本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)減震，尤其是一種用于高聳煙囪的懸吊式慣容增強(qiáng)型調(diào)諧質(zhì)量阻尼器。

背景技術(shù)：

1、以高聳、自振周期長和高韌性特點(diǎn)而著稱的高聳自立式煙囪，其在風(fēng)荷載、地震等外界荷載的持續(xù)作用下，容易產(chǎn)生顯著的動(dòng)力響應(yīng)，在這種長期動(dòng)力荷載作用下，自立式煙囪易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)形變，甚至疲勞破壞，直接影響煙囪結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定運(yùn)行及使用壽命。因此，對(duì)高聳自立式煙囪動(dòng)力響應(yīng)的有效控制，是確保其長期安全運(yùn)行的關(guān)鍵。目前，工業(yè)煙囪中普遍采用傳統(tǒng)的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器來進(jìn)行振動(dòng)控制。該阻尼器主要由附加質(zhì)量塊、彈簧和粘滯阻尼器組成，并安裝在煙囪主體結(jié)構(gòu)的頂端，實(shí)現(xiàn)與主體的緊密連接。當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生振動(dòng)時(shí)，該阻尼器利用質(zhì)量塊的共振吸振原理，將主體結(jié)構(gòu)的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)移到附加質(zhì)量塊上，再由內(nèi)置粘滯阻尼裝置將能量轉(zhuǎn)化為熱能或其他形式能量進(jìn)行耗散，從而達(dá)到減小結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的目的。

2、盡管傳統(tǒng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器能夠在一定程度上對(duì)建筑結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)減震效果，但其附加額外質(zhì)量不僅產(chǎn)生了顯著的豎向荷載，還直接增加了煙囪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)難度，具體表現(xiàn)為對(duì)壁厚設(shè)計(jì)要求的提升及基礎(chǔ)承載能力需求的增強(qiáng)，這些都提高了整體的建設(shè)成本。隨著粘滯阻尼裝置使用時(shí)間的增加，還會(huì)面臨材料自然老化、力學(xué)性能逐漸衰退等耐久性問題，這些問題不僅影響裝置的有效性，還預(yù)示著未來維護(hù)成本的顯著增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提出一種用于高聳煙囪的懸吊式慣容增強(qiáng)型調(diào)諧質(zhì)量阻尼器。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種用于高聳煙囪的懸吊式慣容增強(qiáng)型調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，應(yīng)用于自立式煙囪，包括懸吊質(zhì)量環(huán)、懸掛組件、萬向電渦流慣容器，所述懸掛組件一端周向均勻分布于自立式煙囪外表面，與自立式煙囪外表面固定連接，所述懸掛組件另一端與懸吊質(zhì)量環(huán)連接，所述懸吊質(zhì)量環(huán)周向均勻分布有連接凹槽，所述連接凹槽內(nèi)壁兩側(cè)設(shè)置有安裝槽，所述萬向電渦流慣容器一端通過安裝槽與懸吊質(zhì)量環(huán)連接，另一端與自立式煙囪鉸連接。

3、上述的一種用于高聳煙囪的懸吊式慣容增強(qiáng)型調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，所述萬向電渦流慣容器包括螺旋桿、水平轉(zhuǎn)動(dòng)套筒、水平軸承、銅質(zhì)轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪、飛輪套筒，所述螺旋桿一端通過鉸接支座與自立式煙囪表面鉸連接，所述銅質(zhì)轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪套接在螺旋桿上，所述銅質(zhì)轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪的內(nèi)螺紋與螺旋桿表面的外螺紋相配合，所述銅質(zhì)轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪外表面設(shè)置有飛輪套筒，所述飛輪套筒上周向均勻設(shè)置有永磁體，且相鄰永磁體極性相反，所述飛輪套筒通過水平軸承與水平轉(zhuǎn)動(dòng)套筒連接，所述水平轉(zhuǎn)動(dòng)套筒通過安裝槽與懸吊質(zhì)量環(huán)連接。

4、上述的一種用于高聳煙囪的懸吊式慣容增強(qiáng)型調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，所述飛輪套筒與銅質(zhì)轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪連接處設(shè)置有金屬飛輪滾珠，所述水平轉(zhuǎn)動(dòng)套筒與安裝槽連接處設(shè)置有金屬套筒滾珠。

5、上述的一種用于高聳煙囪的懸吊式慣容增強(qiáng)型調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，所述懸掛組件包括三角支架、懸索連接桿、連接環(huán)，所述三角支架一邊與自立式煙囪固定連接，所述三角支架另一邊與連接桿固定連接，所述懸索連接桿一端與連接桿鉸連接，另一端通過連接環(huán)與懸吊質(zhì)量環(huán)連接。

6、上述的一種用于高聳煙囪的懸吊式慣容增強(qiáng)型調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，所述懸吊質(zhì)量環(huán)的附加質(zhì)量為自立式煙囪第一階模態(tài)質(zhì)量的2%~5%，所述懸吊質(zhì)量環(huán)的擺動(dòng)頻率與自立式煙囪的自振頻率比值為0.92～1.04。

7、上述的一種用于高聳煙囪的懸吊式慣容增強(qiáng)型調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，相鄰所述永磁體之前的距離與永磁體自身寬度的比值為0.6~0.8。

8、上述的一種用于高聳煙囪的懸吊式慣容增強(qiáng)型調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，所述萬向電渦流慣容器附加阻尼比范圍為2%~10%。

9、上述的一種用于高聳煙囪的懸吊式慣容增強(qiáng)型調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，所述銅質(zhì)轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪對(duì)應(yīng)的慣容系數(shù)為自立式煙囪第一階模態(tài)質(zhì)量的20%~30%。

10、本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明利用銅質(zhì)轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪在旋轉(zhuǎn)過程中展現(xiàn)的慣容質(zhì)量增強(qiáng)效應(yīng)，有效增大了懸吊質(zhì)量環(huán)的動(dòng)態(tài)有效質(zhì)量，并將兩者融合為一個(gè)高效協(xié)同的整體。這一設(shè)計(jì)不僅顯著提升了阻尼器的減震性能，增強(qiáng)了其在應(yīng)對(duì)振動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性與可靠性，而且通過減少懸吊質(zhì)量環(huán)自身的附加質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了對(duì)自立式煙囪總體材料需求的精簡，直接降低了建造成本，展現(xiàn)了較高的創(chuàng)新性，為相關(guān)領(lǐng)域提供了新的思路和實(shí)踐范例。除此之外，本發(fā)明設(shè)計(jì)中精密螺旋桿的一端位于懸吊質(zhì)量環(huán)下側(cè)，且高度可調(diào)，進(jìn)一步提升了萬向電渦流慣容器的慣容質(zhì)量輸出。

11、本發(fā)明選用了電渦流阻尼器作為耗能元件，相較于傳統(tǒng)耗能阻尼器，其在減振性能上展現(xiàn)出了更為卓越的優(yōu)勢(shì)，不僅能夠有效抑制振動(dòng)，還具備更低的制造成本。同時(shí)，電渦流阻尼器以其無摩擦、無需工作流體的特點(diǎn)，顯著提升了設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性。這些顯著優(yōu)勢(shì)共同作用于改進(jìn)后的自立式煙筒，使其性能得到全面提升，更加靈活地適應(yīng)不同地理環(huán)境的挑戰(zhàn)，展現(xiàn)了本發(fā)明的創(chuàng)新性與實(shí)用性。

12、本發(fā)明具有簡單、可靠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及便捷的制造，同時(shí)保持了成本的低廉性，尤為突出的是，其減振性能卓越，且相關(guān)參數(shù)可根據(jù)實(shí)際需求靈活調(diào)整，能夠有效地控制高聳柔性結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)，因此擁有更為廣泛的應(yīng)用范圍。

技術(shù)特征：

1.一種用于高聳煙囪的懸吊式慣容增強(qiáng)型調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其特征在于，應(yīng)用于自立式煙囪，包括懸吊質(zhì)量環(huán)、懸掛組件、萬向電渦流慣容器，所述懸掛組件一端周向均勻分布于自立式煙囪外表面，與自立式煙囪外表面固定連接，所述懸掛組件另一端與懸吊質(zhì)量環(huán)連接，所述懸吊質(zhì)量環(huán)周向均勻分布有連接凹槽，所述連接凹槽內(nèi)壁兩側(cè)設(shè)置有安裝槽，所述萬向電渦流慣容器一端通過安裝槽與懸吊質(zhì)量環(huán)連接，另一端與自立式煙囪鉸連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于高聳煙囪的懸吊式慣容增強(qiáng)型調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其特征在于，所述萬向電渦流慣容器包括螺旋桿、水平轉(zhuǎn)動(dòng)套筒、水平軸承、銅質(zhì)轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪、飛輪套筒，所述螺旋桿一端通過鉸接支座與自立式煙囪表面鉸連接，所述銅質(zhì)轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪套接在螺旋桿上，所述銅質(zhì)轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪的內(nèi)螺紋與螺旋桿表面的外螺紋相配合，所述銅質(zhì)轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪外表面設(shè)置有飛輪套筒，所述飛輪套筒上周向均勻設(shè)置有永磁體，且相鄰永磁體極性相反，所述飛輪套筒通過水平軸承與水平轉(zhuǎn)動(dòng)套筒連接，所述水平轉(zhuǎn)動(dòng)套筒通過安裝槽與懸吊質(zhì)量環(huán)連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于高聳煙囪的懸吊式慣容增強(qiáng)型調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其特征在于，所述飛輪套筒與銅質(zhì)轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪連接處設(shè)置有金屬飛輪滾珠，所述水平轉(zhuǎn)動(dòng)套筒與安裝槽連接處設(shè)置有金屬套筒滾珠。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于高聳煙囪的懸吊式慣容增強(qiáng)型調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其特征在于，所述懸掛組件包括三角支架、懸索連接桿、連接環(huán)，所述三角支架一邊與自立式煙囪固定連接，所述三角支架另一邊與連接桿固定連接，所述懸索連接桿一端與連接桿鉸連接，另一端通過連接環(huán)與懸吊質(zhì)量環(huán)連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于高聳煙囪的懸吊式慣容增強(qiáng)型調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其特征在于，所述懸吊質(zhì)量環(huán)的附加質(zhì)量為自立式煙囪第一階模態(tài)質(zhì)量的2%~5%，所述懸吊質(zhì)量環(huán)的擺動(dòng)頻率與自立式煙囪的自振頻率比值為0.92～1.04。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于高聳煙囪的懸吊式慣容增強(qiáng)型調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其特征在于，相鄰所述永磁體之前的距離與永磁體自身寬度的比值為0.6~0.8。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于高聳煙囪的懸吊式慣容增強(qiáng)型調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其特征在于，所述萬向電渦流慣容器附加阻尼比范圍為2%~10%。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于高聳煙囪的懸吊式慣容增強(qiáng)型調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其特征在于，所述銅質(zhì)轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪對(duì)應(yīng)的慣容系數(shù)為自立式煙囪第一階模態(tài)質(zhì)量的20%~30%。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于高聳煙囪的懸吊式慣容增強(qiáng)型調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，應(yīng)用于自立式煙囪，包括懸吊質(zhì)量環(huán)、懸掛組件、萬向電渦流慣容器，所述懸掛組件一端周向均勻分布于自立式煙囪外表面，與自立式煙囪外表面固定連接，所述懸掛組件另一端與懸吊質(zhì)量環(huán)連接，所述懸吊質(zhì)量環(huán)周向均勻分布有連接凹槽，所述連接凹槽內(nèi)壁兩側(cè)設(shè)置有安裝槽，所述萬向電渦流慣容器一端通過安裝槽與懸吊質(zhì)量環(huán)連接，另一端與自立式煙囪鉸連接。本發(fā)明、不僅顯著提升了阻尼器的減震性能，增強(qiáng)了其在應(yīng)對(duì)振動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性與可靠性，而且通過減少懸吊質(zhì)量環(huán)自身的附加質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了對(duì)自立式煙囪總體材料需求的精簡，直接降低了建造成本，且應(yīng)用范圍廣，實(shí)用性強(qiáng)。

技術(shù)研發(fā)人員：黃緒宏,胡保莊,苗吉軍,趙玉亮
受保護(hù)的技術(shù)使用者：青島理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21