CN109780114A - 一种自适应水平向电涡流调谐质量阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自适应水平向电涡流调谐质量阻尼器，包括底板、拉簧挡板、磁体、固定质量块、拉簧、调节质量块、铜板组件以及万向滚珠轴承，拉簧挡板固定在底板左右两侧，固定质量块位于两个拉簧挡板中间，拉簧两端分别与拉簧挡板及固定质量块连接，万向滚珠轴承均匀分布于底板上，且支撑固定质量块，铜板组件竖直立于底板前后两侧，磁体连接于固定质量块的前后两侧，且与铜板组件之间留有间隙，通过调节磁体与铜板组件的间隙，用以调节阻尼器的阻尼比；调节质量块连接在固定质量块上，用以调节阻尼器的振动频率。与现有技术相比，本发明具有阻尼及刚度可调、耗能能力强、性能稳定、操作简便、成本低廉等优点。

Description

一种自适应水平向电涡流调谐质量阻尼器

技术领域

本发明属于减隔振技术领域，尤其是涉及一种自适应水平向电涡流调谐质量阻尼器。

背景技术

调谐质量阻尼器应用于结构的概念源于1909年Frahm研究的动力吸振器，将其振动频率调整至主结构频率附近，当主结构因为动荷载而振动时，附加在主结构上的TMD的质量单元由于惯性而反向振动，给主结构施加与振动方向相反的力，加上阻尼单元的耗能作用，从而使主结构的振动明显衰减。调谐质量阻尼器已被证实对结构的风致振动有显著作用，目前被广泛应用于土木、机械等领域。

电涡流阻尼是利用电磁感应产生阻尼耗能的一种方式，由于其无流体介质参与，不存在密封泄露等问题，无接触不存在磨损等寿命问题，同时采用磁体和铜材相对运动切割磁感线产生电涡流，不需额外电源等供能问题，具有结构简单可靠、耐温耐候等优点。Larose等利用电涡流调谐质量阻尼器进行全桥气弹模型的减振试验，取得了良好的效果；陈政清开展了电涡流阻尼器技术在大型土木工程结构中的应用研究，解决了桥梁和输电塔等结构减振要求TMD疲劳寿命高，维护工作量少的振动难题。随着建筑材料、结构技术等方面的发展，大高宽比结构越来越多，因此对其在外荷载作用下的抗振性能提出更高的要求，故需开发一款抑振效率高、性能稳定、结构简单及成本低廉的阻尼器。

针对现有的水平向调谐质量阻尼器种类稀少，而且多采用质量块、压簧和导向轴支撑式承重，实际应用上存在一定的缺陷：(1)当水平向外荷载小于导向轴承重的摩擦力时，调谐质量阻尼器无法运动起作用，(2)当需要通过增加配重来调节阻尼器频率时，存在由于承重过大引起导向轴弯曲的风险，(3)当调谐质量阻尼器水平往复运动时，压簧存在向四周无规律弯曲现象。而且由于实际工程结构中主结构的参数往往存在误差，同时考虑到调谐质量阻尼器的窄带宽问题，所以这就要求了调谐质量阻尼器根据使用场合的不同，可以方便地调整其刚度和阻尼参数。因此，开发一种刚度和阻尼均可调整的调谐质量阻尼器非常重要。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种自适应水平向电涡流调谐质量阻尼器。

本发明自适应水平向电涡流调谐质量阻尼器具有阻尼及刚度可调、耗能能力强、性能稳定、操作简便、成本低廉等优点。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种自适应水平向电涡流调谐质量阻尼器，包括底板、拉簧挡板、磁体、固定质量块、拉簧、调节质量块、铜板组件以及万向滚珠轴承，所述拉簧挡板固定在底板左右两侧，所述固定质量块位于两个拉簧挡板中间，所述拉簧两端分别与拉簧挡板及固定质量块连接，所述万向滚珠轴承均匀分布于底板上，且支撑固定质量块，以减小摩擦力；所述铜板组件竖直立于底板前后两侧，所述磁体连接于固定质量块的前后两侧，且与铜板组件相平行，所述磁体与铜板组件之间留有间隙，通过调节磁体与铜板组件的间隙，用以调节阻尼器的阻尼比；所述调节质量块连接在固定质量块上，用以调节阻尼器的振动频率。

在本发明的一个实施方式中，所述拉簧挡板与固定质量块上分别设有拉簧调节环，所述拉簧两端分别与拉簧挡板及固定质量块上的拉簧调节环连接。

在本发明的一个实施方式中，所述拉簧调节环通过螺纹连接于拉簧挡板及固定质量块上，用于对拉簧进行限位，不仅可以通过改变拉簧数量来调节阻尼器的水平刚度，而且可以通过改变拉簧调节环旋入螺纹的深度来调节拉簧的有效工作行程，进而可以调节调谐质量阻尼器的水平刚度。

在本发明的一个实施方式中，所述拉簧设置多条，平行设置。

本发明采用拉簧提供水平刚度，其优点有与压簧相比不需要导向元件，不会产生往复运动中弹簧向四周无规律的弯曲现象。

在本发明的一个实施方式中，所述铜板组件包括竖直立于底板前后两侧的挡板，以及通过螺栓连接在挡板上的铜板，可以通过螺栓来调节铜板和磁体之间的距离，从而达到调节阻尼力的效果。

在本发明的一个实施方式中，在所述铜板组件上还设有用以限制固定质量块非水平向扭转的侧面轧辊。具体而言，所述侧面轧辊固定在挡板上铜板的两侧。采用侧面轧辊对固定质量块进行非水平向偏转的限位，不仅能保证质量块沿水平方向运动，而且也起到减小摩擦力的效果。

在本发明的一个实施方式中，所述侧面轧辊设计为凹槽式，用以减小与固定质量块接触面积，从而有助于减小摩擦力。

在本发明的一个实施方式中，所述调节质量块通过锁紧螺柱与锁紧螺母连接于固定质量块上。

在本发明的一个实施方式中，所述万向滚珠轴承采用项号UK-51碳钢万向球或不锈钢万向球，不仅能承受轻重载在各个方向上的水平移动达到自适应的效果而且能减小摩擦力。

在本发明的一个实施方式中，所述固定质量块下表面采用316L不锈钢包覆，与万向滚珠轴承之间滚动摩擦，其接触面光滑，摩擦力可大幅度减小。

在本发明的一个实施方式中，所述底板上安装有吊环螺钉，方便阻尼器的运输安装。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

第一、本发明的自适应水平向电涡流调谐质量阻尼器，采用万向滚珠轴承均匀分布于底板承重，不仅能达到水平移动自适应的效果而且能减小摩擦力。

第二、本发明的自适应水平向电涡流调谐质量阻尼器，不仅可以通过改变拉簧数量来调节阻尼器的水平刚度，而且可以通过改变拉簧调节环旋入螺纹的深度来调节拉簧的有效工作行程，进而调节阻尼器的水平刚度。

第三、本发明的自适应水平向电涡流调谐质量阻尼器，采用侧面轧辊对质量块进行非水平向偏转的限位，不仅能保证质量块沿水平方向运动，而且也起到减小摩擦力的效果。

第四、本发明的自适应水平向电涡流调谐质量阻尼器，通过螺栓连接调节铜板和磁体之间的距离，来改变电涡流磁感应的强度从而达到调节阻尼力的效果。

本发明的自适应水平向电涡流调谐质量阻尼器，采用万向滚珠轴承承重，能达到水平移动自适应效果而且能减小摩擦力，避免外荷载过小阻尼器无法运动；采用拉簧提供刚度无需导向，避免了阻尼器运动过程中弹簧偏转；阻尼器能方便实现阻尼及刚度可调的效果。当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

图1为实施例1中一种自适应水平向电涡流调谐质量阻尼器分解结构示意图。

图中标号：1、底板，2、拉簧挡板，3、拉簧调节环，4、磁体，5、固定质量块，6、拉簧，7、调节质量块，8、锁紧螺柱，9、锁紧螺母，10、铜板组件，11、侧面轧辊，12、万向滚珠轴承，13、吊环螺钉。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

一种自适应水平向电涡流调谐质量阻尼器，参考图1，包括底板1、拉簧挡板2、磁体4、固定质量块5、拉簧6、调节质量块7、铜板组件10以及万向滚珠轴承12，拉簧挡板2固定在底板1左右两侧，固定质量块5位于两个拉簧挡板2中间，拉簧6两端分别与拉簧挡板2及固定质量块5连接，万向滚珠轴承12均匀分布于底板1上，且支撑固定质量块5，以减小摩擦力；铜板组件10竖直立于底板1前后两侧，磁体4连接于固定质量块5的前后两侧，且与铜板组件10相平行，磁体4与铜板组件10之间留有间隙，通过调节磁体4与铜板组件10的间隙，用以调节阻尼器的阻尼比；调节质量块7连接在固定质量块5上，用以调节阻尼器的振动频率。

本实施例中，拉簧挡板2与固定质量块5上分别设有拉簧调节环3，拉簧6两端分别与拉簧挡板2及固定质量块5上的拉簧调节环3连接。拉簧调节环3通过螺纹连接于拉簧挡板2及固定质量块5上，用于对拉簧6进行限位，不仅可以通过改变拉簧6数量来调节阻尼器的水平刚度，而且可以通过改变拉簧调节环3旋入螺纹的深度来调节拉簧6的有效工作行程，进而可以调节调谐质量阻尼器的水平刚度。

本实施例中，述拉簧6设置多条，平行设置。采用拉簧6提供水平刚度，其优点有与压簧相比不需要导向元件，不会产生往复运动中弹簧向四周无规律的弯曲现象。

本实施例中，铜板组件10包括竖直立于底板1前后两侧的挡板，以及通过螺栓连接在挡板上的铜板，可以通过螺栓来调节铜板和磁体4之间的距离，从而达到调节阻尼力的效果。

本实施例中，在铜板组件10上还设有用以限制固定质量块5非水平向扭转的侧面轧辊11。具体而言，侧面轧辊11固定在挡板上铜板的两侧。采用侧面轧辊11对固定质量块5进行非水平向偏转的限位，不仅能保证质量块沿水平方向运动，而且也起到减小摩擦力的效果。

本实施例中，侧面轧辊11设计为凹槽式，用以减小与固定质量块5接触面积，从而有助于减小摩擦力。

本实施例中，调节质量块7通过锁紧螺柱8与锁紧螺母9连接于固定质量块5上。

本实施例中，万向滚珠轴承12采用项号UK-51碳钢万向球或不锈钢万向球，不仅能承受轻重载在各个方向上的水平移动达到自适应的效果而且能减小摩擦力。

本实施例中，固定质量块5下表面采用316L不锈钢包覆，与万向滚珠轴承12之间滚动摩擦，其接触面光滑，摩擦力可大幅度减小。

本实施例中，底板1上安装有吊环螺钉13，方便阻尼器的运输安装。

本实施例的自适应水平向电涡流调谐质量阻尼器，采用万向滚珠轴承均匀分布于底板承重，不仅能达到水平移动自适应的效果而且能减小摩擦力。

本实施例的自适应水平向电涡流调谐质量阻尼器，不仅可以通过改变拉簧数量来调节阻尼器的水平刚度，而且可以通过改变拉簧调节环旋入螺纹的深度来调节拉簧的有效工作行程，进而调节阻尼器的水平刚度。

本实施例的自适应水平向电涡流调谐质量阻尼器，采用侧面轧辊对质量块进行非水平向偏转的限位，不仅能保证质量块沿水平方向运动，而且也起到减小摩擦力的效果。

本实施例的自适应水平向电涡流调谐质量阻尼器，通过螺栓连接调节铜板和磁体之间的距离，来改变电涡流磁感应的强度从而达到调节阻尼力的效果。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自适应水平向电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，包括底板(1)、拉簧挡板(2)、磁体(4)、固定质量块(5)、拉簧(6)、调节质量块(7)、铜板组件(10)以及万向滚珠轴承(12)，所述拉簧挡板(2)固定在底板(1)左右两侧，所述固定质量块(5)位于两个拉簧挡板(2)中间，所述拉簧(6)两端分别与拉簧挡板(2)及固定质量块(5)连接，所述万向滚珠轴承(12)均匀分布于底板(1)上，且支撑固定质量块(5)，所述铜板组件(10)竖直立于底板(1)前后两侧，所述磁体(4)连接于固定质量块(5)的前后两侧，且与铜板组件(10)相平行，所述磁体(4)与铜板组件(10)之间留有间隙，通过调节磁体(4)与铜板组件(10)的间隙，用以调节阻尼器的阻尼比；所述调节质量块(7)连接在固定质量块(5)上，用以调节阻尼器的振动频率。

2.根据权利要求1所述的一种自适应水平向电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，所述拉簧挡板(2)与固定质量块(5)上分别设有拉簧调节环(3)，所述拉簧(6)两端分别与拉簧挡板(2)及固定质量块(5)上的拉簧调节环(3)连接。

3.根据权利要求2所述的一种自适应水平向电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，所述拉簧调节环(3)通过螺纹连接于拉簧挡板(2)及固定质量块(5)上，用于对拉簧(6)进行限位。

4.根据权利要求1所述的一种自适应水平向电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，所述拉簧(6)设置多条，平行设置。

5.根据权利要求1所述的一种自适应水平向电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，所述铜板组件(10)包括竖直立于底板(1)前后两侧的挡板，以及通过螺栓连接在挡板上的铜板，通过螺栓来调节铜板和磁体(4)之间的距离，从而达到调节阻尼力的效果。

6.根据权利要求1所述的一种自适应水平向电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，在所述铜板组件(10)上还设有用以限制固定质量块(5)非水平向扭转的侧面轧辊(11)。

7.根据权利要求6所述的一种自适应水平向电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，所述侧面轧辊(11)设计为凹槽式，用以减小与固定质量块(5)接触面积。

8.根据权利要求1所述的一种自适应水平向电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，所述万向滚珠轴承(12)采用项号UK-51碳钢万向球或不锈钢万向球。

9.根据权利要求1所述的一种自适应水平向电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，所述固定质量块(5)下表面采用316L不锈钢包覆，与万向滚珠轴承(12)之间滚动摩擦。

10.根据权利要求1所述的一种自适应水平向电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，所述底板(1)上安装有吊环螺钉(13)。