CN109057065A - 惯性质量阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种惯性质量阻尼器，涉及建筑振动的技术领域，包括与第二固定部连接的外筒、位于外筒内且与外筒同轴设置的飞轮柱；飞轮柱外套设有磁线圈机构，磁线圈机构和外筒之间设置有磁流变机构；惯性质量阻尼器还包括与第一固定部连接的传动装置，传动装置与飞轮柱连接且能够带动飞轮柱绕自身轴线旋转；以缓解现有技术中存在的阻尼器无法提供负刚度的技术问题。

Description

惯性质量阻尼器

技术领域

本发明涉及建筑振动的技术领域，尤其是涉及一种阀体及灭火器。

背景技术

阻尼器，是以提供运动的阻力，耗减运动能量的装置。阻尼具有吸能减震的作用，在航天、航空、军工、枪炮、汽车等行业中应用各种各样的阻尼器(或减震器)来减振消能。从二十世纪七十年代后，人们开始逐步地把这些技术转用到建筑、桥梁、铁路等结构工程中，其发展十分迅速。

阻尼器作为一种耗能装置，一般构造是一个具有内外两个筒的装置，内外筒之间设置具有高阻尼性能的可流动材料，内外筒的相对运动可以使装置具有高阻尼性能。通过在结构中设置阻尼器可以达到增大结构阻尼，增加结构耗能，从而实现结构抗震防灾的目的。

现有的阻尼器虽然能够提供阻尼力，但是不能提供负刚度，无法提供更好的耗能，这一问题在目前的技术中还无法解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种惯性质量阻尼器，以缓解现有技术中存在的阻尼器无法提供负刚度的技术问题。

本发明提供一种惯性质量阻尼器，包括：与第二固定部连接的外筒、位于外筒内且与外筒同轴设置的飞轮柱；飞轮柱外套设有磁线圈机构，磁线圈机构和外筒之间设置有磁流变机构；惯性质量阻尼器还包括与第一固定部连接的传动装置，传动装置与飞轮柱连接且能够带动飞轮柱绕自身轴线旋转。

进一步的，传动装置包括螺杆和螺母，螺母与外筒固定连接，螺杆的一端连接于第一固定部，另一端穿过螺母与飞轮柱插接固定。

进一步的，惯性质量阻尼器还包括支撑块，支撑块的一端与第一固定部连接，另一端通过轴承与螺杆连接。

进一步的，传动装置包括相互连接的平动单元和转动单元，平动单元与第一固定部连接，转动单元与飞轮柱连接，平动单元通过平动带动转动单元旋转。

进一步的，平动单元为螺母，转动单元为螺杆，螺母通过拉力框与第一固定部连接，螺杆与飞轮柱插接固定。

进一步的，惯性质量阻尼器还包括支撑块，支撑块的一端与第二固定部连接，另一端通过轴承与飞轮柱连接。

进一步的，外筒沿着靠近螺杆的一端延伸出套设在螺母外的附筒，附筒的内侧壁与螺母的外侧壁之间沿着螺母的周向对称分布有多列滚珠组件，用于提供螺母和附筒之间的径向支撑。

进一步的，螺母和飞轮柱之间设置有固定于外筒的支撑块，螺杆穿过支撑块且与支撑块通过设置于支撑块内的轴承连接。

进一步的，螺母外套设有与螺母同轴的附筒且附筒与支撑块固定连接，附筒的内侧壁和螺母的外侧壁之间沿着螺母的周向对称分布有多列滚珠组件，用于提供螺母和附筒之间的径向支撑。

进一步的，平动单元为螺杆，螺杆背离螺母的一端与第一固定部连接，转动单元为螺母，螺母位于外筒内且与飞轮柱固定连接。

进一步的，惯性质量阻尼器还包括支撑块，支撑块的一端与第二固定部连接，另一端通过轴承与飞轮柱连接。

进一步的，螺母的外侧壁和外筒的内侧壁之间沿着螺母的轴向设置有多行用于支撑的环状的滚珠组件。

进一步的，螺母背离飞轮柱的一端的端面与外筒的内侧壁通过滚珠组件支撑连接。

进一步的，磁线圈机构的外侧壁和磁流变机构的内侧壁之间沿着飞轮筒的轴向设置有多行用于支撑的环状的滚珠组件。

进一步的，螺母背离飞轮柱的一端的端面与外筒的内侧壁通过滚珠组件连接，螺母的外侧壁和外筒的内侧壁之间沿着螺母的轴向设置有多行用于支撑的部状的滚珠组件。

进一步的，磁流变机构为磁流变液加海绵或磁流变粉。

进一步的，滚珠组件包括保持架和设置在保持架上的滚珠。

进一步的，磁线圈机构为永磁线圈。

进一步的，磁线圈机构为电磁线圈，电磁线圈与导线连接。

本发明提供的一种惯性质量阻尼器，包括：外筒、飞轮柱、磁线圈装置、磁流变装置和传动装置，当第一固定部和第二固定部发生振动时，传动装置在力的作用下带动飞轮柱旋转，产生等效负刚度，并且，飞轮柱的旋转也切割了磁线圈装置的线圈，产生感应电流，磁流变装置在感应电流下产生阻尼力，使得外筒给予飞轮柱一个阻止飞轮柱旋转的力，增加了耗能。上述的过程，不仅产生了负刚度，也产生了阻尼力，耗能增大，增强了抗震等效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的惯性质量阻尼器的结构示意图；

图2为图1所示的惯性质量阻尼器的1-1、2-2的截面图；

图3为本发明实施例二提供的第一种惯性质量阻尼器的结构示意图；

图4为图3所示的惯性质量阻尼器的3-3、4-4的截面图；

图5为本发明实施例二提供的第二种惯性质量阻尼器的结构示意图；

图6为图5所示的惯性质量阻尼器的5-5、6-6的截面图；

图7为本发明实施例三提供的第一种惯性质量阻尼器的结构示意图；

图8为图7所示的惯性质量阻尼器的7-7、8-8、9-9的截面图；

图9为本发明实施例三提供的第二种惯性质量阻尼器的结构示意图；

图10为图9所示的惯性质量阻尼器的10-10的截面图；

图11为本发明实施例三提供的第三种惯性质量阻尼器的结构示意图；

图12为图11所示的惯性质量阻尼器的11-11、12-12的截面图。

图标：100-第二固定部；200-外筒；210-附筒；300-飞轮柱；400-磁线圈机构；500-磁流变机构；600-第一固定部；700-传动装置；710-螺杆；720-螺母；721-拉力框；800-支撑块；810-轴承；902-滚珠组件。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

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，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。

本发明实施例的中心思想在于提供一种惯性质量阻尼器，通过传动装置带动飞轮筒转动，从而产生等效负刚度，并且磁流变机构在电流的作用下产生阻尼力，阻止飞轮筒旋转，在另一个层面消耗了能量。

本实施例提供一种惯性质量阻尼器，包括：与第二固定部100连接的外筒200、位于外筒200内且与外筒200同轴设置的飞轮柱300；飞轮柱300外套设有磁线圈机构400，磁线圈机构400和外筒200之间设置有磁流变机构500；惯性质量阻尼器还包括与第一固定部600连接的传动装置700，传动装置700与飞轮柱300连接且能够带动飞轮柱300绕自身轴线旋转。

第一固定部600和第二固定部100为安装惯性质量阻尼器的机构，例如：当惯性质量阻尼器安装于桥梁时，第一固定部600为钢索，第二固定部100为桥墩。

飞轮柱300可以为一个整体的实心的柱体，也可以为多个饼状轮贴合到一起形成的柱体。

上述的磁线圈机构400可以为缠绕在飞轮筒300外壁上的永磁线圈，当飞轮柱300高速旋转时，切割永磁线圈的磁感线产生电流，磁流变机构500在电流的作用下发生内部结构变化，磁流变机构500和磁线圈机构400之间产生阻尼力，阻止飞轮柱旋转，消耗能量。

上述的磁线圈机构400还可以为缠绕在飞轮筒300外壁上电磁线圈，电磁线圈与导线连接，当导线输入的电流增大时，磁线圈机构400和磁流变机构500之间的阻尼力增大，因此，通过调节电流的大小，可以调节惯性质量阻尼器的阻尼力的大小。

上述的磁流变机构500可以是位于外筒200内壁上的磁流变粉，也可以根据需要，更换为位于外筒200内壁上磁流变液加海绵，也可以是其他的油状的液体，在此不再赘述。

实施例一

如图1、2所示，本实施例在上述的基础上提供一种惯性质量阻尼器，传动装置700包括螺杆710和螺母720，螺母720与外筒200固定连接，螺杆710的一端连接于第一固定部600，另一端穿过螺母720与飞轮柱300插接固定。惯性质量阻尼器还包括支撑块800，支撑块800的一端与第一固定部600连接，另一端通过轴承810与螺杆710连接。

在本实施例中，支撑块800接近螺杆710的一侧具有凹槽，轴承810固定于凹槽内，支撑块800和轴承810的作用为提供惯性质量阻尼器一个轴向支撑，防止螺杆710轴向晃动。

作为优选，轴承810选用止推轴承。

螺母720位于外筒200内，螺母720的外径和外筒200的内径相同，螺母720的外壁和外筒200的内壁固定连接。

螺杆710插入到飞轮柱200且与飞轮柱200固定连接，作为优选，螺杆710的轴线和飞轮柱200的轴线重合。

上述的螺杆和螺母可以为滚珠丝杠的螺杆和螺母。

本实施例的工作流程是：第一固定部600发生晃动，螺杆710左右移动，由于螺母720固定不动，螺杆710发生旋转且带动飞轮柱300旋转，产生惯性质量，从而产生负刚度，消耗能量。

实施例二

本实施例在上述实施例的基础上提供一种惯性质量阻尼器，传动装置700包括相互连接的平动单元和转动单元，平动单元与第一固定部600连接，转动单元与飞轮柱300连接，平动单元通过平动带动转动单元旋转。

平动为在第一固定部600和第二固定部100之间左右移动；转动为转动单元绕自身轴线旋转。

上述的平动单元可以为滚珠丝杠的螺母，转动单元可以为滚珠丝杠的螺杆。平动单元和转动单元，根据需要，还可以有其他的类型，在此不再赘述。

本实施例有两种实现方式：

第一种：

如图3、4平动单元为螺母720，转动单元为螺杆710，螺母720通过拉力框721与第一固定部600连接，螺杆710与飞轮柱300插接固定；惯性质量阻尼器还包括支撑块800，支撑块800的一端与第二固定部100连接，另一端通过轴承810与飞轮柱300连接；外筒200沿着靠近螺杆710的一端延伸出套设在螺母720外的附筒210，附筒210的内侧壁与螺母720的外侧壁之间沿着螺母720的周向对称分布有多列滚珠组件900，用于提供螺母720和附筒210之间的径向支撑。

在具体的实践中，拉力框721为框状，一端与螺母720连接，另一端与第一固定部600连接，作为优选，拉力框721为凹形框，凹形框的开口端的开口宽度与螺母720的宽度一致且与螺母720固定；拉力框721的作用是将第一固定部610作用在螺母720上的力更加均匀，避免产生由于力的不均造成惯性质量阻尼器晃动。

支撑块800接近飞轮柱300的一侧具有凹槽，轴承810固定于凹槽内，支撑块800凹槽的侧壁通过螺栓与外筒200连接固定。

飞轮柱300穿过外筒200插入到轴承810内。作为优选，轴承810选择止推轴承。

支撑块800和轴承810的作用为防止飞轮柱300平动。

附筒210具有开口端，开口端的开口方向为背离支撑块800的方向，附筒210与外筒200通过外筒壁分隔，附筒210的内径与外筒200的内径相同。

滚珠组件900包括保持架和滚珠，滚珠位于保持架内，保持架的两侧分别与附筒210的内壁和螺栓720的外壁抵接。

滚珠组件900为多列，对称分布于螺母720的外壁。滚珠组件900的作用为阻止螺母720在径向发生移动。

第一种的工作流程：

第一固定部600发生平动，带动螺母720平动，螺杆710发生转动，带动飞轮柱300旋转，产生等效负刚度。

第二种：

如图5、6所示，平动单元为螺母720，转动单元为螺杆710，螺母720通过拉力框721与第一固定部600连接，螺杆710与飞轮柱300插接固定；螺母720和飞轮柱300之间设置有固定于外筒200的支撑块800，螺杆710穿过支撑块800且与支撑块800通过设置于支撑块800内的轴承810连接；螺母720外套设有与螺母720同轴的附筒210且附筒210与支撑块800固定连接，附筒210的内侧壁和螺母720的外侧壁之间沿着螺母720的周向对称分布有多列滚珠组件900，用于提供螺母720和附筒210之间的径向支撑。

支撑块800的一端与外筒200固定连接，另一端具有凹槽，轴承810位于凹槽内，凹槽的开口端的侧壁与附筒通过螺栓固定连接。

轴承810为滚珠轴承。轴承和支撑块的作用为防止螺杆710发生轴向移动。

滚珠组件900的作用和结构与第一种相同，在此不再赘述。

第二种的工作流程为：

第一固定部600发生平动，带动拉力框721传力给螺母720发生平动，螺杆710转动带动飞轮柱300转动，产生等效负刚度，消耗能量。

实施例三

本实施例在上述实施例的基础上提供一种惯性质量阻尼器，平动单元为螺杆710，螺杆710背离螺母720的一端与第一固定部600连接，转动单元为螺母720，螺母720位于外筒200内且与飞轮柱300固定连接。

螺母720的轴向端面与飞轮柱300固定连接。

本实施例有三种实现方式：

第一种

如图7、8所示，惯性质量阻尼器还包括支撑块800，支撑块800的一端与第二固定部100连接，另一端通过轴承810与飞轮柱300连接；螺母720的外侧壁和外筒200的内侧壁之间沿着螺母720的轴向设置有多行用于支撑的环状的滚珠组件900。

支撑块800与外筒200通过螺栓固定连接，飞轮柱300穿过外筒200与轴承810连接。支撑块800和轴承810的作用为防止飞轮柱200发生轴向位移。

滚珠组件900为环状，至少一组，沿着螺母720的轴向依次分布，防止螺母720在转动的过程中发生径向移动。

工作流程：

第一固定部600发生平动，带动螺杆发生平动，螺母720发生转动，带动飞轮柱转动，产生惯性质量，等效负刚度，消耗能量。

第二种

如图9、10所示，螺母720背离飞轮柱300的一端的端面与外筒200的内侧壁通过滚珠组件900支撑连接；磁线圈机构400的外侧壁和磁流变机构500的内侧壁之间沿着飞轮筒的轴向设置有多行用于支撑的环状的滚珠组件900。

螺母720的外径小于外筒200的内径。

位于螺母720和外筒端壁内侧的滚珠组件900多个同心圆环组成，作用为防止螺母发生轴向移动。

飞轮柱300与外筒200内端壁之间设置有滚珠组件900，滚珠组件900为多个同心圆环组成，作用为防止飞轮柱300发生轴向移动。

磁线圈机构400和磁流变机构500之间的滚珠组件900为多个相同大小的圆环，作用为防止飞轮柱300发生径向移动。

工作流程：

第一固定部600发生平动，带动螺杆发生平动，螺母720发生转动，带动飞轮柱转动，产生惯性质量，等效负刚度，消耗能量。

第三种

如图11、12所示，螺母720背离飞轮柱300的一端的端面与外筒200的内侧壁通过滚珠组件900连接，螺母720的外侧壁和外筒200的内侧壁之间沿着螺母720的轴向设置有多行用于支撑的部状的滚珠组件900。

螺母720的外侧壁上的滚珠组件900为多个相同的环状滚珠组件沿着螺母的轴向依次分布，防止螺母720发生径向移动；螺母720的端面上的滚珠组件900为相同圆形的环状滚珠组件，沿着螺母的径向依次设置，防止螺母720发生轴向移动。

上述实施例中的滚珠组件900包括保持架和设置在所述保持架上的滚珠。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (19)

1.一种惯性质量阻尼器，其特征在于，包括：

与第二固定部连接的外筒、位于所述外筒内且与所述外筒同轴设置的飞轮柱；

所述飞轮柱外套设有磁线圈机构，所述磁线圈机构和所述外筒之间设置有磁流变机构；

所述惯性质量阻尼器还包括与第一固定部连接的传动装置，所述传动装置与所述飞轮柱连接且能够带动所述飞轮柱绕自身轴线旋转。

2.根据权利要求1所述的惯性质量阻尼器，其特征在于，所述传动装置包括螺杆和螺母，所述螺母与所述外筒固定连接，所述螺杆的一端连接于所述第一固定部，另一端穿过所述螺母与所述飞轮柱插接固定。

3.根据权利要求2所述的惯性质量阻尼器，其特征在于，所述惯性质量阻尼器还包括支撑块，所述支撑块的一端与所述第一固定部连接，另一端通过轴承与所述螺杆连接。

4.根据权利要求1所述的惯性质量阻尼器，其特征在于，所述传动装置包括相互连接的平动单元和转动单元，所述平动单元与所述第一固定部连接，所述转动单元与所述飞轮柱连接，所述平动单元通过平动带动所述转动单元旋转。

5.根据权利要求4所述的惯性质量阻尼器，其特征在于，所述平动单元为螺母，所述转动单元为螺杆，所述螺母通过拉力框与所述第一固定部连接，所述螺杆与所述飞轮柱插接固定。

6.根据权利要求5所述的惯性质量阻尼器，其特征在于，所述惯性质量阻尼器还包括支撑块，所述支撑块的一端与所述第二固定部连接，另一端通过轴承与所述飞轮柱连接。

7.根据权利要求6所述的惯性质量阻尼器，其特征在于，所述外筒沿着靠近所述螺杆的一端延伸出套设在所述螺母外的附筒，所述附筒的内侧壁与所述螺母的外侧壁之间沿着所述螺母的周向对称分布有多列滚珠组件，用于提供所述螺母和所述附筒之间的径向支撑。

8.根据权利要求5所述的惯性质量阻尼器，其特征在于，所述螺母和所述飞轮柱之间设置有固定于所述外筒的支撑块，所述螺杆穿过所述支撑块且与所述支撑块通过设置于所述支撑块内的轴承连接。

9.根据权利要求8所述的惯性质量阻尼器，其特征在于，所述螺母外套设有与所述螺母同轴的附筒且所述附筒与所述支撑块固定连接，所述附筒的内侧壁和所述螺母的外侧壁之间沿着所述螺母的周向对称分布有多列滚珠组件，用于提供所述螺母和所述附筒之间的径向支撑。

10.根据权利要求4所述的惯性质量阻尼器，其特征在于，所述平动单元为螺杆，所述螺杆背离所述螺母的一端与所述第一固定部连接，所述转动单元为螺母，所述螺母位于外筒内且与所述飞轮柱固定连接。

11.根据权利要求10所述的惯性质量阻尼器，其特征在于，所述惯性质量阻尼器还包括支撑块，所述支撑块的一端与所述第二固定部连接，另一端通过轴承与所述飞轮柱连接。

12.根据权利要求11所述的惯性质量阻尼器，其特征在于，所述螺母的外侧壁和所述外筒的内侧壁之间沿着所述螺母的轴向设置有多行用于支撑的环状的滚珠组件。

13.根据权利要求10所述的惯性质量阻尼器，其特征在于，所述螺母背离所述飞轮柱的一端的端面与所述外筒的内侧壁通过滚珠组件支撑连接。

14.根据权利要求13所述的惯性质量阻尼器，其特征在于，所述磁线圈机构的外侧壁和所述磁流变机构的内侧壁之间沿着所述飞轮筒的轴向设置有多行用于支撑的环状的滚珠组件。

15.根据权利要求10所述的惯性质量阻尼器，其特征在于，所述螺母背离所述飞轮柱的一端的端面与所述外筒的内侧壁通过滚珠组件连接，所述螺母的外侧壁和所述外筒的内侧壁之间沿着所述螺母的轴向设置有多行用于支撑的部状的滚珠组件。

16.根据权利要求1-15任一项所述的惯性质量阻尼器，其特征在于，所述磁流变机构为磁流变液加海绵或磁流变粉。

17.根据权利要求7-15任一项所述的惯性质量阻尼器，其特征在于，所述滚珠组件包括保持架和设置在所述保持架上的滚珠。

18.根据权利要求1-15任一项所述的惯性质量阻尼器，其特征在于，所述磁线圈机构为永磁线圈。

19.根据权利要求1-15任一项所述的惯性质量阻尼器，其特征在于，所述磁线圈机构为电磁线圈，所述电磁线圈与导线连接。