專利名稱：阻尼裝置及設(shè)定該阻尼裝置中阻尼體特征頻率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種安裝在如懸索橋塔架部分、高層建筑物、塔或塔門等結(jié)構(gòu)頂部的阻尼裝置，以抑制和早期減弱結(jié)構(gòu)由于風(fēng)載或地震產(chǎn)生的擺動(dòng)或振動(dòng)，本發(fā)明還涉及設(shè)定該阻尼裝置中阻尼體特征頻率的方法。
背景技術(shù)：
在這種傳統(tǒng)的阻尼裝置中，如圖1示意性所示，導(dǎo)軌2平行于結(jié)構(gòu)1的擺動(dòng)方向安裝在結(jié)構(gòu)1的頂面上，阻尼體或重物3通過(guò)可沿導(dǎo)軌2水平移動(dòng)的輪子4支承在導(dǎo)軌2上。在結(jié)構(gòu)1上沿阻尼體3運(yùn)動(dòng)方向的一側(cè)安裝有支架5，在阻尼體3的端面和支架5之間設(shè)有衰減器或阻尼器6用以衰減阻尼體3的動(dòng)能，并設(shè)有彈簧7用以調(diào)節(jié)阻尼體3的特征頻率。當(dāng)結(jié)構(gòu)1發(fā)生擺動(dòng)時(shí)，其振蕩能傳輸?shù)阶枘狍w3，阻尼體3比結(jié)構(gòu)1的擺動(dòng)延遲90°相位在導(dǎo)軌2上作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。接著，阻尼體3的動(dòng)能被衰減器6衰減以抑制結(jié)構(gòu)1的擺動(dòng)。
然而，這種阻尼裝置的問(wèn)題在于，必須選擇阻尼體3的質(zhì)量、移動(dòng)行程和/或類似的參數(shù)以提供結(jié)構(gòu)1的最佳阻尼效果，且阻尼體3的特征頻率必須與結(jié)構(gòu)1的特征頻率匹配，這些參數(shù)的調(diào)整很難進(jìn)行。
更具體地，在上述阻尼裝置中，阻尼體3的特征頻率F0由以下等式給定F0＝(k/m)1/2而衰減系數(shù)μ由以下等式給定μ＝c/{2(mk)1/2}
其中，m是阻尼體3的質(zhì)量，k是特征頻率調(diào)整彈簧7的彈簧常數(shù)，而c是用來(lái)使阻尼體3的振蕩衰減的衰減器6的衰減力或控制力。當(dāng)要改變阻尼體3的特征頻率F0時(shí)，可以將彈簧7的彈簧常數(shù)從k變?yōu)閗1，從而使特征頻率變?yōu)镕0′＝(k1/m)1/2。k到k1的這種變化可以通過(guò)改變彈簧7的力來(lái)進(jìn)行，這又可能需要調(diào)節(jié)彈簧的位移量。然而，彈簧常數(shù)從k變?yōu)閗1伴有彈簧7的伸長(zhǎng)/縮短行程的變化，這又會(huì)限制阻尼體3的移動(dòng)，導(dǎo)致阻尼效果的下降。因此，具體地，具有較低特征頻率的結(jié)構(gòu)1會(huì)對(duì)彈簧7產(chǎn)生機(jī)械約束。比如，當(dāng)要將彈簧7的伸長(zhǎng)/縮短行程設(shè)置為100毫米時(shí)，彈簧7的長(zhǎng)度通常需要為伸長(zhǎng)/縮短行程的五倍而達(dá)到500毫米，從而引起安裝整個(gè)阻尼裝置所需的二維空間增加的問(wèn)題。
已經(jīng)提出了一種能夠設(shè)置阻尼體的特征頻率而不會(huì)對(duì)彈簧造成機(jī)械約束的阻尼裝置，如在圖2中示意性示出的阻尼裝置，其中具有曲率半徑為R的拱形底部的阻尼體8支承在相互隔開地布置于結(jié)構(gòu)1的兩個(gè)支承滾輪9上，從而使自由振蕩能夠變?yōu)楹?jiǎn)諧振蕩，或者如圖3中示意性示出的阻尼裝置，其中阻尼體10具有角度為θ的V形底部，阻尼質(zhì)量類似于支承在結(jié)構(gòu)1頂面的兩個(gè)支承滾輪9上的單擺，阻尼體10能夠進(jìn)行自由振蕩。
然而，這些簡(jiǎn)諧振動(dòng)型阻尼裝置的問(wèn)題是阻尼體8的曲率半徑R或阻尼體10的角度θ一旦確定之后就很難調(diào)整特征頻率。
而且，如上面所提到的，當(dāng)要改變阻尼體3的特征頻率F0時(shí)，可以通過(guò)將彈簧7的彈簧常數(shù)從k變?yōu)閗1而使特征頻率變?yōu)镕0′＝(k1/m)1/2。在這點(diǎn)上，由于結(jié)構(gòu)1的實(shí)際特征頻率不一定與所設(shè)計(jì)的一樣，所以需要準(zhǔn)備若干個(gè)具有不同彈簧常數(shù)的彈簧7，從而能夠從中選擇一個(gè)特征頻率與結(jié)構(gòu)1一致的彈簧7；而且每當(dāng)需要根據(jù)結(jié)構(gòu)1的特征頻率變化來(lái)調(diào)節(jié)阻尼體3的特征頻率時(shí)，必須用一個(gè)具有相應(yīng)彈簧常數(shù)的彈簧來(lái)代替彈簧7。
作為一種能夠設(shè)置和調(diào)節(jié)阻尼體的特征頻率且與彈簧的彈簧常數(shù)無(wú)關(guān)的阻尼裝置，已經(jīng)提出了如圖4示意性所示的阻尼裝置，其中具有V形底部的阻尼體10通過(guò)墊板10a支承在兩個(gè)支承滾輪9上，支承滾輪9又以相互隔開的關(guān)系布置在結(jié)構(gòu)1上，從而使阻尼體10可類似于單擺作自由振蕩。在這種阻尼裝置中，需要用不同厚度的墊板替換墊板10a來(lái)調(diào)節(jié)阻尼體10的特征頻率，而這種更換工作十分麻煩，因?yàn)樵诂F(xiàn)場(chǎng)需要有大型設(shè)備和機(jī)具如液壓千斤頂、手扳葫蘆和/或鏈條葫蘆。
因此，本發(fā)明的第一個(gè)目的是要提供一種阻尼裝置，包括可水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)的阻尼體和一個(gè)或多個(gè)調(diào)節(jié)阻尼體特征頻率的彈簧，這種阻尼裝置使得阻尼體的運(yùn)動(dòng)不會(huì)受到限制，即使所述一個(gè)或多個(gè)彈簧的彈簧常數(shù)和/或伸長(zhǎng)/縮短行程變化。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是要提供一種設(shè)置阻尼裝置中阻尼體特征頻率的方法，所述阻尼裝置包括可水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)的阻尼體和一個(gè)或多個(gè)用來(lái)調(diào)節(jié)阻尼體特征頻率的彈簧，這種方法能夠容易地設(shè)置和調(diào)節(jié)阻尼體的特征頻率。

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)上述第一個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明，阻尼體可水平移動(dòng)地支承在結(jié)構(gòu)上，一個(gè)或多個(gè)特征頻率調(diào)整彈簧安裝在所述阻尼體和所述結(jié)構(gòu)之間，因此可沿豎直方向施加伸長(zhǎng)/縮短力。
由于所述彈簧是豎向布置的，所以每個(gè)彈簧在阻尼體水平移動(dòng)時(shí)繞其支承點(diǎn)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這樣可減小所述彈簧的要求伸長(zhǎng)量且不會(huì)限制阻尼體的移動(dòng)。因此，通過(guò)改變所述一個(gè)或多個(gè)彈簧的彈簧常數(shù)和/或伸長(zhǎng)/縮短行程能夠容易地調(diào)節(jié)阻尼體的特征頻率。
提出一種被動(dòng)型裝置，阻尼體可水平移動(dòng)地支承在結(jié)構(gòu)上，用來(lái)減弱阻尼體移動(dòng)力的衰減器和一個(gè)或多個(gè)用來(lái)沿豎直方向施加伸長(zhǎng)/縮短力的特征頻率調(diào)整彈簧裝配在所述阻尼體和所述結(jié)構(gòu)之間。提出一種主動(dòng)型裝置，阻尼體可水平移動(dòng)地支承在結(jié)構(gòu)上，用來(lái)使阻尼體作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的致動(dòng)器和一個(gè)或多個(gè)用來(lái)沿豎直方向施加伸長(zhǎng)/縮短力的特征頻率調(diào)整彈簧裝配在所述阻尼體和所述結(jié)構(gòu)之間。
作為裝配在阻尼體和結(jié)構(gòu)之間施加豎向伸長(zhǎng)/縮短力的特征頻率調(diào)整彈簧的替代方式，可以將一個(gè)或多個(gè)特征頻率調(diào)整彈簧裝配在阻尼體和固定構(gòu)件之間，固定構(gòu)件安裝在結(jié)構(gòu)上，使得所特征頻率調(diào)節(jié)彈簧的位置高于阻尼體的位置，這樣也不會(huì)限制阻尼體的移動(dòng)。
一種整體構(gòu)造方式由若干個(gè)阻尼單元構(gòu)成，每個(gè)阻尼單元包括阻尼體、衰減器和一個(gè)或多個(gè)特征頻率調(diào)整彈簧，所述阻尼體可水平移動(dòng)地支承在支座上，所述衰減器用來(lái)減弱阻尼體的移動(dòng)力，所述特征頻率調(diào)整彈簧沿豎直方向施加伸長(zhǎng)/縮短力，所述衰減器和所述彈簧裝配在阻尼體和支座之間，阻尼單元相互堆疊在結(jié)構(gòu)上，使得相應(yīng)的阻尼體可以相互正交移動(dòng)，且上阻尼單元堆疊在下阻尼單元的上面；作為可選擇的方案，一種整體構(gòu)造方式由若干個(gè)阻尼單元構(gòu)成，每個(gè)阻尼單元包括阻尼體、致動(dòng)器和一個(gè)或多個(gè)特征頻率調(diào)整彈簧，所述阻尼體可水平移動(dòng)地支承在支座上，所述致動(dòng)器用來(lái)使阻尼體作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述特征頻率調(diào)整彈簧沿豎直方向施加伸長(zhǎng)/縮短力，所述致動(dòng)器和所述彈簧裝配在阻尼體和支座之間，阻尼單元相互堆疊在結(jié)構(gòu)上，使得相應(yīng)的阻尼體可以相互正交移動(dòng)，且上阻尼單元堆疊在下阻尼單元的上面。即使所述結(jié)構(gòu)沿任一方向產(chǎn)生水平振蕩，這種整體構(gòu)造方式都可以減弱結(jié)構(gòu)的振蕩。
阻尼體的移動(dòng)可由直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行導(dǎo)向以減少阻尼體在移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的噪音。
為了實(shí)現(xiàn)上述第二個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明，一個(gè)或多個(gè)彈性結(jié)構(gòu)體裝配在結(jié)構(gòu)和阻尼體之間，阻尼體支承在結(jié)構(gòu)上可作水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且可施加豎直方向的張力，通過(guò)調(diào)整所述一個(gè)或多個(gè)彈性結(jié)構(gòu)體的初始張力來(lái)設(shè)置阻尼體的特征頻率。
可任意調(diào)節(jié)豎向布置的彈性結(jié)構(gòu)體本身的初始張力。因此，能夠容易地設(shè)置阻尼體的特征頻率。
所述每個(gè)彈性結(jié)構(gòu)體包括彈簧和長(zhǎng)度可變化調(diào)整的連接桿，通過(guò)改變連接桿的長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)初始張力。作為可選擇的方案，所述每個(gè)彈性結(jié)構(gòu)體可以包括彈簧和連接桿，連接桿遠(yuǎn)離彈簧的一端連接在支承板上，所述支承板通過(guò)樞軸搭接到固定于阻尼體或結(jié)構(gòu)的支托上，因此通過(guò)改變支承板和支托之間的連接位置來(lái)調(diào)節(jié)初始張力。因此，阻尼體的特征頻率能夠設(shè)置為與所述結(jié)構(gòu)的特征頻率匹配的最佳值。


圖1是傳統(tǒng)阻尼裝置的示意圖；圖2是另一種傳統(tǒng)阻尼裝置的示意圖；圖3是又一種傳統(tǒng)阻尼裝置的示意圖；圖4是另外一種傳統(tǒng)阻尼裝置的示意圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的阻尼裝置的基本結(jié)構(gòu)，其中圖5a是示意性側(cè)視圖，而圖5b是沿圖5a中箭頭A方向的視圖；圖6示出了圖5a和5b的基本結(jié)構(gòu)的改進(jìn)形式，其中圖6a是示意性側(cè)視圖，而圖6b是沿圖6a中箭頭B方向的視圖；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的阻尼裝置的一個(gè)實(shí)施例，其中圖7a和7b分別是側(cè)視圖和平面圖；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的阻尼裝置的另一個(gè)實(shí)施例，其中圖8a是局部剖視的側(cè)視圖，而圖8b是沿圖8a中箭頭C方向的視圖；圖9是圖7和8所示阻尼裝置實(shí)施例的改進(jìn)形式的示意圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明的阻尼裝置的還有一個(gè)實(shí)施例的示意圖；圖11是圖10所示實(shí)施例的改進(jìn)形式的示意圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明的阻尼裝置的還有一個(gè)實(shí)施例的示意性側(cè)視圖；圖13是圖12所示實(shí)施例的局部剖視示意性平面圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明的阻尼裝置的另外一個(gè)實(shí)施例的示意性側(cè)視圖；圖15是圖14所示實(shí)施例的局部剖視示意性平面圖；圖16示出了傳統(tǒng)的主動(dòng)型雙軸阻尼裝置，其中圖16a和16b分別是示意性側(cè)視圖和前視圖；圖17示出了特征頻率調(diào)整彈簧的其它調(diào)整方法的實(shí)施例，其中圖17a和17b是在不同結(jié)構(gòu)上的示意圖；圖18示出了特征頻率調(diào)整彈簧的其它實(shí)施例，其中圖18a和18b分別是使用螺旋壓簧和錐形盤簧的視圖；圖19是設(shè)定根據(jù)本發(fā)明的阻尼裝置中阻尼體特征頻率的實(shí)施例的示意圖；圖20是實(shí)施本發(fā)明的彈性結(jié)構(gòu)體的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；圖21是圖19和20中所示阻尼體的回復(fù)力與阻尼體位移之間的關(guān)系的曲線圖；圖22是圖19和20中所示阻尼體的特征頻率與螺旋拉簧偏移之間的關(guān)系的曲線圖；圖23是彈性結(jié)構(gòu)體的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖；圖24是彈性結(jié)構(gòu)體的還有一個(gè)實(shí)施例的示意圖；圖25是彈性結(jié)構(gòu)體的另外一個(gè)實(shí)施例的示意圖；圖26是彈性結(jié)構(gòu)體的初始張力調(diào)整部分的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖；和圖27是本發(fā)明的一種改進(jìn)形式的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖來(lái)介紹本發(fā)明的實(shí)施例。
首先，將介紹根據(jù)本發(fā)明的阻尼裝置的一個(gè)實(shí)施例。
圖5a和5b示出了本發(fā)明的基本構(gòu)造。結(jié)構(gòu)1的頂面上安裝有支座11，阻尼體或重物3通過(guò)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)例如沿結(jié)構(gòu)1擺動(dòng)方向的直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)12可水平移動(dòng)地支承在支座11上。特征頻率調(diào)整彈簧13，即所謂的螺旋拉簧沿豎直方向安裝在阻尼體3的下表面中心和結(jié)構(gòu)1的頂面之間，阻尼體3的零位處于導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的縱向中間位置，因此可以調(diào)整彈簧的彈簧常數(shù)和/或伸長(zhǎng)/縮短行程；或者，如圖6a和6b所示，彈簧13不是如圖5a和5b那樣布置在阻尼體3的下表面中心和結(jié)構(gòu)1的頂面之間，而是用支承殼體14包圍支座11和阻尼體3，支承殼體14是固定構(gòu)件，彈簧13可沿豎直方向安裝在阻尼體3的上表面中心和支承殼體14的頂梁14a之間，因而阻尼體3從上面懸掛下來(lái)。
圖7a和7b示出了根據(jù)圖5a和5b中所示基本構(gòu)造的并涉及被動(dòng)型裝置的本發(fā)明實(shí)施例。具體地，安裝在結(jié)構(gòu)1頂面上的是矩形框架形式的支座11。在支座11的兩側(cè)沿縱向或結(jié)構(gòu)1的擺動(dòng)方向(箭頭X的方向)設(shè)有相互平行的直線導(dǎo)軌12a，阻尼體或重物3通過(guò)直線滑塊12b可縱向移動(dòng)地支承在直線導(dǎo)軌12a上。因此，直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)12由直線導(dǎo)軌12a和直線滑塊12b構(gòu)成。衰減器16如油阻尼器分別設(shè)置在固定于支座11前后端橫向中心的支柱15與阻尼體3沿運(yùn)動(dòng)方向的前后端之間。另外，在阻尼體3前后端的橫向兩側(cè)與支座11下部的對(duì)應(yīng)橫向兩側(cè)之間分別裝配有調(diào)節(jié)阻尼體3特征頻率的特征頻率調(diào)整彈簧13，當(dāng)阻尼體3沿縱向處于零位時(shí)，彈簧是豎直的。
每個(gè)彈簧13的上下端分別由板狀的上下支持件17和18固定并支承。在連接彈簧13上端的阻尼體3前后端橫向兩側(cè)的每側(cè)，兩個(gè)支架19以橫向隔開的關(guān)系固定在那里。在阻尼體3的這四個(gè)位置，末端帶有孔眼20a的桿件20穿過(guò)成對(duì)的支架19，使得孔眼20a從阻尼體3上側(cè)向突出預(yù)定的距離。螺栓21穿過(guò)每個(gè)桿件20的孔眼20a并由螺母22在豎直方向上可移動(dòng)地固定，彈簧13的上支持件17通過(guò)銷釘23連接到螺栓21下端的裂隙21a。在支座11的橫向兩側(cè)向前及向后離開其縱向中心一定距離的位置安裝彈簧13的下端，支承梁24橫向穿過(guò)支座11并從支座11的側(cè)面突出一定長(zhǎng)度。沿阻尼體縱向延伸的支架25安裝在支承梁24的每個(gè)突出端上。連桿27的下端通過(guò)銷釘26連接到每個(gè)支架25的末端。用于彈簧13的下支持件18的下端通過(guò)螺栓28連接到連桿27的上端。
在圖7a和7b中，參考數(shù)字29代表布置在支座11四角縱向相對(duì)的限位件，用以限制阻尼體3的縱向運(yùn)動(dòng)。
當(dāng)這樣構(gòu)造的阻尼裝置安裝在結(jié)構(gòu)1的頂面時(shí)，初始伸長(zhǎng)/縮短力施加到每個(gè)彈簧13，形成與結(jié)構(gòu)1特征頻率匹配的阻尼體3的特征頻率。在這種情況下，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)螺母22調(diào)整在上支持件17附近連接到彈簧13的螺栓21的豎向位置以選擇彈簧13的力，從而將彈簧常數(shù)和/或伸長(zhǎng)/縮短行程設(shè)定到期望值。
在上面所提到的狀態(tài)下，當(dāng)結(jié)構(gòu)1由于空氣動(dòng)力產(chǎn)生振蕩時(shí)，其振蕩能傳輸?shù)阶枘狍w3并轉(zhuǎn)換成使阻尼體3水平移動(dòng)的動(dòng)能，這種能量被衰減器16消耗。通過(guò)這種間接能量消耗，結(jié)構(gòu)1的振蕩被迅速抑制。在這種情況下，通過(guò)選擇阻尼體3的質(zhì)量、移動(dòng)行程和/或特征頻率可以得到對(duì)結(jié)構(gòu)1的最佳阻尼力。由于特征頻率調(diào)整彈簧13沿豎直方向安裝在阻尼體3和支座11之間，圖7a中以雙點(diǎn)劃線示出的阻尼體3的水平移動(dòng)使彈簧13因?yàn)樽枘狍w3的運(yùn)動(dòng)圍繞下支持件18附近的銷軸26作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，如圖中的單點(diǎn)劃線所示，因此向前和向后傾斜伸長(zhǎng)的彈簧13當(dāng)恢復(fù)其原始狀態(tài)時(shí)施加水平分力到阻尼體3上。于是，與圖1所示傳統(tǒng)裝置中彈簧7的水平伸長(zhǎng)/縮短相比，每個(gè)彈簧13只有少量的伸長(zhǎng)，因而不會(huì)限制阻尼體3的運(yùn)動(dòng)。所以，通過(guò)利用彈簧13調(diào)整阻尼體3的特征頻率或者通過(guò)調(diào)整彈簧13的回復(fù)力，可以使阻尼體3能夠獲得較大的移動(dòng)行程。因此，即使在結(jié)構(gòu)1具有較低特征頻率的情況下，阻尼體3的特征頻率也很容易與結(jié)構(gòu)1的特征頻率匹配。
在上述構(gòu)造中，用于引導(dǎo)阻尼體3水平移動(dòng)的直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)12可設(shè)定直線導(dǎo)軌12a與直線滑塊12b之間的最小間隙，因此當(dāng)阻尼體3往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生松動(dòng)，從而減小所產(chǎn)生的噪音。在此實(shí)施例中，使用了四個(gè)彈簧13；這樣使用多個(gè)彈簧13對(duì)于具有較大質(zhì)量的阻尼體3很適合。
圖8a和8b示出了涉及主動(dòng)型阻尼裝置的本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例。具體地，在與圖7a和7b類似的結(jié)構(gòu)中，沒有安裝阻尼體3和支座11之間的衰減器16，而是將作為致動(dòng)器的馬達(dá)30以及具有機(jī)械阻尼器形式的衰減器31，如旋轉(zhuǎn)扭矩、旋轉(zhuǎn)液壓或渦流阻尼器，分別布置在支座11縱向兩端的橫向中間位置。滾珠絲杠33通過(guò)接頭32布置并連接在馬達(dá)30的輸出軸30a和衰減器31的輸入軸31a之間。滾珠絲杠33的兩端由支座11的橫向延伸輔助梁34上的軸承35可旋轉(zhuǎn)地支承并穿過(guò)固定于阻尼體3的螺母36。因此，可驅(qū)動(dòng)馬達(dá)30使?jié)L珠絲杠33轉(zhuǎn)動(dòng)，于是阻尼體3與螺母36同步移動(dòng)。
在此實(shí)施例中，為了減小裝置的總高度，阻尼體3由阻尼體主體3a和平底基板3b構(gòu)成，其中用鉛制造的阻尼體主體3a具有凹進(jìn)部分，在其頂部設(shè)有沿移動(dòng)方向的通長(zhǎng)凹槽，而平底基板3b用不銹鋼制成，其底部安裝有阻尼體主體3a。螺母36安裝在基板3b底部的中央并且設(shè)計(jì)成，可使螺母36與滾珠絲杠33的接合位置成為阻尼體3的重心。對(duì)于這樣構(gòu)造的阻尼體3，與直線導(dǎo)軌12a接合的直線滑塊12b通過(guò)裝配件37安裝到基板3b的下表面，且所用彈簧13的長(zhǎng)度比圖7a和7b中所示彈簧的長(zhǎng)度短。其余構(gòu)造與圖7a和7b所示的相同；其中同樣的部件用相同的標(biāo)號(hào)來(lái)表示。
在圖8a和8b的實(shí)施例中，當(dāng)結(jié)構(gòu)1產(chǎn)生振蕩并被振蕩探測(cè)傳感器(未示出)檢測(cè)到時(shí)，根據(jù)傳感器探測(cè)信號(hào)的相控位移信號(hào)從控制單元(未示出)傳送到馬達(dá)30，于是向前或向后驅(qū)動(dòng)馬達(dá)30。螺母36接合在由馬達(dá)30可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)的滾珠絲杠33上，結(jié)果，阻尼體3與螺母36同步沿縱向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)；阻尼體3的動(dòng)能被衰減器31消耗掉，因此能夠迅速抑制結(jié)構(gòu)1的振蕩。于是，與圖7a和7b的情況相同，彈簧13傾斜地沿縱向伸長(zhǎng)并在恢復(fù)原狀時(shí)施加水平分力到阻尼體3上，因此阻尼體3能夠按照結(jié)構(gòu)1的特征頻率穩(wěn)定地作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
在上述情況下，因彈簧13伸長(zhǎng)/縮短產(chǎn)生的回復(fù)力能夠疊加到阻尼體3作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的回動(dòng)力上，因此可以減小作為致動(dòng)器的馬達(dá)30的驅(qū)動(dòng)力。即使在馬達(dá)30的供電如因電源故障而停止，使馬達(dá)30不能進(jìn)行主動(dòng)阻尼的情況下，通過(guò)被動(dòng)型阻尼或間接能量消耗也可以抑制結(jié)構(gòu)1的振蕩，這是因?yàn)樗p器31與馬達(dá)30同軸布置，使得馬達(dá)30能夠自由地將結(jié)構(gòu)1中產(chǎn)生的振蕩能量轉(zhuǎn)變?yōu)樽枘狍w3的水平動(dòng)能，該水平動(dòng)能通過(guò)螺母36轉(zhuǎn)變?yōu)闈L珠絲杠33的轉(zhuǎn)動(dòng)能，轉(zhuǎn)而又被衰減器31消耗掉。當(dāng)渦流阻尼器被用作衰減器31時(shí)，可以調(diào)整渦流阻尼器的電流使衰減器31的阻尼特性發(fā)生變化。
在圖7a和7b以及圖8a和8b所示的上述實(shí)施例中，為了能夠使用較重的阻尼體3，全部四個(gè)彈簧13布置在阻尼體3和支座11的前后端的橫向兩側(cè)之間。圖9中示出了一種改進(jìn)形式，可以使用與圖6a和6b所示支承殼體幾乎一樣的支承殼體14從上面進(jìn)行懸掛?；蛘?，作為本發(fā)明的還有一個(gè)實(shí)施例，如圖10所示在阻尼體3的前后端與結(jié)構(gòu)1之間，或者如圖11所示在阻尼體3的前后端與支承殼體14之間，可以傾斜地設(shè)置一個(gè)或多個(gè)前彈簧和后彈簧13，在前后側(cè)之間起到對(duì)抗(或?qū)ΨQ)作用。
圖12和13示出了本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例，包括兩個(gè)獨(dú)立的阻尼單元38a和38b，如圖7a和7b中所示，每個(gè)阻尼單元包括支座11，具有矩形框架的形式；直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)12，由支座11橫向兩側(cè)一對(duì)沿縱向相互平行的直線導(dǎo)軌12a以及可滑動(dòng)地安裝在直線導(dǎo)軌12a上的直線滑塊12b構(gòu)成；阻尼體3，通過(guò)直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)12可沿縱向移動(dòng)地支承在支座11上；阻尼體3的特征頻率調(diào)整彈簧13，沿豎直方向布置在阻尼體3前后端的橫向兩側(cè)與支座11下部的對(duì)應(yīng)橫向兩側(cè)之間；和衰減器16，使阻尼體3相對(duì)支座11的振蕩減弱。兩個(gè)阻尼單元38a和38b沿豎直方向相互堆疊，使得對(duì)應(yīng)的阻尼體3的運(yùn)動(dòng)方向可以互相正交。在上阻尼單元38a的支座11四角的下表面與下阻尼單元38b的支座11的側(cè)向伸出部分40上表面之間設(shè)有支柱39，每個(gè)支柱39的長(zhǎng)度略大于下阻尼單元38b的高度，上阻尼單元38a整體安裝在下阻尼單元38b上。
在其它方面，與圖7a和7b中所示部件相同的部件用相同的標(biāo)號(hào)來(lái)表示。
在使用根據(jù)圖12和13所示實(shí)施例的阻尼裝置時(shí)，阻尼單元38a和38b安裝在結(jié)構(gòu)1上，使得阻尼單元38a和38b的阻尼體3的運(yùn)動(dòng)方向與結(jié)構(gòu)1主要產(chǎn)生振蕩的兩個(gè)軸線方向(X方向以及垂直于X方向平面的Y方向)一致。圖13示出了上下阻尼單元38a和38b的阻尼體3分別沿X和Y方向移動(dòng)的情況。
在上面所提到的情況下，當(dāng)結(jié)構(gòu)1由于空氣動(dòng)力而產(chǎn)生沿X方向的振蕩時(shí)，其振蕩能傳輸?shù)缴献枘釂卧?8a的阻尼體3并轉(zhuǎn)變?yōu)槭顾鲎枘狍w3沿X方向移動(dòng)的動(dòng)能。該動(dòng)能由上阻尼單元38a的衰減器16消耗掉，迅速抑制結(jié)構(gòu)1在X方向上的振蕩。
另一方面，當(dāng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沿Y方向的振蕩時(shí)，其振蕩能傳輸?shù)较伦枘釂卧?8b的阻尼體3上，并轉(zhuǎn)變?yōu)槭顾鲎枘狍w3沿Y方向移動(dòng)的動(dòng)能。該動(dòng)能由上阻尼單元38b的衰減器16消耗掉，迅速抑制結(jié)構(gòu)1在Y方向上的振蕩。
而且，當(dāng)結(jié)構(gòu)1的振蕩以混合的X和Y方向分量發(fā)生時(shí)，X方向分量的振蕩能在上阻尼單元38a中通過(guò)與上述方式相同的作用轉(zhuǎn)化為阻尼體3的動(dòng)能，該動(dòng)能可以被衰減器16消耗掉；而Y方向分量的振蕩能在下阻尼單元38b中轉(zhuǎn)化為能夠被衰減器16消耗掉的阻尼體3的動(dòng)能。因此，能夠迅速抑制結(jié)構(gòu)1在任一方向上的振蕩。所以，即使對(duì)于圓形或方形截面的結(jié)構(gòu)1，雖然其沒有主要的振蕩方向，但也能夠抑制振蕩，以確保在結(jié)構(gòu)1的居住舒適性。
具有獨(dú)立阻尼體3的各阻尼單元38a和38b能夠獨(dú)立及任意地進(jìn)行設(shè)置阻尼體3的質(zhì)量和/或特征頻率，當(dāng)結(jié)構(gòu)1產(chǎn)生振蕩沿兩個(gè)軸線方向的參數(shù)如振幅和頻率不同時(shí)，這樣能夠更加容易地作出反應(yīng)以抑制其振蕩。
圖14和15示出了本發(fā)明的還有的一個(gè)實(shí)施例，其中與圖12和13類似的兩個(gè)軸型阻尼裝置是主動(dòng)型。這一實(shí)施例的阻尼裝置獨(dú)立地形成上下阻尼單元41a和41b。
上阻尼單元41a包括支座11，具有矩形框架的形式；直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)12，由支座11橫向兩側(cè)一對(duì)沿縱向相互平行的直線導(dǎo)軌12a以及可滑動(dòng)地安裝在直線導(dǎo)軌12a上的直線滑塊12b構(gòu)成；阻尼體3，通過(guò)直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)12可沿縱向移動(dòng)地支承在支座11上；阻尼體3的特征頻率調(diào)整彈簧13，沿豎直方向布置在阻尼體3前后端的橫向兩側(cè)與支座11下部的對(duì)應(yīng)橫向兩側(cè)之間；作為致動(dòng)器的馬達(dá)30以及具有機(jī)械減震器形式的衰減器31，如旋轉(zhuǎn)扭矩、旋轉(zhuǎn)液壓或渦流阻尼器，相對(duì)布置在支座11縱向兩端的橫向中心；滾珠絲杠33，通過(guò)接頭32連接在馬達(dá)30的輸出軸30a和衰減器31的輸入軸31a之間；和螺母36，固定在阻尼體3上，滾珠絲杠33擰入該螺母而通過(guò)阻尼體3的重心。
下阻尼單元41b的結(jié)構(gòu)基本上與上阻尼單元41a相同，除了阻尼體3中沒有阻尼體主體3a而只設(shè)有基板3b。因此，上下阻尼單元41a和41b堆疊設(shè)置成，可使軸向滾珠絲杠33相互正交；支柱39設(shè)置在上阻尼單元41a的支座11四角的下表面與下阻尼單元41b的支座11的側(cè)向伸出部分40上表面之間。上阻尼單元41a整體安裝在下阻尼單元41b，并用作下阻尼單元41b的阻尼體。
在其它方面，與圖8a和8b所示部件相同的部件用相同的標(biāo)號(hào)來(lái)表示。
在使用圖14和15的阻尼裝置時(shí)，如同圖12和13所示實(shí)施例中的阻尼裝置，阻尼單元41a和41b安裝在結(jié)構(gòu)1上，可使上阻尼單元41a和下阻尼單元41b的基板3b的運(yùn)動(dòng)方向與結(jié)構(gòu)1主要產(chǎn)生振蕩的兩個(gè)軸線方向(X方向以及垂直于X方向平面的Y方向)一致。圖15示出了上阻尼單元41a和下阻尼單元41b的基板3b分別沿X和Y方向移動(dòng)的情況。
在上面所提到的情況下，當(dāng)結(jié)構(gòu)1由于空氣動(dòng)力而產(chǎn)生沿X方向的振蕩并被振蕩探測(cè)傳感器(未示出)檢測(cè)到時(shí)，根據(jù)傳感器探測(cè)信號(hào)的相控位移信號(hào)從控制單元(未示出)傳送到上阻尼單元41a的馬達(dá)30。結(jié)果，上阻尼單元41a如圖8a和8b所示實(shí)施例的阻尼裝置那樣相對(duì)結(jié)構(gòu)1沿X方向的振蕩工作，因此能夠迅速抑制結(jié)構(gòu)1沿X方向的振蕩。
另一方面，當(dāng)結(jié)構(gòu)1產(chǎn)生沿Y方向的振蕩，如上所述被振蕩探測(cè)傳感器(未示出)檢測(cè)到時(shí)，根據(jù)傳感器探測(cè)信號(hào)的相控位移信號(hào)從控制單元(未示出)傳送到下阻尼單元41b的馬達(dá)30。結(jié)果，上阻尼單元41a作為下阻尼單元41b的阻尼體相對(duì)結(jié)構(gòu)1沿Y方向的振蕩工作，如同圖8a和8b所示實(shí)施例中的阻尼裝置，因此能夠迅速抑制結(jié)構(gòu)1沿Y方向的振蕩。
而且，當(dāng)結(jié)構(gòu)1的振蕩以混合的X和Y方向分量發(fā)生時(shí)，X方向分量的振蕩能夠如上述情況那樣迅速地由上阻尼單元41a抑制；而Y方向分量的振蕩能夠由同時(shí)起到下阻尼單元41b阻尼體作用的上阻尼單元41a迅速抑制。結(jié)果，能夠迅速抑制結(jié)構(gòu)1在任意方向上的振蕩。因此，即使對(duì)于圓形或方形截面的結(jié)構(gòu)1，雖然沒有主要的振蕩方向，但也能夠抑制其振蕩。
即使上述阻尼單元41a和41b中的馬達(dá)30的電力供應(yīng)停止，由于相應(yīng)的阻尼單元41a和41b帶有衰減器31，因此與圖8a和8b所示實(shí)施例中的情況一樣，可以實(shí)現(xiàn)被動(dòng)型的阻尼。
由于上阻尼單元41a帶有阻尼體3并能夠起到下阻尼單元41b的阻尼體的作用，所以各阻尼單元41a和41b能夠獨(dú)立和任意地設(shè)置阻尼體3以及作為阻尼體的上阻尼單元41a的質(zhì)量和/或特征頻率。因此，當(dāng)結(jié)構(gòu)1沿兩個(gè)軸線方向產(chǎn)生振蕩的參數(shù)如振幅和頻率不同時(shí)，這種阻尼裝置能夠更加容易地作出反應(yīng)，抑制結(jié)構(gòu)1的振蕩。
在圖16a和16b所示的傳統(tǒng)阻尼裝置中，帶有拱形底部的阻尼體或重物42支承在支承滾輪43上，所述拱形底部具有所要求的曲率半徑，所述支承滾輪43以相互隔開的關(guān)系布置在結(jié)構(gòu)1上，從而使自由振蕩能夠變?yōu)楹?jiǎn)諧振蕩。沿振蕩方向安裝在阻尼體42上的拱形齒條44與連接到馬達(dá)45輸出軸的旋轉(zhuǎn)軸桿46上的小齒輪47嚙合。還有一個(gè)帶有拱形底部的阻尼體或重物48通過(guò)支承滾輪43支承在所述阻尼體42上，所述拱形底部具有所要求的曲率半徑，因此對(duì)于支承滾輪43的簡(jiǎn)諧振蕩，上述阻尼體的振蕩方向相互正交。沿振蕩方向安裝在上阻尼體48上的拱形齒條44與旋轉(zhuǎn)軸桿46上的小齒輪47嚙合，旋轉(zhuǎn)軸桿46連接到安裝在下阻尼體42上的馬達(dá)45的輸出軸。各馬達(dá)45分別以所要求的周期相互獨(dú)立地往復(fù)驅(qū)動(dòng)上下阻尼體42和48，從而對(duì)結(jié)構(gòu)1起到雙軸阻尼作用。這種傳統(tǒng)的主動(dòng)型雙軸阻尼裝置需要有電纜支架(未示出)或類似的機(jī)構(gòu)用于移動(dòng)布線以提供電力給馬達(dá)45，使得上阻尼體48能夠與下阻尼體42同步作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。不過(guò)，對(duì)于圖12和13的情況，這種移動(dòng)布線變?yōu)椴槐匾?br> 特征頻率調(diào)整彈簧13的彈簧常數(shù)和/或伸長(zhǎng)/縮短行程的調(diào)整方法可以如圖17a所示的那樣，若干個(gè)孔17a在彈簧13的上支持件17上沿豎直方向排列；固定在阻尼體3的桿件20的末端帶有代替孔眼部分20a的螺栓孔20b，通過(guò)所選定的孔17a可以將螺栓49擰入或插入其中，或者可以將銷釘固定在其中；或者在使用螺栓49時(shí)，圖17a中所示的孔17a可被圖17b所示的上支持件17的豎直狹縫17b代替；而且可以采用其它任何方法。上述實(shí)施例中的彈簧13并不局限于所謂的螺旋拉簧；還可以使用如圖18a和18b所示的彈簧加載的圓筒形結(jié)構(gòu)，其中容納螺旋壓簧50或?qū)盈B錐形盤簧51。此外，所使用的衰減器不僅是液壓或機(jī)械型的，而且還可以是任何類型的，如電動(dòng)型或氣體型，并且可以設(shè)置在任意位置。另外，在圖8a和8b或圖14和15所示的實(shí)施例中，衰減器31可以省去，馬達(dá)30可以用于衰減和產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力。
下面，將介紹設(shè)置阻尼裝置中阻尼體特征頻率的方法的一個(gè)實(shí)施例。
圖19示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中矩形框架形式的支座11安裝在結(jié)構(gòu)1的頂面上。相互平行的導(dǎo)軌2沿橫向或結(jié)構(gòu)1的振蕩方向(箭頭X的方向)布置在支座11前后端的橫向兩側(cè)，阻尼體或重物3通過(guò)輪子4可橫向移動(dòng)地支承在導(dǎo)軌2上。衰減器6設(shè)置在阻尼體3的一個(gè)端面與支承框架5之間，支承框架5安裝在支座11的橫向一側(cè)并且沿縱向位于其中央。在這種阻尼裝置中，阻尼體3的零位處于導(dǎo)軌2的縱向中間位置，特征頻率調(diào)節(jié)彈性結(jié)構(gòu)體52沿豎直方向安裝在阻尼體3的下表面中心和結(jié)構(gòu)1的頂面之間，可沿豎向張緊并防止干涉支座11和導(dǎo)軌2；通過(guò)調(diào)整彈性結(jié)構(gòu)體52的初始張力F可以設(shè)置阻尼體3的特征頻率。
如圖20中的放大視圖所示，彈性結(jié)構(gòu)體52包括沿豎直方向設(shè)置的螺旋拉簧56和螺絲連接桿58，螺旋拉簧56的下端與一連接件54的上端接合，連接件54的下端通過(guò)銷釘55樞軸連接到固定于結(jié)構(gòu)1的支托53以作橫向運(yùn)動(dòng)，螺絲連接桿58將螺旋拉簧56的上端連接到固定于阻尼體3下表面的支托57。螺絲連接桿58由桿件60、桿件62和花籃螺絲63構(gòu)成，桿件60帶有上眼板59和下螺紋部分60a，桿件62帶有下眼板61和上螺紋部分62a，上螺紋部分62a的螺紋方向與下螺紋部分60a的相反，螺紋部分60a和62a擰入花籃螺絲63中。桿件62的下眼板61與螺旋拉簧56的上端接合，而桿件60的上眼板59通過(guò)銷釘64樞軸連接到阻尼體3下表面上的支托57以作橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)花籃螺絲63可以改變連接桿58的長(zhǎng)度，從而又使螺旋拉簧56產(chǎn)生張力反作用力來(lái)改變其偏移。
當(dāng)要將阻尼體3的特征頻率設(shè)置為與結(jié)構(gòu)1的特征頻率匹配時(shí)，可以轉(zhuǎn)動(dòng)彈性結(jié)構(gòu)體52中連接桿58的花籃螺絲63以改變連接桿58的長(zhǎng)度，于是可以調(diào)整基于螺旋拉簧56偏移的整個(gè)彈性結(jié)構(gòu)體52的初始張力F以設(shè)置阻尼體3的特征頻率。
在上面所提到的情況下，當(dāng)結(jié)構(gòu)1由于空氣動(dòng)力而產(chǎn)生振蕩時(shí)，其振蕩能傳輸?shù)阶枘狍w3上并轉(zhuǎn)換為使阻尼體3水平移動(dòng)的動(dòng)能；該能量被衰減器6消耗掉。通過(guò)這種間接能量消耗，能夠迅速抑制結(jié)構(gòu)1的振蕩。在這種情況下，通過(guò)選擇阻尼體3的質(zhì)量、移動(dòng)行程和/或特征頻率可使對(duì)結(jié)構(gòu)1的阻尼力達(dá)到最佳。由于特征頻率調(diào)節(jié)彈性結(jié)構(gòu)體52沿豎直方向安裝在阻尼體3和結(jié)構(gòu)1之間，阻尼體3的橫向運(yùn)動(dòng)使彈性結(jié)構(gòu)體52繞其下端的銷釘55傾斜地橫向伸長(zhǎng)，當(dāng)其恢復(fù)到初始狀態(tài)時(shí)施加水平分力到阻尼體3。因此，與圖1所示彈簧7的水平伸長(zhǎng)/縮短相比，螺旋拉簧56只產(chǎn)生少量的偏移或伸長(zhǎng)而不會(huì)限制阻尼體3的移動(dòng)。而且，可以任意設(shè)置豎向彈性結(jié)構(gòu)體52的初始張力F。因此，能夠容易地將阻尼體3的特征頻率設(shè)置為與結(jié)構(gòu)1的特征頻率匹配。
可以使用長(zhǎng)度能產(chǎn)生所要求變化量的螺旋拉簧56，因?yàn)榧词箯椈蓮钠湄Q直位置傾斜地伸長(zhǎng)也不會(huì)改變彈簧張力。
在上述情況下，阻尼體3的位移與作用在阻尼體3上的回復(fù)力之間的關(guān)系在圖21中示意性示出，其中，螺旋拉簧56的自由長(zhǎng)度為600mm，彈簧常數(shù)為755N/mm，阻尼體3的質(zhì)量為3000kg。螺旋拉簧56的初始偏移與阻尼體3的特征頻率之間的示例關(guān)系在圖22中示出。從圖22中可以知道，在30-70mm的范圍內(nèi)改變螺旋拉簧56的偏移基本上能夠在0.7-0.9Hz的范圍內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)阻尼體3的特征頻率。所以，能夠?qū)⒆枘狍w3的特征頻率設(shè)置到最佳以匹配結(jié)構(gòu)1的特征頻率；即使要根據(jù)結(jié)構(gòu)1特征頻率的變化來(lái)重新調(diào)節(jié)阻尼體3的特征頻率，也完全不必?fù)Q用具有不同彈簧常數(shù)的彈簧，這與傳統(tǒng)情形不同。
圖23示出了本發(fā)明的彈性結(jié)構(gòu)體52的另一個(gè)實(shí)施例，其中活塞桿65和螺旋壓簧66代替圖20所示的桿件62和螺旋拉簧56。具體地，活塞桿65通過(guò)容納活塞65b的圓筒67的縱向端壁突出/縮回。螺旋壓簧66設(shè)置在圓筒67內(nèi)所述縱向端壁和所述活塞65b之間。從圓筒67延伸出的活塞桿65的上端設(shè)有螺紋部分65a。與圖20所示的方式相同，花籃螺絲63設(shè)置在所述螺紋部分和桿件60的下螺紋部分60a之間。眼板68固定在圓筒67的另一個(gè)縱向端壁或下端壁上，并通過(guò)銷釘55樞軸連接到在結(jié)構(gòu)1的支托53以作橫向運(yùn)動(dòng)。其余構(gòu)造細(xì)節(jié)與圖20中所示的相同；其中同樣的部件用相同的標(biāo)號(hào)來(lái)表示。
即使在使用圖23所示彈性結(jié)構(gòu)體52的情況下，也可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)花籃螺絲63使螺旋壓簧66產(chǎn)生收縮反作用力來(lái)調(diào)節(jié)其初始張力，所以能夠十分容易地設(shè)置和調(diào)節(jié)阻尼體3的特征頻率。
圖24示出了本發(fā)明的彈性結(jié)構(gòu)體52的另外一個(gè)實(shí)施例，其中錐形盤簧69代替圖23所示的螺旋壓簧66。其余構(gòu)造細(xì)節(jié)與圖23中所示的相同；其中同樣的部件用相同的標(biāo)號(hào)來(lái)表示。
即使在使用圖24所示彈性結(jié)構(gòu)體52的情況下，也可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)花籃螺絲63使錐形盤簧69產(chǎn)生收縮反作用力來(lái)調(diào)節(jié)其初始張力，所以能夠十分容易地設(shè)置和調(diào)節(jié)阻尼體3的特征頻率。
圖25示出了本發(fā)明的彈性結(jié)構(gòu)體52的還有一個(gè)實(shí)施例，其中支座70以橫向隔開的關(guān)系安裝在結(jié)構(gòu)1上，而薄片彈簧71水平設(shè)置，并固定支承在支座70上。與圖20中所示連接桿構(gòu)造相同的連接桿58沿豎直方向設(shè)置在薄片彈簧71的中心和阻尼體3的下表面之間。連接桿58的上眼板59通過(guò)銷釘64樞軸連接到阻尼體3上的支托57。連接桿58的下眼板通過(guò)銷釘55樞軸連接到固定于薄片彈簧71的支托72。
對(duì)于圖25所示的彈性結(jié)構(gòu)體52，轉(zhuǎn)動(dòng)花籃螺絲63可改變連接桿58的長(zhǎng)度，使得薄片彈簧71產(chǎn)生彈性變形，其彈性反作用力用作初始張力。因此，通過(guò)調(diào)節(jié)這一初始張力，能夠容易地設(shè)置和調(diào)整阻尼體3的特征頻率。
圖26示出了彈性結(jié)構(gòu)體52形式的初始張力調(diào)整部分的另一個(gè)實(shí)施例，其中圖20或25所示的連接桿58改進(jìn)為不帶花籃螺絲63的單個(gè)桿件結(jié)構(gòu)，連接桿58的上眼板59用帶有若干個(gè)沿豎直方向排成一行的孔73a的支承板73替代。支承板73中任何一個(gè)孔73a與支托57上的孔57a對(duì)準(zhǔn)，以便用螺栓74和螺母連接；通過(guò)改變?cè)撨B接位置可以調(diào)節(jié)初始張力。圖26中所示的結(jié)構(gòu)可以采用活塞桿65的上端來(lái)代替圖23和24所示的桿件60和花籃螺絲63。上述孔73a可以用狹縫替代。
通過(guò)用如圖26所示的調(diào)節(jié)部分對(duì)彈性結(jié)構(gòu)體52的初始張力進(jìn)行調(diào)節(jié)也可以設(shè)置和調(diào)節(jié)阻尼體3的特征頻率。彈性結(jié)構(gòu)體52的初始張力也可以通過(guò)圖17a或17b所示的部分進(jìn)行調(diào)節(jié)。
在任何一個(gè)所述實(shí)施例中示出的彈性結(jié)構(gòu)體52可以倒轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)設(shè)置。而且，為了取代圖19所示設(shè)置在阻尼體3的下表面中心和結(jié)構(gòu)1的頂面之間的彈性結(jié)構(gòu)體52，可用如圖27所示作為固定構(gòu)件的支承殼體75包圍支座11和阻尼體3；彈性結(jié)構(gòu)體52可以沿豎直方向安裝在阻尼體3的上表面中心和支承殼體75的頂梁75a之間，阻尼體3從上面懸掛下來(lái)。如果考慮到結(jié)構(gòu)1的尺寸和阻尼體3的質(zhì)量，可以用橡膠作為彈性結(jié)構(gòu)體52。在這些實(shí)施例中，示出了對(duì)被動(dòng)型阻尼裝置的應(yīng)用；但是可類似地進(jìn)行主動(dòng)型阻尼裝置的應(yīng)用。
工業(yè)應(yīng)用性如上所述，根據(jù)本發(fā)明的阻尼裝置具有以下出色的效果和優(yōu)點(diǎn)。
(1)阻尼體可水平移動(dòng)地支承在結(jié)構(gòu)上，一個(gè)或多個(gè)特征頻率調(diào)整彈簧裝配在阻尼體和結(jié)構(gòu)之間，可沿豎直方向施加伸長(zhǎng)/縮短力。結(jié)果，當(dāng)阻尼體移動(dòng)時(shí)，彈簧傾斜地向前和向后伸長(zhǎng)，因此即使彈簧的彈簧常數(shù)和/或伸長(zhǎng)/縮短行程發(fā)生變化，與彈簧水平安裝的情形相比，阻尼體的移動(dòng)基本上不受限制；于是，即使在結(jié)構(gòu)具有較低特征頻率的情況下，也能夠容易地調(diào)節(jié)阻尼體的特征頻率而不會(huì)受彈簧的機(jī)械約束。而且，由于彈簧不是水平伸長(zhǎng)，所以裝置整體上能夠制造得尺寸緊湊和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
(2)一種被動(dòng)型阻尼裝置，其中阻尼體可水平移動(dòng)地支承在結(jié)構(gòu)上；在阻尼體和結(jié)構(gòu)之間安裝有用來(lái)減弱阻尼體移動(dòng)力的衰減器和用來(lái)施加豎向伸長(zhǎng)/縮短力的特征頻率調(diào)節(jié)彈簧。
(3)一種主動(dòng)型的阻尼裝置，其中阻尼體可水平移動(dòng)地支承在結(jié)構(gòu)上；在阻尼體和結(jié)構(gòu)之間安裝有用來(lái)使阻尼體作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的致動(dòng)器和用來(lái)施加豎向伸長(zhǎng)/縮短力的特征頻率調(diào)節(jié)彈簧。
(4)作為安裝在阻尼體和結(jié)構(gòu)之間用來(lái)施加豎向伸長(zhǎng)/縮短力的特征頻率調(diào)節(jié)彈簧的替代方式，可以將特征頻率調(diào)節(jié)彈簧安裝在阻尼體和固定構(gòu)件之間，固定構(gòu)件安裝在結(jié)構(gòu)上，使得特征頻率調(diào)節(jié)彈簧的位置高于阻尼體的位置。這種裝置很容易制造而且不會(huì)限制阻尼體的移動(dòng)。
(5)一種整體構(gòu)造方式由若干個(gè)阻尼單元構(gòu)成，每個(gè)阻尼單元包括阻尼體、衰減器和一個(gè)或多個(gè)特征頻率調(diào)整彈簧，所述阻尼體可水平移動(dòng)地支承在支座上，所述衰減器用來(lái)減弱阻尼體的移動(dòng)力，特征頻率調(diào)整彈簧沿豎直方向施加伸長(zhǎng)/縮短力，衰減器和彈簧裝配在阻尼體和支座之間，阻尼單元相互堆疊在結(jié)構(gòu)上，使得相應(yīng)的阻尼體可以相互正交移動(dòng)，且上阻尼單元堆疊在下阻尼單元的上面；或者，一種整體構(gòu)造方式由若干個(gè)阻尼單元構(gòu)成，每個(gè)阻尼單元包括阻尼體、致動(dòng)器和一個(gè)或多個(gè)特征頻率調(diào)整彈簧，所述阻尼體可水平移動(dòng)地支承在支座上，所述致動(dòng)器用來(lái)使阻尼體作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，特征頻率調(diào)整彈簧沿豎直方向施加伸長(zhǎng)/縮短力，致動(dòng)器和彈簧裝配在阻尼體和支座之間，阻尼單元相互堆疊在結(jié)構(gòu)上，使得相應(yīng)的阻尼體可以相互正交移動(dòng)，且上阻尼單元堆疊在下阻尼單元的上面(參見圖14和15)。利用這種整體構(gòu)造方式，即使結(jié)構(gòu)沿任一方向產(chǎn)生振蕩，也能夠減弱結(jié)構(gòu)的振蕩。
(6)阻尼體的移動(dòng)可以由直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行引導(dǎo)以減少阻尼體移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的噪音。
而且，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)置阻尼裝置中阻尼體特征頻率的方法具有以下出色的效果和優(yōu)點(diǎn)。
(1)一個(gè)或多個(gè)彈性結(jié)構(gòu)體裝配在結(jié)構(gòu)和阻尼體之間，阻尼體支承在結(jié)構(gòu)上可作水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且能施加豎直方向的張力，通過(guò)調(diào)整所述一個(gè)或多個(gè)彈性結(jié)構(gòu)體的初始張力來(lái)設(shè)置阻尼體的特征頻率。所以，與傳統(tǒng)情形不同，阻尼體的特征頻率能夠容易地進(jìn)行設(shè)置和調(diào)節(jié)，不需要準(zhǔn)備多個(gè)用于更換的彈簧，并且還可以不受限制地進(jìn)行再調(diào)節(jié)。因此，在現(xiàn)場(chǎng)能夠容易地設(shè)置特征頻率，從而縮短施工工期并降低施工成本。
(2)每個(gè)彈性結(jié)構(gòu)體可以包括彈簧和長(zhǎng)度可變化調(diào)整的連接桿，因此可通過(guò)改變連接桿的長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)初始張力；或者，所述每個(gè)彈性結(jié)構(gòu)體可以由彈簧和連接桿構(gòu)成，連接桿遠(yuǎn)離彈簧的一端連接在支承板上，所述支承板通過(guò)樞軸搭接到固定于阻尼體或結(jié)構(gòu)的支托上，因此可通過(guò)改變支承板和支托之間的連接位置來(lái)調(diào)節(jié)初始張力。因此，阻尼體的特征頻率能夠設(shè)置為與所述結(jié)構(gòu)的特征頻率匹配的最佳值。
權(quán)利要求
1.一種阻尼裝置，其特征在于，所述阻尼裝置包括阻尼體和一個(gè)或多個(gè)特征頻率調(diào)整彈簧，所述阻尼體可水平移動(dòng)地支承在結(jié)構(gòu)上，所述特征頻率調(diào)整彈簧安裝在所述阻尼體和所述結(jié)構(gòu)之間，可沿豎直方向施加伸長(zhǎng)/縮短力。
2.一種阻尼裝置，其特征在于，所述阻尼裝置包括阻尼體、衰減器和一個(gè)或多個(gè)特征頻率調(diào)整彈簧，所述阻尼體可水平移動(dòng)地支承在結(jié)構(gòu)上，所述衰減器用來(lái)減弱所述阻尼體的移動(dòng)力，所述特征頻率調(diào)整彈簧沿豎直方向施加伸長(zhǎng)/縮短力，所述衰減器和所述特征頻率調(diào)整彈簧安裝在所述阻尼體和所述結(jié)構(gòu)之間。
3.一種阻尼裝置，其特征在于，所述阻尼裝置包括阻尼體、致動(dòng)器和一個(gè)或多個(gè)特征頻率調(diào)整彈簧，所述阻尼體可水平移動(dòng)地支承在結(jié)構(gòu)上，所述致動(dòng)器用來(lái)使所述阻尼體作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述特征頻率調(diào)整彈簧沿豎直方向施加伸長(zhǎng)/縮短力，所述致動(dòng)器和所述特征頻率調(diào)整彈簧安裝在所述阻尼體和所述結(jié)構(gòu)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)所述的阻尼裝置，其特征在于，作為安裝在所述阻尼體和所述結(jié)構(gòu)之間用來(lái)施加豎向伸長(zhǎng)/縮短力的所述特征頻率調(diào)整彈簧的替代方式，可以將一個(gè)或多個(gè)特征頻率調(diào)整彈簧安裝在所述阻尼體和固定構(gòu)件之間，所述固定構(gòu)件安裝在所述結(jié)構(gòu)上，使得所述特征頻率調(diào)節(jié)彈簧的位置高于所述阻尼體的位置。
5.一種阻尼裝置，其特征在于，所述阻尼裝置包括若干個(gè)整體構(gòu)成的阻尼單元，所述每個(gè)阻尼單元包括阻尼體、衰減器和一個(gè)或多個(gè)特征頻率調(diào)整彈簧，所述阻尼體可水平移動(dòng)地支承在支座上，所述衰減器用來(lái)減弱所述阻尼體的移動(dòng)力，所述特征頻率調(diào)整彈簧沿豎直方向施加伸長(zhǎng)/縮短力，所述衰減器和所述特征頻率調(diào)整彈簧安裝在所述阻尼體和所述支座之間，所述阻尼單元相互堆疊在結(jié)構(gòu)上，使得相應(yīng)的阻尼體可以相互正交地移動(dòng)，且上阻尼單元堆疊在下阻尼單元的上面。
6.一種阻尼裝置，其特征在于，所述阻尼裝置包括若干個(gè)整體構(gòu)成的阻尼單元，所述每個(gè)阻尼單元包括阻尼體、致動(dòng)器和一個(gè)或多個(gè)特征頻率調(diào)整彈簧，所述阻尼體可水平移動(dòng)地支承在支座上，所述致動(dòng)器用來(lái)使所述阻尼體作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述特征頻率調(diào)整彈簧沿豎直方向施加伸長(zhǎng)/縮短力，所述致動(dòng)器和所述特征頻率調(diào)整彈簧安裝在所述阻尼體和所述支座之間，所述阻尼單元相互堆疊在結(jié)構(gòu)上，使得相應(yīng)的阻尼體可以相互正交地移動(dòng)，且上阻尼單元堆疊在下阻尼單元的上面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的阻尼裝置，其特征在于，所述上阻尼單元可作為所述下阻尼單元的阻尼體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任何一項(xiàng)所述的阻尼裝置，其特征在于，所述阻尼體的移動(dòng)由直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)引導(dǎo)。
9.一種設(shè)置阻尼裝置中阻尼體特征頻率的方法，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)彈性結(jié)構(gòu)體裝配在結(jié)構(gòu)和阻尼體之間，其中所述阻尼體支承在所述結(jié)構(gòu)上可作水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可施加豎直方向的張力，通過(guò)調(diào)整所述一個(gè)或多個(gè)彈性結(jié)構(gòu)體的初始張力來(lái)設(shè)置所述阻尼體的特征頻率。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)置阻尼裝置中阻尼體特征頻率的方法，其特征在于，所述每個(gè)彈性結(jié)構(gòu)體構(gòu)包括彈簧和長(zhǎng)度可變化調(diào)整的連接桿，通過(guò)改變所述連接桿的長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)所述初始張力。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)置阻尼裝置中阻尼體特征頻率的方法，其特征在于，所述每個(gè)彈性結(jié)構(gòu)體包括彈簧和連接桿，所述連接桿遠(yuǎn)離所述彈簧的一端連接在支承板上，所述支承板通過(guò)樞軸搭接到固定于所述阻尼體或所述結(jié)構(gòu)的支托上，因此通過(guò)改變所述支承板和所述支托之間的連接位置可調(diào)節(jié)所述初始張力。
全文摘要
支座(11)安裝在結(jié)構(gòu)(1)的頂面，阻尼體(3)通過(guò)直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(12)可移動(dòng)地支承在支座(11)上。一個(gè)或多個(gè)特征頻率調(diào)整彈簧(13)裝配在阻尼體(3)和結(jié)構(gòu)(1)之間，或者裝配在阻尼體(3)和安裝于結(jié)構(gòu)(1)的支承殼體(14)的頂部之間，可沿豎直方向施加初始張力。阻尼體(3)移動(dòng)使所述彈簧(13)傾斜地前后伸長(zhǎng)后，在恢復(fù)原狀時(shí)施加水平分力到阻尼體(3)上。
文檔編號(hào)E04H9/02GK1639482SQ0380452
公開日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2003年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月27日
發(fā)明者風(fēng)間睦廣, 佐藤文男, 宇野名右衛(wèi)門, 牟田口勝生, 志賀裕二 申請(qǐng)人:石川島播磨重工業(yè)株式會(huì)社