器的 工作频率不会发生变化， 其减振性 能更加稳定可靠。 当然， 基于实施例一中所述的技术原理， 本例所述本发明带有 框架的调谐质量减振器的装配过程中， 也可以不对质量块与联接框架之间设置的 弹性元件实施预压缩， 也可以实现同样的技术效果， 也在本发明要求的保护范围 之中， 实际应用中， 可以根据所需控制结构振动频率的特点， 选择是否对弹性元 件实施预压缩。

实际应用中， 可以通过优化弹性元件 4的弹性以及质量块 3的总重量， 实现 对不同频率振动的控制。 使用时， 可以针对建筑结构的多个主要振动频率， 将控 制相应振动频率的本发明带有框架的调谐质量 减振器交替设置在建筑结构中即 可。

实施例三

如图 5所示本发明带有框架的调谐质量减振器， 与实施例一的区别在于， 联 接框架 2由钢材制成， 弹性元件 4釆用金属弹簧， 本例中具体为螺旋钢弹簧， 螺 旋钢弹簧的两端分别焊接固定在联接框架 2及质量块 3上。 此外， 为确保使用过 程中， 弹性元件 4始终对质量块 3形成有效的支承， 弹性元件 4在与质量块 3及 联接框架 2进行装配时被预压缩， 处于预压缩状态， 并且弹性元件 4的预压缩位 移大于质量块 3工作时相对于吸振腔 100腔壁的振幅。

本例所述技术方案与实施例一的应用方法相同 ， 在此不再重复。 此外， 与实 施例一相比， 本例所述本发明带有框架的调谐质量减振器还 具有如下优点： 由于 釆用螺旋钢弹簧作为弹性元件， 螺旋钢弹簧除了在垂向具有艮好的弹性外， 其在 横向也具有良好的弹性， 因此通过控制螺旋钢弹簧的垂向刚度和横向刚 度之间的 关系， 本例所述本发明带有框架的调谐质量减振器可 以同时控制建筑结构的横向 及垂向振动， 其物理性能受温湿度等环境因素影响小， 减振性能更高效稳定， 使 用寿命更长。 另外， 可以作为弹性元件的金属弹簧除了已经提到的 金属螺旋弹簧 夕卜， 还可以是碟簧或板簧， 都可以实现很好的效果， 都在本发明要求的保护范围 之中。 当然，为了保证弹性元件在使用过程中始终对 质量块保持有效的弹性支承， 对于单独釆用金属弹簧构成的弹性元件， 在本发明加工制造的过程中， 优选的， 弹性元件与质量块及联结框架进行组装时实施 预压缩， 这一点也适用于本发明其 他应用金属弹簧构成弹性元件的技术方案， 在此一并给予说明。

当然， 本发明也不排斥弹性元件未被预压缩的技术方 案， 根据不同需要， 弹 性元件也可以不预压缩， 例如本例中可以将金属螺旋弹簧两端分别与质 量块及联 接框架焊接固定在一起， 不对弹性元件实施预压缩。 一般来说，控制高频振动时， 必须对弹性元件实施预紧，控制低频振动时， 弹性元件可以不预紧， 实际应用中， 可以根据所需控制结构振动频率的特点， 选择是否对弹性元件实施预压缩。

实施例四

如图 6所示本发明带有框架的调谐质量减振器， 与实施例三的区别在于， 螺 旋钢弹簧构成的弹性元件 4同时设置在质量块 3的上、 下、 左、 右表面与吸振腔 100的腔壁表面之间。

与实施例三相比， 本例所述的技术方案中， 弹性元件在质量块上下、 左右独 立设置， 设置在建筑结构中后， 同一个质量块在建筑结构垂向和建筑结构横向 的 频率可以独立调整， 在两个方向实现调谐质量减振， 其相互干扰小， 控制精度更 高。 此外， 由于弹性元件支承着整个质量块四周， 使用过程中质量块的运动更加 稳定， 不容易产生摆动和倾覆力矩。

基于本例所述的技术原理， 及实施例一和实施例二所述的技术原理， 如图 7 所示， 弹性元件 4也可以釆用橡胶或弹性聚氨酯材料等弹性阻� �材料制成， 这种 弹性元件同时也可以作为阻尼元件使用， 可以有效提高系统阻尼。 与实施例一和 实施例二相比， 图 7所示技术方案中， 弹性元件在质量块上下、 左右独立设置， 便于对质量块上下及左右设置的弹性元件独立 调整频率参数， 参数精度更高， 并 且相互干扰小， 可以在两个方向实现调谐质量减振， 也在本发明要求的保护范围 之中。

当然， 根据不同需要， 本例中弹性元件可以预压缩也可以不预压缩， 一般来 说， 控制高频振动时， 必须对弹性元件实施预紧， 控制低频振动时， 弹性元件可 以不预紧， 实际应用中， 可以根据所需控制结构振动频率的特点， 选择是否对弹 性元件实施预压缩。

实施例五

如图 8所示本发明带有框架的调谐质量减振器， 与实施例四的区别在于， 联 接框架 2釆用圓形钢管制成， 吸振腔 100的横截面为圓形， 沿吸振腔的水平向及 垂向在吸振腔 100腔壁与质量块 3之间分别设有弹性元件 4， 弹性元件 4为橡胶 及金属螺旋弹簧构成的复合弹簧， 在此弹性元件 4中的橡胶材料同时还构成阻尼 元件。 为了对弹性元件进行有效限位， 质量块 3及联接框架 2上分别设置限位凸 起 151及 150。

与实施例四相比， 本例所述技术方案中， 弹性元件 4由橡胶及金属螺旋弹簧 的复合弹簧构成， 釆用橡胶一金属复合弹簧， 既可以充分发挥金属螺旋弹簧的高 弹性、长寿命，又可以利用橡胶材料有效抑制 金属螺旋弹簧在使用过程中的共振， 有利于进一步提升产品的减振性能和使用寿命 。 当然， 本例所述本发明带有框架 的调谐质量减振器， 在应用时具有一定的方向性， 使用时应该给予注意。

另夕卜，基于本例所述的技术原理，联接框架 2的横截面形状也可以多种多样， 除了四边形以外， 还可以是圓形、 五边形、 六边形等其他形状， 其选材范围大， 适应性好， 都可以实现良好的效果， 都在本发明要求的保护范围中。

当然， 根据不同需要， 本例中弹性元件可以预压缩也可以不预压缩， 一般来 说， 控制高频振动时， 必须对弹性元件实施预紧， 控制低频振动时， 弹性元件可 以不预紧， 实际应用中， 可以根据所需控制结构振动频率的特点， 选择是否对弹 性元件实施预压缩。

实施例六

如图 9所示本发明带有框架的调谐质量减振器， 与实施例四的区别在于， 弹 性元件 4由金属碟簧与弹性聚氨酯材料制成的复合弹� �构成。

与实施例四相比， 本例所述本发明带有框架的调谐质量减振器利 用金属碟簧 与弹性聚氨酯材料制成的复合弹簧作为弹性元 件 4，可以充分利用碟簧承载力强， 使用寿命长， 占用空间小等优点。 此外， 可以充分利用有限的安装空间， 有利于 留出空间设置更大的质量块， 进一步提升减振性能。

当然， 根据不同需要， 本例中弹性元件可以预压缩也可以不预压缩， 一般来 说， 控制高频振动时， 必须对弹性元件实施预紧， 控制低频振动时， 弹性元件可 以不预紧， 实际应用中， 可以根据所需控制结构振动频率的特点， 选择是否对弹 性元件实施预压缩。

实施例七

如图 10、 图 11所示本发明带有框架的调谐质量减振器， 与实施例四的区别 在于，弹性元件 4由板簧构成，所述板簧由弹簧钢制成的金属� �片 11及其表面包 覆的橡胶层 12共同组成，相应的在质量块 3上设置容纳板簧的限位槽。需要指出 的是， 弹性元件 4中， 金属弹片 11主要提供弹性， 橡胶层 12主要提供阻尼， 因 此橡胶层 12在此作为阻尼元件使用。

本例所述带有框架的调谐质量减振器与实施例 四的应用方法完全相同， 在此 不再重复。 与实施例四相比， 本例所述的本发明带有框架的调谐质量减振器 ， 除 了质量块与弹性元件构成的调谐系统可以实现 耗能减振以外， 弹性元件中的金属 弹片 11在工作过程中还在联接框架的约束下不断剪� ��二者之间橡胶层 12， 实现 剪切耗能， 因此耗能更快， 减振效果也更好。

当然， 根据不同需要， 本例中弹性元件可以预压缩也可以不预压缩， 一般来 说， 控制高频振动时， 必须对弹性元件实施预紧， 控制低频振动时， 弹性元件可 以不预紧， 实际应用中， 可以根据所需控制结构振动频率的特点， 选择是否对弹 性元件实施预压缩。

实施例八

如图 10和图 12所示本发明带有框架的调谐质量减振器， 与实施例七的区别 在于，弹性元件 4由板簧构成，所述板簧由二片弹簧钢制成的� �属弹片 14及其中 间夹设的橡胶层 13共同组成。 与实施例七相似， 橡胶层 13在此也作为阻尼元件 使用。

本例所述技术方案的应用方法及优点均与实施 例七基本相同， 要说明的是， 本例中， 金属弹片 14与橡胶层 13直接构成约束阻尼结构， 在工作过程中也会实 现持续的耗能， 由于金属弹片 14之间剪切阻尼材料的有效面积更大， 因此其剪切 阻尼耗能更多， 衰减建筑结构振动能量更快， 减振效果更好。

当然， 根据不同需要， 本例中弹性元件可以预压缩也可以不预压缩， 一般来 说， 控制高频振动时， 必须对弹性元件实施预紧， 控制低频振动时， 弹性元件可 以不预紧， 实际应用中， 可以根据所需控制结构振动频率的特点， 选择是否对弹 性元件实施预压缩。

实施例九

如图 13和图 14所示本发明带有框架的调谐质量减振器， 与图 7所示带有框 架的调谐质量减振器的区别在于，联接框架 2沿其自身轴向被隔板 48分隔成四个 吸振腔， 每个吸振腔中均设有质量块及弹性元件， 其中， 吸振腔 104中设有质量 块 40和弹性元件 41， 弹性元件 41环绕质量块 40设置在质量块与吸振腔腔壁之 间； 吸振腔 105中设有质量块 42和弹性元件 43， 弹性元件 43环绕质量块 42设 置在质量块与吸振腔腔壁之间； 吸振腔 106中设有质量块 44和弹性元件 45， 弹 性元件 45环绕质量块 44设置在质量块与吸振腔腔壁之间； 吸振腔 107中设有质 量块 46和弹性元件 47， 弹性元件 47环绕质量块 46设置在质量块与吸振腔腔壁 之间。 质量块 40、 42、 44和 46均釆用铸铁材料制成， 弹性元件 41、 43、 45和 47均釆用高阻尼弹性橡胶材料制成， 同时也作为阻尼元件使用。

本例所述本发明带有框架的调谐质量减振器与 图 7所示带有框架的调谐质量 减振器的应用方式相同，不再重复。与图 7所示带有框架的调谐质量减振器相比， 本例所述技术方案的最大优势在于， 由于联接框架中沿建筑结构纵向设置了四个 尺寸不一的吸振腔， 每一个吸振腔中的质量块尺寸有所不同， 每一个吸振腔中的 弹性元件厚度也有所不同， 因此， 分别优化每一个吸振腔中质量块与弹性元件的 参数， 就可以使每一个吸振腔中质量块与弹性元件构 成的质量——弹簧调谐系统 控制某一特定频率振动， 可以同时控制四个频率的振动， 使用后的减振降噪效果 更好。 此外， 不同吸振腔中釆用的质量块的材质可以不同， 不同吸振腔中釆用的 弹性元件的材质也可以不同， 只要调整好质量与弹性元件刚度， 都可以有效控制 某一特定的振动频率， 都在本发明要求的保护范围当中。 另外， 基于实施例四中 叙述的技术原理， 位于质量块上下和左右的弹性元件也可以由不 同的材料构成， 这样质量块在钢轨垂向和钢轨横向的频率可以 独立调整， 在两个方向实现调谐质 量减振， 其相互干扰小， 控制精度更高， 这一特点也适合其他弹性元件环绕质量 块设置在质量块与吸振腔腔壁之间的技术方案 ， 在此一并用文字给予说明， 也在 本发明要求的保护范围之中。

当然， 根据不同需要， 本例中弹性元件可以预压缩也可以不预压缩， 一般来 说， 控制高频振动时， 必须对弹性元件实施预紧， 控制低频振动时， 弹性元件可 以不预紧， 实际应用中， 可以根据所需控制结构振动频率的特点， 选择是否对弹 性元件实施预压缩。

实施例十

如图 13和图 15所示本发明带有框架的调谐质量减振器， 与实施例九的区别 在于， 联接框架 2中包含一个吸振腔， 吸振腔中设置质量块 40和弹性元件 41， 质量块 40由铸钢制成，弹性元件 41由高阻尼弹性橡胶制成，弹性元件 41环绕质 量块 40四周设置在质量块与吸振腔的腔壁之间， 在此， 弹性元件 41同时也是阻 尼元件。 此外，质量块 40仅中间段设置在联接框架 2的吸振腔内， 两端分别延伸 至联接框架 2以外。

本例所述技术方案， 除了具有图 7所示本发明带有框架的调谐质量减振器的 全部优点外， 由于其质量块仅部分设置在吸振腔中， 调整质量及弹性元件刚度等 参数更加便利，除可以用于控制中高频振动外 ，又由于其可以设置较大的质量块， 还特别适用于控制低频振动， 适用范围更广。 另外， 由于联接框架 2的长度比质 量块 40短， 还有利于节省材料。

当然， 根据不同需要， 本例中弹性元件可以预压缩也可以不预压缩， 一般来 说， 控制高频振动时， 必须对弹性元件实施预紧， 控制低频振动时， 弹性元件可 以不预紧， 实际应用中， 可以根据所需控制结构振动频率的特点， 选择是否对弹 性元件实施预压缩。

实施例十一

如图 13和图 16所示本发明带有框架的调谐质量减振器， 与实施例十的区别 在于， 包括二个联接框架 2， 二个联接框架分别设置在质量块 40的端部， 每个联 接框架 2中包含一个吸振腔， 吸振腔中设置质量块 40和弹性元件 41， 其中， 质 量块 40仅两个端部的局部段设置于吸振腔中， 中间部分棵露在二个联接框架之 间。

与实施例十相比， 本例所述技术方案， 生产装配更加方便， 质量块中间棵露 段的截面尺寸甚至可以大于联接框架截面尺寸 ， 有利于设置更大的质量块， 控制 更低频率的振动。 同时， 质量块两端与弹性元件及联接框架配合， 工作时稳定性 也更好。 此外， 还有利于进一步降低联接框架的材料使用量， 节约成本。

当然， 基于本例所述的技术原理， 联接框架也可以设置三个甚至更多个， 都 在本发明要求的保护范围之中。

当然， 根据不同需要， 本例中弹性元件可以预压缩也可以不预压缩， 一般来 说， 控制高频振动时， 必须对弹性元件实施预紧， 控制低频振动时， 弹性元件可 以不预紧， 实际应用中， 可以根据所需控制结构振动频率的特点， 选择是否对弹 性元件实施预压缩。

实施例十二

除了如图 14中所示， 联接框架中的多个吸振腔沿其轴向设置外， 如图 17所 示本发明带有框架的调谐质量减振器， 与实施例九的区别在于， 联接框架 2中包 含三个吸振腔， 三个吸振腔沿联接框架 2的垂向设置， 其中， 最上方的吸振腔中 设有质量块 58和弹性元件 59， 中间的吸振腔中设有质量块 60和弹性元件 61，最 下方的吸振腔中设有质量块 62和弹性元件 63。 质量块 58、 60及 62均由重混凝 土材料制成， 弹性元件 59、 61和 63均由弹性聚氨酯材料制成。

与实施例九相似， 通过优化质量和弹性元件刚度， 本发明带有框架的调谐质 量减振器可以同时控制多个频率的振动， 使用起来十分方便。 釆用重混凝土制成 质量块， 不会发生锈蝕， 使用寿命长， 并可以大大降低成本。 此外， 本例中不同 吸振腔中的质量块及弹性元件也可以釆用不同 的材料制成， 例如可以分别釆用金 属弹簧、 橡胶弹簧和弹性聚氨脂弹簧等， 另外， 还可以釆用普通混凝土或钢筋混 凝土制作质量块， 也可以实现很好的效果， 都在本发明要求的保护范围之中。

当然， 根据不同需要， 本例中弹性元件可以预压缩也可以不预压缩， 一般来 说， 控制高频振动时， 必须对弹性元件实施预紧， 控制低频振动时， 弹性元件可 以不预紧， 实际应用中， 可以根据所需控制结构振动频率的特点， 选择是否对弹 性元件实施预压缩。

实施例十三

如图 18所示本发明带有框架的调谐质量减振器， 与实施例十二的区别在于， 联接框架 2中包含四个吸振腔， 四个吸振腔呈 "田" 字型布置。 其中左上方的吸 振腔中设置质量块 49和弹性元件 50，右上方的吸振腔中设置质量块 51和弹性元 件 52， 左下方的吸振腔中设置质量块 53和弹性元件 54， 右下方的吸振腔中设置 质量块 55和 56及弹性元件 57。 所有质量块均釆用铸铁材料制成， 弹性元件 50、 52、 54及 57分别釆用不同类型不同刚度的橡胶材料制成� ��

与实施例十二相似， 本例所述本发明带有框架的调谐质量减振器也 可以同时 控制多个频率的振动， 特别右下方吸振腔中设置了二个质量块， 优化参数后， 可 以实现对不同频率振动的控制， 其减振效率更高。

需要指出的是， 基于实施例九、 实施例十二及本例公开的技术原理， 当联接 框架中吸振腔的数量超过一个时， 吸振腔可以沿联接框架的轴向并列设置， 或 / 和沿联接框架横截面的垂向并列设置， 或 /和沿联接框架横截面的水平向并列设 置， 其可以实现控制多个频率的振动， 减振效果更好， 使用十分方便。

当然， 根据不同需要， 本例中弹性元件可以预压缩也可以不预压缩， 一般来 说， 控制高频振动时， 必须对弹性元件实施预紧， 控制低频振动时， 弹性元件可 以不预紧， 实际应用中， 可以根据所需控制结构振动频率的特点， 选择是否对弹 性元件实施预压缩。

实施例十四

如图 19和图 20所示本发明带有框架的调谐质量减振器， 与图 5所示带有框 架的调谐质量减振器的区别在于，联接框架 2由钢板制成，联接框架的吸振腔 100 中还设有阻尼元件 65， 所述阻尼元件 65由液体阻尼材料构成， 吸振腔 100两端 开口处设有密封件 66， 密封件 66由钢板制成， 密封件 66与联接框架两端； t早接固 连在一起， 将吸振腔 100完全封闭， 液体阻尼材料填充在质量块 3与吸振腔 100 腔壁之间的部分空隙中。

本例所述本发明带有框架的调谐质量减振器的 应用方法与实施例一完全相 同， 在此不再重复。 以应用于建筑结构为例， 由于吸振腔 100中增设了液体阻尼 材料构成的阻尼元件 65， 质量块 3吸收建筑结构振动能量发生位移时， 液体阻尼 材料会产生一个阻碍质量块移动的反力，从而 将质量块的能量迅速消耗掉。 因此， 不但能够使建筑结构的振动能量迅速衰减， 还可以抑制弹性元件 4的共振， 使弹 性元件 4迅速恢复静止， 从而提高弹性元件的疲劳寿命， 进而延长本发明产品的 使用寿命。

当然， 根据不同需要， 本例中弹性元件可以预压缩也可以不预压缩， 一般来 说， 控制高频振动时， 必须对弹性元件实施预紧， 控制低频振动时， 弹性元件可 以不预紧， 实际应用中， 可以根据所需控制结构振动频率的特点， 选择是否对弹 性元件实施预压缩。

实施例十五

如图 21和图 22所示本发明带有框架的调谐质量减振器， 与实施例十四的区 别在于， 质量块 3上设有扰流凸凹结构， 扰流凸凹结构具体为质量块 3表面设置 的多条截面形状为三角形的凸棱 67。

与实施例十四相比， 由于质量块 3表面设置了多条凸棱 67， 质量块 3与液体 阻尼材料构成的阻尼元件 65的有效接触面积更大，液体阻尼材料对质量� ��产生的 阻力也就更大， 因此耗能更快， 减振效果也更好。

基于本例所述的技术原理， 凸棱 67 的截面形状也可以是圓弧形、 矩形、 梯 形等多种形状。 此外， 扰流凸凹结构可以多种多样， 例如， 也可以如图 23所示， 扰流凸凹结构由质量块 3表面设置的多条凹槽 68构成； 或者如图 24所示， 扰流 凸凹结构由质量块 3表面设置的多个局部凸起 69构成； 再或者如图 25所示， 扰 流凸凹结构由质量块 3表面设置的多个局部凹坑 70构成。 当然除了图示形状外， 凹槽 68、局部凸起 69及局部凹坑 70的截面形状也可以多种多样， 只要能提高质 量块与液体阻尼材料的有效接触面积， 都可以实现很好的效果， 都在本发明要求 的保护范围之中。

当然， 根据不同需要， 本例中弹性元件可以预压缩也可以不预压缩， 一般来 说， 控制高频振动时， 必须对弹性元件实施预紧， 控制低频振动时， 弹性元件可 以不预紧， 实际应用中， 可以根据所需控制结构振动频率的特点， 选择是否对弹 性元件实施预压缩。

实施例十六

如图 26所示本发明带有框架的调谐质量减振器， 与实施例十五的区别在于， 扰流凸凹结构由质量块 3 上设置的多个沿联接框架横截面垂向贯通的扰 流孔 71 构成。 扰流孔 71浸在液体阻尼材料构成的阻尼元件 65中。

质量块 3上设置的扰流孔 71可以有效提高质量块与液体阻尼材料的有效� �� 触面积。 当质量块 3移动时，扰流孔 71中的液体阻尼材料与质量块 3会发生相对 移动， 因此会产生阻力进行耗能，所以在质量块 3上设置扰流孔 71以后可以有效 提高产品的减振性能。由于扰流孔 71沿联接框架 2横截面垂向设置， 当质量块沿 联接框架垂向移动时， 减振效果最明显， 因此该技术方案更适合控制沿联接框架 垂向的振动。基于这种原理， 如图 27中所示， 也可以在质量块上设置沿联接框架 横截面水平向的扰流孔 72， 以控制沿联接框架横截面水平向的振动。 当然， 可以 同时在质量块上设置沿联接框架横截面垂向的 扰流孔及沿联接框架横截面水平向 的扰流孔， 有利于全面提高控制水平向及垂向振动的能力 ， 也在本发明要求的保 护范围之中。

当然， 根据不同需要， 本例中弹性元件可以预压缩也可以不预压缩， 一般来 说， 控制高频振动时， 必须对弹性元件实施预紧， 控制低频振动时， 弹性元件可 以不预紧， 实际应用中， 可以根据所需控制结构振动频率的特点， 选择是否对弹 性元件实施预压缩。

实施例十七

如图 28和图 29所示本发明带有框架的调谐质量减振器， 与实施例十六的区 别在于， 质量块 3上还设有动叶片 73， 吸振腔 100腔壁上设有静叶片 74与动叶 片 73交错配合，相邻的静叶片 74与动叶片 73之间的部分空隙内设有液体阻尼材 料 65。

与实施例十六中记录的技术原理相似， 由于质量块和吸振腔的腔壁上分别设 置了相互配合的动叶片和静叶片， 可以显著提高质量块与液体阻尼材料之间的有 效接触面积， 同时动叶片和静叶片在工作过程中相互配合， 还对液体阻尼材料产 生挤出的效应， 因此耗能更快， 减振效果更好。

当然， 根据不同需要， 本例中弹性元件可以预压缩也可以不预压缩， 一般来 说， 控制高频振动时， 必须对弹性元件实施预紧， 控制低频振动时， 弹性元件可 以不预紧， 实际应用中， 可以根据所需控制结构振动频率的特点， 选择是否对弹 性元件实施预压缩。

实施例十八

如图 30所示本发明带有框架的调谐质量减振器， 与实施例十七的区别在于， 动叶片 73上设有扰流孔 75， 静叶片 74上也设有扰流孔 76。

由于动叶片及静叶片上分别设置了扰流孔， 当动叶片靠近静叶片时， 液体阻 尼材料受压迫还会在扰流孔中串动， 进一步提高了耗能能力， 进而提升产品的减 振效果。 当然基于本例所述的技术原理， 也可以仅在动叶片或静叶片之一上设置 扰流孔， 也可以起到很好的减振效果。 另外， 基于本例所述的技术原理以及实施 例十五中所述的技术原理， 也可以在静叶片或 /和动叶片上设置扰流凸凹结构， 例 如设置凸棱、 凸起、 局部凸起或局部凹坑等， 都可以起到相近的效果， 都在本发 明要求的保护范围之中， 在此仅以文字给予说明， 不再另外附图。

当然， 根据不同需要， 本例中弹性元件可以预压缩也可以不预压缩， 一般来 说， 控制高频振动时， 必须对弹性元件实施预紧， 控制低频振动时， 弹性元件可 以不预紧， 实际应用中， 可以根据所需控制结构振动频率的特点， 选择是否对弹 性元件实施预压缩。

通过上述实施例可以看出， 与现有技术相比， 本发明带有框架的调谐质量减 振器， 将质量块和弹性元件构成的质量——弹簧系统 设置在联接框架内， 其至少 具有部分如下优点： （ 1 )联接框架对质量块、弹性元件和阻尼元件形� �有效的保 护， 耐候性好， 防止水、 油、 灰尘进入， 特别当使用高分子弹性材料时， 防止臭 氧和紫外线损坏高分子材料， 弹性材料不易发生老化， 可大大延长产品的使用寿 命； （2 )除了质量调谐减振外， 当质量块和联接框架大于一个模态频率的 1/2波 长时， 质量块和联结框架会对弹性元件及阻尼元件产 生约束作用， 二者之间的相 对变形会剪切二者之间的阻尼材料， 实现额外的剪切变形耗能， 因此减振效果更 显著； （ 3 )本发明带有框架的调谐质量减振器在结构上� �现突破， 对弹性元件的 限制更少，弹性元件的选材范围广，因此其适 用的频率更宽，可以适用于控制 15Hz 以上的高频振动； （4 )本发明带有框架的调谐质量减振器结构紧凑� � 占用空间较 小， 对建筑结构外观的影响小， 其甚至可以集成在建筑结构的柱或梁中， 不占用 额外空间， 同时对建筑结构的外观无影响； （5 )长度尺寸容易修正， 对于设计变 更及施工误差等， 便于进行调整修正， 另外， 产品的通用性也更好。 （6 )需要指 出的是， 如果在本发明带有框架的调谐质量减振器的装 配过程中对质量块与联接 框架之间设置的弹性元件实施预压缩后， 还可以获得如下优点： 一方面即使构成 弹性元件的材料开裂、 有内部裂缝， 弹性元件的刚度和调谐质量减振器的工作频 率不会发生变化； 另一方面， 当用于控制高频振动时， 质量块的振幅较小， 经预 压缩后， 弹性元件的刚度始终呈线性变化， 更容易准确设计调控； 第三， 由于实 施了预紧， 弹性材料万一开裂， 质量块也不会脱落， 安全可靠。

本发明中弹性元件可以预紧， 也可以不预紧， 不预紧时需要考虑弹性元件的 限位或固定。 一般来说， 控制高频振动时， 必须对弹性元件实施预紧， 控制低频 振动时， 弹性元件可以不预紧， 实际应用中， 可以根据所需控制结构振动频率的 特点， 选择是否对弹性元件实施预压缩。

本发明带有框架的调谐质量减振器适用性强， 使用寿命长，减振降噪效果好， 其适用的弹性元件种类更加丰富， 可以控制的频率范围更广， 特别是对弹性元件 实施预压缩后， 可以适用于 15Hz以上的高频振动控制， 适用性大大加强， 市场 应用前景十分广阔。 此外， 本发明中的实施例仅为更好说明本发明的技术 方案， 并不应视为对本发明的限制， 其中许多实施例中的技术特征也可以交叉使用 。 基 于本发明技术原理， 本领域技术人员可以对上述实施例所述技术方 案重新进行组 合或利用同类技术对其中某些元件进行简单替 换， 只要基于本发明的技术原理， 都在本发明要求的保护范围内。