JPH0337057B2 - - Google Patents

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JPH0337057B2
JPH0337057B2 JP60136918A JP13691885A JPH0337057B2 JP H0337057 B2 JPH0337057 B2 JP H0337057B2 JP 60136918 A JP60136918 A JP 60136918A JP 13691885 A JP13691885 A JP 13691885A JP H0337057 B2 JPH0337057 B2 JP H0337057B2
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JP
Japan
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main rod
dynamic vibration
vibration absorber
torsion
spring
Prior art date
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Application number
JP60136918A
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English (en)
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JPS622031A (ja
Inventor
Matsuo Tsuji
Isamu Kano
Tadayoshi Tsumura
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Kokan Ltd filed Critical Nippon Kokan Ltd
Priority to JP13691885A priority Critical patent/JPS622031A/ja
Publication of JPS622031A publication Critical patent/JPS622031A/ja
Publication of JPH0337057B2 publication Critical patent/JPH0337057B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明は、構造物の防振装置に関し、更に詳し
くは、長大橋の桁又は主塔などの風によるカルマ
ン振動を最小限に押えるための片持ち式動吸振器
に関する。 〔従来の技術〕 従来この種の技術として、重錘を鉛直ばねと油
圧ダンパーで支持した(RIVER WHARFE)歩
道橋の形式(第6図参照)あるいは特願昭57−
216999号(減衰器として粘弾性体又は粘性体を使
用した板ばね式動吸振器、第7図参照)があつ
た。 第6図において、3はこの動吸振器の重錘42
はピストンロツドで、ナツト44によつて重錘3
の上部に固定されており、ピストンロツト42の
他端には、オイルダンパー6がオイル40の中に
挿入されている。オイル40はフレーム17の中
に閉じ込められている。フレーム17と重錘3の
間にはコイルバネ18が挿入されており、重錘3
の下端にはスライド板41がねじ45によつてフ
レーム17の円筒部の外周に摺動出来るように遊
嵌されている。43はフツクであり、重錘3の運
搬時に使用する。以上のように構成された歩道橋
用の動吸振器は、ボルト36によつて被制振橋等
に固定される。 今上記被制振橋などに周期的振動が作用すれ
ば、重錘3は上下に共振し、オイルダンパー6は
オイル40をかくはんするので粘性抵抗を受け、
振動を減衰させるが、フレーム17とスライド板
41との間の摩擦はさけられない。 第7図は特願昭57−21699号による従来の動吸
振器の一例であり、aは側面図、bは平面図、c
は正面図で、板バネを2枚使用した場合を示す。 図において、1,1′は板バネで、間隔をとつ
て互に平行に配設されており、その1端部はバネ
固定金具2に固定されている。板バネ1,1′の
他端部には夫々重錘3,3′が固定される。重錘
3,3′は、夫々板バネ1,1′の長手方向に設け
られた長孔4,4′中を重錘取付けボルト5,
5′を移動させて所望の位置に調整固定すること
が出来る。6は1個以上の粘弾性体ダンパー又は
粘性体ダンパー(以下単に粘弾性体ダンパーと記
す)で、粘弾性体に接着された金属板7,,7′を
介して板バネ1,1′に夫々ダンパー取付ボルト
8,8′によつて固定される。これは粘弾性体を
板バネ1,1′間にはさみこむ方法をとつたもの
で、剪断変形型で使用する。粘弾性体としては減
衰能特性の明確なものを使用している。 上記の如き構成の動吸振器は、制振すべき構造
物9にバネ固定金具2の部分で固定されるが、構
造物に直接固定される場合と構造物に固定された
動吸振器固定部材(第6図に図示せず)を介して
固定される場合とある。 第8図は従来技術の動吸振器の基本諸元を示す
説明図である。この基本諸元の関係式は表−1に
示されるようになる。
【表】
〔発明が解決しようとする問題点〕
以上のように構成された従来の装置は、次のよ
うな問題があつた。 (1) 第7図に示す従来例では、大規模な橋梁桁な
どの工事に使用するとき、板バネが大形になり
製作上の難点があつた。 (2) 第6図に示す従来例では、構成の中に摩擦部
分があり初期動作に影響を与えた。 (3) 第7図に示す従来例では、重錘3,3′の移
動作業がめんどうである。 (4) 第7図に示す従来例では、鉛直振動用装置と
して使う場合は、重錘3,3′により板バネに
「初期撓み」が生じ、この補償が困難であつた。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、上記のような問題を解決するために
次のような手段を用いた。 すなわち、フレームに固定されたほぼ水平な軸
と、該軸に一端を軸支された主桿と、該主桿に取
付けられた重錘と、主桿をフレームに対して振動
可能に保持するばね部材と、主桿の振動を減衰す
るように主桿とフレームとの間に設けた減衰器と
からなる片持ち式動吸振器において、 ばね部材を、前記軸とほぼ同軸に配置したねじ
り式ばねとした。 ここで、主桿に対する重錘の位置を変更する取
付け位置調整機構を備えれば、該機構により主桿
の共振周波数を容易に調整可能とでき、また、ね
じり式ばねのフレーム側取付け位置を前記軸まわ
りに回転するねじり角度調整機構を備えれば、該
機構により、主桿の静止位置を容易に調整するこ
とができる。さらに、減衰器を、主桿の振動によ
り剪断力を受けるように配置したごむ粘弾性体と
してもよい。 〔作用〕 本発明の動吸振器を取付けて構造物に振動が発
生すると、その振動はベース、フレーム、主回転
軸、ばねを介して主桿に伝えられるが、主桿及び
構造物の振動は粘弾性体に吸収されて、構造物の
振動を可及的に減衰させる。 〔実施例〕 第1図a,bは本発明の実施例を示す平面図及
び側面図、第2図はその原理図である。先づ第2
図により本発明の原理を説明する。一端をフレー
ム17の軸受に嵌合した主回転軸12に滑合し、
他端に重錘3を摺動出来るように装着した主桿1
0は、主回転軸12の外側に装着されたコイル捩
りばね18に結合され、このコイル捩りばね18
はフレーム17に結合されて弾性的に支持されて
いる。一方補助桿25はフレーム17に設けられ
た補助回転軸23を回転中心として、粘弾性体6
を介して主桿10と連結されている。 今、質量m1、そのバネ常数R1なる制振を要す
る構造物に第2図の装置に取付けたとする。重錘
3の質量をm2、バネ常数をR2、粘弾性体6の粘
性減衰係数をCとし、この系に周期的外力F=
Fosinptが働いた場合、m1,m2の変位をX1,X2
として、シンボルを用いて示せば第4図のように
表せる。 ここで、F0はばねR1に加わつている初期力、
Pは外力の角振動数である。 ところで、本発明が解決しようとする問題の1
つは、構造物の振幅X1を最小限に押え込み、振
動を減衰させることである。第4図に示した本発
明に係る系のX1に関する理論式は下記のように
表わされることが知られている。 (X1/Xst)2=4μ2γ2+(γ2−δ22/4μ2γ
2(γ2−1−βγ22+〔βδ2γ2−(γ2−1)(γ2
−δ2)〕2…〔1〕 但し、Xst=F0/k1は力F0による主振動系の静
たわみ ω2=√2 2は動吸振器の固有角振動数 β=m2/m1は動吸振器と主質量の質量比(mass
ratio) δ=ω2/ωoは動吸振器と主振動系の固有角振動
数の比 γ=P/ωoは外力の振動数と主振動系の固有角
振動数の比 ここで減衰はμ=c/2m2ωoによつて定められ
る。すなわち強制振幅X1は、δ,β,μなどの
パラメータが与えられゝば、種々の振動数比γに
対して〔1〕式を用いて求めることができる。第
5図から、Cc=2m2ωo=臨界減衰で、C/Cc=0
=μであり、μ=0.10のときが最も良い動吸振器
の条件であることがわかる。 以上は、本発明の原理と、この原理の背景とな
つている理論の要約を示した。第1図はその具体
例であり、実際には使用現場の条件、取扱の簡便
さ、製造原価などを考慮して開発されたものであ
る。 第1図において、10は主回転軸12と滑らか
に嵌合し、重錘3,3′が摺動出来るように構成
した主桿である。主桿10にはコイル捩りばね1
8,18′の片側が固着され、他端は各々左巻又
は右巻しながら主回転軸12に固着されている。
今主回転軸12を固定すれば、主桿10は主回転
軸12を支点としてコイル捩りばね18,18′
の力をかりて扇形にかつ弾性的に振動できる。 一方、補助桿25の一端は、上板19上に固着
された台22,22′に軸承24,24′を介して
回動可能に装着された補助回転軸23に嵌合し、
他端は粘弾性体6を介して主桿10に連結されて
いるので、重錘3,3′の上下方向の振動と連動
する。このとき粘弾性体6は、重錘3,3′の運
動エネルギーを吸収し、熱エネルギーに変換して
発散させるので、振巾は拡大されることなく安定
する。又、粘弾性体6は、ピン26,27によつ
て補助桿へ、ピン28,29によつて主桿10に
係合されている平行桿30,30′,31,3
1′間にサンドイツチ状に取り付けられているの
で、主桿10が上下に振動すると平行四辺形状に
せん断変形し、運動エネルギーを熱エネルギーに
変換する。 コイル捩りばね18、18′は主桿10の両側
に、一端を主桿10に他端を主回転軸12に巻き
付くような形でコンパクトに取り付けられている
が、先に原理説明の項で記述したように、このコ
イル捩りばね18,18′の強弱と、重錘3,
3′の大小及びその固定位置ならびに粘弾性体6
の粘性係数等のパラメータを調節することによつ
て、被制振構造物の固有振動数に対応して、制振
効果を発揮することが出来る。しかしながら、通
常は主桿10の上をスライド出来る重錘3,3′
の位置を最大の効果を発揮するように選び、固定
ボルト36によつて固定して使用する。 又第1図bの状態で横棒32を抜き取ると主桿
10が右下りに傾斜する。これではバランスも悪
いし、機能も十分発揮出来ない。そこで、例えば
主桿10の左端部に挿入されている主回転軸12
の片側にキー13を介して、扇形のウオームホイ
ール14と、フレーム17に設けた軸受に支持さ
れたウオーム15とを噛合わせ、このアオーム1
5を左廻りに回転させれば、そのトルクは上記の
ように右下りに傾斜した主桿10に対して、ウオ
ーム15→ウオームホイール14→キー13→主
回転軸12→コイル捩りばね18,18′→主桿
10と伝達され、主桿10を水平位置に複帰させ
ることが出来る。この場合他の駆動機構を設けて
もよい。 35はベースであり、フレーム17及び支持枠
33,33′と一体になつている。そして、付属
品であるボルト36によつて、被制振構造物に、
その振動力向と、重錘3,3′の振動方向を合せ、
かつ水平な橋桁においては、例えば第1図bのよ
うにベース35を下に固定して使用する。取付け
の方向は、対象となる構造物の形や振動方向及び
その環境を見ながら制振出来る位置を選ぶように
する。風向が変るごとに強制振動の向が変化する
ことがわかつている場合には、取付位置が風向と
連動するような装置を併用すれば良い。 第3図は本発明の原理を応用して出来る他の原
理図である。a図は、粘弾性体のかわりに粘性抵
抗を有するピストンを主桿10と補助桿25の間
に斜めに取付けた例である。b図は、コイル捩り
ばね18″を主桿の中央部下向きに装着した例で
ある。c図は粘弾性体6の取付位置を主桿10と
ベース35との間に取付けたものである。d図
は、粘弾性体6を主回転軸12の左方に延長した
主桿と、補助桿の間に設けてもよいことを示す一
例である。 なおこのような実施例に示す装置の重錘と被制
振構造物の質量比は1/200くらいである。 〔発明の効果〕 以上の記述によつて明らかなように、本発明に
よる片持ち式動吸振器によれば、長大橋の建設途
中又は建設後における橋桁や主塔などに当る風に
よるカルマン渦、又はその他の原因の強制振動に
よる共振破壊を防止出来るばかりでなく、幅広い
固有振動数の変化に対応でき、更に作業員の恐怖
感を除去出来るので安心して工事を進行したり、
構造物を使用することが出来る又コイル捩りばね
と粘弾性体をコンパクトに装着したことにより全
体が小型になつたので、挾い場所にも装着出来
る。さらにこの発明は、大型構造物ばかりでな
く、小型の建築作業にも応用出来る。又固有振動
数の判明している建物等に用いれば他の強制振動
による損壊を防止出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図a,bは本発明の構造を示す平面図と側
面図、第2図は、本発明の動作原理を示す概念
図、第3図a,b,c,dは本発明の動作原理応
用した他の概念図、第4図は本発明に係る2自由
度系動吸振器のシンボル図、第5図は第4図にお
いてパラメータを変えたときの線図、第6図は従
来の歩道橋に用いた動吸振器の断面図、第7図
a,b,cは従来の他の動吸振器の側面図、平面
図及び正面図、第8図は、従来の動吸振器の基本
諸元を示す説明図である。 図において、3,3′は重錘、6は粘弾性体、
10は主桿、12は主回転軸、14はウオームホ
イール、15はウオーム、17はフレーム、1
8,18′はコイル捩りばね、19は上板、23
は補助回転軸、25は補助桿、30,30′,3
1,31′は平行桿、35はベースである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 フレームに固定されたほぼ水平な軸と、該軸
    に一端を軸支された主桿と、該主桿に取付けられ
    た重錘と、前記主桿を前記フレームに対して振動
    可能に保持するばね部材と、前記主桿の振動を減
    衰するように前記主桿と前記フレームとの間に設
    けた減衰器と、からなる片持ち式動吸振器におい
    て、 前記ばね部材を、 前記軸とほぼ同軸に配置したねじり式ばねとし
    たことを特徴とする片持ち式動吸振器。 2 前記ねじり式ばねとして、ねじりコイルば
    ね、またはトーシヨンバーを採用したことを特徴
    とする特許請求の範囲1に記載の片持ち式動吸振
    器。 3 前記主桿に対する前記重錘の位置を変更する
    取付け位置調整機構を備え、 該機構により、前記主桿の共振周波数を調整可
    能としたことを特徴とする特許請求の範囲1又は
    2に記載の片持ち式動吸振器。 4 前記ねじり式ばねの前記フレーム側取付け位
    置を前記軸まわりに回転するねじり角度調整機構
    を備え、 該機構により、前記主桿の静止位置を調整可能
    としたことを特徴とする特許請求の範囲1〜3の
    いずれかに記載の片持ち式動吸振器。 5 前記減衰器を、 前記主桿の振動により剪断力を受けるように配
    置したごむ粘弾性体としたことを特徴とする特許
    請求の範囲1〜4のいずれかに記載の片持ち式動
    吸振器。
JP13691885A 1985-06-25 1985-06-25 片持ち式動吸振器 Granted JPS622031A (ja)

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JPS622031A JPS622031A (ja) 1987-01-08
JPH0337057B2 true JPH0337057B2 (ja) 1991-06-04

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01320346A (ja) * 1988-06-17 1989-12-26 Nkk Corp ねじれ振動防止装置
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