CN107061598B - 适用任意安装位置的可调、可组合使用的斜拉索电涡流阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适用任意安装位置的可调、可组合使用的斜拉索电涡流阻尼器，由电涡流耗能模块、外壳、缓冲弹簧、轴承结构及固定扣件组成。电涡流耗能模块包括阵列式永磁结构和铜结构；外壳为圆柱形筒，与斜拉索固定扣件固接；缓冲弹簧通过环形金属片及螺丝与外壳相连，通过焊接与轴承结构相连；永磁结构包含阵列式永磁铁和固定磁铁的支座以及螺丝，通过轴承结构及缓冲弹簧与外壳上下底面相连；轴承结构包含与外壳相连的直线导杆以及与永磁结构相连的定向轴承；固定扣件包含半圆构件、螺栓及螺母。在外结构振动时，铜结构切割磁感线产生电涡流实现耗能减振。本发明适用任意安装位置，而且可在不同频率下组合使用。

Description

适用任意安装位置的可调、可组合使用的斜拉索电涡流阻 尼器

技术领域

本发明涉及一种用于抑制结构振动作用下的响应的阻尼器，具体涉及一种适用任意安装位置的可调、可组合使用的斜拉索电涡流阻尼器，属于桥索振动控制技术领域。

背景技术

斜拉桥结构是大跨度桥梁的首选桥型之一，斜拉索作为斜拉桥的主要受力构件，具有长细比大、初始阻尼小的特点，在地震、风、风雨及交通荷载等荷载激励下，极容易发生大幅度振动。拉索的振动会给使用者造成心理上的恐慌，引起斜拉索锚头位置的疲劳损伤，破坏拉索的防腐系统，严重时会造成拉索的疲劳断裂。

为了对斜拉索的振动进行控制，目前多采用固定在斜拉索锚固端的阻尼器，这种方式由于安装位置固定，其振动控制范围相对较小；也有采用辅助索法来避免风雨激振的发生，但索刚度的提高并没有减少激励的荷载．同时考虑到辅助索在节点处易疲劳破坏，需不定期地更换，斜拉桥的美观也受到影响，在实际应用中相对较少。

可见，阻尼器安装位置固定，使用频率固定，阻尼器的耐久性差是已成为制约斜拉索振动控制的瓶颈，设计一种全新的阻尼器就成为亟待解决的技术问题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种它可根据需要安装在斜拉索的任意位置，可通过调节磁铁组合方式以适应不同使用频率要求的斜拉索电涡流阻尼器。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供一种适用任意安装位置的可调、可组合使用的斜拉索电涡流阻尼器，是在斜拉索固定扣件上固定连接外壳，在外壳内安装有电涡流耗能模块、缓冲弹簧及轴承结构，所述电涡流耗能模块包括阵列式永磁结构和铜结构；所述缓冲弹簧安装于阵列式永磁结构的两端，所述轴承结构包含与外壳相连的直线导杆以及与永磁结构相连的定向轴承。外结构振动时，永磁结构沿着直线导杆运动，铜结构与之发生相对运动，切割磁感线而产生电涡流以达到耗能减振的效果。

具体地，所述永磁结构上具有阵列分布的磁铁，阵列方式为横向形成圆形闭合环，纵向相邻磁铁磁场方向相反。每层磁铁结构的磁极布置方式上下一一对应，每一层形成N-S极的闭环，而每相邻层的N-S极方向相反。

具体地，永磁结构的磁铁具有2列~6列，每列磁铁有1个~3个。永磁体布置层数可以根据斜拉索所需控制的频率进行调节，

具体地，所述铜结构是带有铜板的铜筒，所述铜板在铜筒内壁上呈辐向分布。

具体地，所述外壳为圆柱形筒，直线导杆安装在圆柱形筒的心轴上，定向轴承带有矩形键槽，与直线导杆配合使用，可防止其在运动过程中旋转，与铜板产生摩擦。永磁结构在直线导杆上来回滑动，使作为有效质量的磁铁能够与铜结构发生相对运动。圆柱形筒的上顶面可拆卸，便于安装和维修，两个部分通过螺丝相连；所述的外壳上下底面中心有开孔，螺丝穿过此孔固定直线导杆，保证连接的精度。

具体地，所述缓冲弹簧包含弹簧、固定螺丝和环形金属片，弹簧两侧固定，通过螺丝固定与弹簧焊接的环形金属片可方便拆卸和维修，此外弹簧保证了永磁结构自然状态下的平衡位置。

具体地，所述斜拉索固定扣件包含2个半圆构件，两构件的端部具有用于组装连接的螺栓孔，所述外壳垂直固定于1个半圆构件上。

有益效果：本阻尼器结构简单，所有部分均为组装而成，有利于规模化生产；可根据需要适应不同安装位置，给安装和维修提供了方便；可根据需要调节阻尼效果，此阻尼器永磁体数量并非一层不变，可根据需要布置，阻尼效果大致随着永磁铁的数量线性变化，使用前景非常好。

除以上所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点做更为清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在其基础上未经创造性劳动所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为图1中永磁结构的示意图；

图3为图1中轴承结构与直线导杆示意图图；

图4为图1中弹簧与轴承结构连接图；

图5为磁铁布置的俯视图；

图6为磁铁布置的侧视图；

图7为磁铁支座图；

图8为固定扣件示意图；

图9为图1的部分剖视图；

图中：11外壳顶板，12铜结构，13外壳筒；

21永磁体，22永磁结构固定支座，23定向轴承， 211固定永磁体的螺丝；221固定的螺丝留孔；

31直线导杆，311直线导杆固定螺丝留孔；

41平头弹簧，42固定弹簧的环形金属片，421环形金属片的螺丝留孔；

51铸钢半圆构件，52固定螺栓，53固定螺母。

具体实施方式

实施例：

本实施例的适用任意安装位置的可调、可组合使用的斜拉索电涡流阻尼器包括电涡流耗能模块，外壳，缓冲弹簧、轴承结构及固定构件组成；电涡流耗能模块包含永磁结构和铜板2片~6片，铜板均匀固结在铜筒内侧，铜筒通过螺丝固结在外壳上下底面；缓冲弹簧包含弹簧2个和环形金属片2个，弹簧通过环形金属片及螺丝与外壳相连，通过焊接与轴承结构相连；轴承结构包含导杆1个及定向轴承1个；永磁结构包含长方体钢块和永磁体，永磁体根据需要布置2列~6列，每列可根据需要布置1块~5块磁铁；定向轴承外侧有与磁铁布置方式相同的钢块支座焊接；导杆穿过定向轴承并被通过螺丝与外壳上下底板固结；永磁体通过螺丝与钢块支座相连。示例图中给出的是3层，实际阻尼器中可以布置更少或者更多层磁体结构，从而实阻尼器固有频率的调节。其中永磁体可以为矩形或者扇形，其平面个数可根据需要调节，示例图中给出的是4个磁铁，实际阻尼器中可以通过磁铁布置角度和磁铁本身形状的变化布置更少或者更多磁体结构，从而实阻尼器阻尼力的调节。

组装步骤如下：

1.首先利用螺丝211将永磁体21与磁铁支座22相连，如图2，组成永磁体结构；如图7中221为磁铁支座的螺丝留孔，用于连接磁铁；磁铁支座22通过焊接与定向轴承23固结；

2.将定向轴承23上下分别与平头弹簧41焊接，并将平头弹簧41另外两侧分别与环形金属片42焊接；如图4中421为环形金属片的螺丝留孔；

3.将铜结构12通过螺丝分别与外壳筒13上下底面相连；

4.将直线导杆31通过螺丝与外壳筒13下底面相连；将定向轴承23及永磁体结构穿入直线导杆中，并通过螺丝将下部环形金属片421固定在外壳底面；

5.装上外壳顶板。将外壳筒13与铸钢半圆构件51焊接，并通过固定螺栓52与固定螺母53将阻尼器固定在斜拉索上。

减震耗能过程如下：

1.电涡流阻尼器安装在斜拉索上面，外壳振动方向与斜拉索振动方向一致；

2.起初结构静止，永磁体结构在弹簧的作用下，位于阻尼器中间位置，随着结构的振动，外壳开始振动，然后电涡流阻尼器内外发生相对运动，此时，固定在外壳上的铜结构做切割磁感线运动，产生电涡流，消耗振动的能量；

3.在外部结构振动过程中，阻尼器内部永磁结构由于电磁力，反作用于铜结构，约束其运动，从而一定程度上达到限制振动结构振动，在此过程中可减小其振幅和振动时间，将振动产生的动能以热能形式散发出去；

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种适用任意安装位置的可调、可组合使用的斜拉索电涡流阻尼器，包括斜拉索固定扣件，其特征在于：在斜拉索固定扣件上固定连接有外壳，在外壳内安装有电涡流耗能模块、缓冲弹簧及轴承结构，所述电涡流耗能模块包括阵列式永磁结构和铜结构；所述缓冲弹簧安装于阵列式永磁结构的两端，所述轴承结构包含与外壳相连的直线导杆以及与永磁结构相连的定向轴承。

2.根据权利要求1所述的适用任意安装位置的可调、可组合使用的斜拉索电涡流阻尼器，其特征在于：所述永磁结构上具有阵列分布的磁铁，阵列方式为横向形成圆形闭合环，纵向相邻磁铁磁场方向相反。

3.根据权利要求2所述的适用任意安装位置的可调、可组合使用的斜拉索电涡流阻尼器，其特征在于：永磁结构的磁铁具有2列~6列，每列磁铁有1个~5个。

4.根据权利要求1所述的适用任意安装位置的可调、可组合使用的斜拉索电涡流阻尼器，其特征在于：所述铜结构是带有铜板的铜筒，所述铜板在铜筒内壁上呈辐向分布。

5.根据权利要求1所述的适用任意安装位置的可调、可组合使用的斜拉索电涡流阻尼器，其特征在于：所述外壳为圆柱形筒，直线导杆安装在圆柱形筒的心轴上，所述定向轴承具有矩形键槽。

6.根据权利要求1所述的适用任意安装位置的可调、可组合使用的斜拉索电涡流阻尼器，其特征在于：所述缓冲弹簧的端部具有焊接固定的环形金属片，所述环形金属片上安装有螺丝。

7.根据权利要求1所述的适用任意安装位置的可调、可组合使用的斜拉索电涡流阻尼器，其特征在于：所述斜拉索固定扣件包含2个半圆构件，两构件的端部具有用于组装连接的螺栓孔，所述外壳垂直固定于1个半圆构件上。