CN110965663A - 一种消能减震装置及电涡流阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阻尼器领域，具体涉及一种消能减震装置及电涡流阻尼器，消能减震装置包括：连接件一，连接件一用于与待减震部分的其中一个节点相连；连接件二，连接件二用于与待减震部分的另一个节点相连，连接件一能够相对于连接件二运动；传动机构，传动机构的输入端与连接件一相连，传动机构用于将连接件一与连接件二的相对运动放大后输出，传动机构为加速机构；和导体板，传动机构的输出端与导体板相连。电涡流阻尼器包括上述的消能减震装置。本发明提供的消能减震装置，通过能够加速的传动机构将待减震部分的两个节点之间的相对运动速度放大后输出到导体板，使得其能够用于震动速度非常小的应用场景，尤其是适用于土木工程结构。

Description

一种消能减震装置及电涡流阻尼器

技术领域

本发明涉及一种阻尼器，特别是一种消能减震装置及电涡流阻尼器。

背景技术

地震和风荷载作用下，建筑或桥梁会发生大幅震动，严重影响结构的安全与使用寿命，需采取措施减小结构的震动。阻尼器是一种被动消能减震装置，是目前应用广泛的减震措施。以往的油阻尼器容易发生漏油现象，耐久性难以保证，后期维修养护工作量大。电涡流阻尼技术是根据电磁感应定律把物体运动的机械能转化为导体板的电能，然后通过导体板的电阻效应耗散系统的震动能量。电涡流阻尼的产生不依赖摩擦，具有非接触、无机械磨损、使用寿命长、维护少、易于调节安装等优点，因此在震动控制领域具有广阔的应用前景。

土木工程结构的震动速度非常小，但震动质量非常大，因此直接依靠结构的震动速度来产生电涡流阻尼力的装置难以在实际工程中应用。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的土木工程结构的震动速度小、难以产生电涡流阻尼力的问题，提供一种消能减震装置及电涡流阻尼器。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种消能减震装置，包括：连接件一，连接件一用于与待减震部分的其中一个节点相连；连接件二，连接件二用于与待减震部分的另一个节点相连，连接一能够相对于连接件二运动；传动机构，传动机构的输入端与连接件一相连，传动机构用于将连接件一与连接件二的相对运动放大后输出，传动机构为加速机构；和导体板，传动机构的输出端与导体板相连。本发明提供的上述消能减震装置，通过能够加速的传动机构将待减震部分的两个节点之间的相对运动速度放大后输出到导体板上，从而使得这种消能减震装置能够用于震动速度非常小的应用场景，尤其是适用于土木工程结构。

上述的待减震部分是指：工程中产生震动、需要进行减震的结构。待减震部分的两个节点是指：在震动过程中，产生相对运动的两个部分，工程中，需要减小这样的两个部分之间的相对运动，从而达到减震的目的。传动机构是加速机构是指：该传动机构可以使导体板边缘处输出的线速度大于连接件一与连接件二之间的相对运动速度。上述的导体板用于电涡流阻尼器中，用于与磁钢相配合，在导体板的转动过程中，产生电磁感应效应，从而将导体板转动的机械能转变为电能，实现能量的耗散。

作为本发明的优选方案，传动机构包括支架和第一级传动组件；第一级传动组件包括齿条和齿轮一，齿条一端与连接件一固定相连，齿条与支架可滑动地相连，齿轮一与支架通过传动轴一可转动地相连，齿轮一与齿条啮合，齿轮一用于与导体板通过第二级传动组件相连；支架与连接件二固定相连。通过上述结构，齿轮齿条配合可以获得极大的加速比；齿轮在转动过程中，其产生的惯性力也可以用于减震，从而进一步提高减震效果；另外，齿轮、齿条的制作已经实现标准化、模块化、性价比较高；同时，齿轮、齿条机构能够传递较大的力，使得其可以适用于大质量的土木工程结构的使用。

作为本发明的优选方案，齿轮一与导体板通过第二级传动组件相连，第二级传动组件包括齿轮二和齿轮三，齿轮二与齿轮一同轴设置，齿轮二与齿轮三啮合，齿轮三与支架通过传动轴二可转动地相连，导体板与传动轴二的端部固定相连。通过设置第二级传动组件，能够进一步扩大传动比，使得传动机构的输出速度更加明显。在实际使用时，本领域技术人员还可以根据实际所需要的传动比要求改变齿轮齿条的模数、大小、齿数和传动级数。

作为本发明的优选方案，支架上设有第一导向部，齿条上设有第二导向部，第一导向部与第二导向部可滑动地配合。通过设置第一导向部和第二导向部，使得齿条的移动能够沿第一导向部和第二导向部限定的方向进行，使机构整体平稳运行。

作为本发明的优选方案，第二导向部包括设于齿条背面的滑轨，第一导向部包括与滑轨适配的滑块。齿条的背面是指：与齿条上设有齿的一面相对设置的表面。

作为本发明的优选方案，第一导向部包括至少两个呈间隔设置的滑块，至少两个滑块均与滑轨配合。通过呈间隔地设置两个滑块，使得第一导向部的导向效果更好。

作为本发明的优选方案，包括至少两个第一级传动组件，其中两个第一级传动组件共用一个齿条，两个第一级传动组件上的齿轮一均与齿条相连。通过设置至少两个第一级传动组件，使该效能减震装置可以连接更多的导体板，从而具有更好的消能减震效果。

作为本发明的优选方案，包括至少四个第二级传动组件，其中两个第二级传动组件与同一个第一级传动组件相连；连接于同一个第一级传动组件上的两个第二级传动组件分设于齿轮一的两侧，连接于同一个第一级传动组件上的两个第二级传动组件中的齿轮三同轴设置。通过在第一级传动组件上连接两个第二级传动组件，能够在该消能减震装置上连接更多的导体板，从而具有更好的效能减震效果，同时，通过将两个第二级传动组件分设在齿轮一的两侧，使得两个第二级传动组件对齿轮一的作用力产生的力矩能够相互抵消，减小齿轮一发生不均匀磨损的可能性。

作为本发明的优选方案，支架上形成容置空间，传动机构置于容置空间中，容置空间一端设有开口，齿条通过开口可滑动地伸出容置空间并与连接件一相连。

另一方面，本发明还提供了一种电涡流阻尼器，其包括磁力件和上述的消能减震装置，磁力件用于与消能减震装置中的导体板配合，从而产生电磁感应。具体的，磁力件可以选择为磁钢。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明提供的上述消能减震装置，通过能够加速的传动机构将待减震部分的两个节点之间的相对运动速度放大后输出到导体板上，从而使得这种消能减震装置能够用于震动速度非常小的应用场景，尤其是适用于土木工程结构。

附图说明

图1是本发明实施例提供的消能减震装置的俯视图。

图2是本发明实施例提供的消能减震装置的主视图。

图3是本发明实施例提供的消能减震装置的左视图。

图标：1-连接件一；2-连接件二；3-齿条；4-齿轮一；5-传动轴一；6-齿轮二；7-齿轮三；8-传动轴二；9-导体板；10-滑块；11-滑轨；12-轴承；13-支架。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

请参阅图1-图3，本发明实施例提供了一种消能减震装置，其包括连接件一1、连接件二2、传动机构和导体板9。

连接件一1用于与待减震部分的其中一个节点相连，连接件二2用于与待减震部分的另一个节点相连，从而使得待减震部分的两个节点能够通过本实施例提供的消能减震装置相连，通过该消能减震装置上的导体板9与磁钢配合产生电磁感应，产生电涡流，耗散能量，达到减震的目的。

具体的，连接件一1上设有连接孔，连接件二2上也设有连接孔。

连接件一1、连接件二2和导体板9通过传动机构相连，传动机构为加速机构，从而将连接件一1与连接件二2之间的相对运动经过加速后传递给导体板9，带动导体板9运动，导体板9可以与磁钢配合产生电磁感应，从而产生电涡流。

具体的，本实施例中，传动机构包括支架13、第一级传动组件和第二级传动组件。

支架13与连接件二2固定相连，支架13上形成一个用于安装和容纳第一级传动组件和第二级传动组件的容置空间，容置空间一端设有开口，容置空间中还设有第一导向部，第一导向部包括两个呈间隔设置的滑块10。本实施例中，支架13是刚性的，即：在震动力的作用下，支架13不发生变形，或发生肉眼无法观测的微小弹性变形。

第一级传动组件包括齿条3和齿轮一4，齿条3作为传动机构的输入端，齿条3一端穿过开口与连接件一1固定相连。齿条3的背面还设有第二导向部，第二导向部包括滑轨11，滑轨11与滑槽可滑动地配合。齿轮一4与齿条3啮合，齿轮一4与支架13的侧壁通过传动轴一5可转动地相连。具体的，传动轴一5两端与支架13的侧壁通过轴承12相连。在连接件一1相对于连接件二2产生移动时(即发生震动时)，齿条3相对于支架13产生运动，从而带动齿轮一4发生转动。

第二级传动组件包括齿轮二6、齿轮三7和传动轴二8。其中，齿轮二6设于传动轴一5上，齿轮二6的直径大于齿轮一4的直径。传动轴二8与传动轴一5互相平行地设置，传动轴二8与支架13通过轴承12相连，齿轮三7与齿轮二6啮合，齿轮三7与传动轴二8相连，齿轮三7的直径小于齿轮二6的直径。在齿轮一4发生转动时，传动轴一5带动齿轮二6随之转动，且齿轮一4与齿轮二6的转动角速度相同，而齿轮二6的直径大于齿轮一4的直径，使得齿轮二6上的齿的转动线速度大于齿轮一4；齿轮二6转动的过程中带动齿轮三7和传动轴二8发生转动，齿轮三7的线速度与齿轮二6的线速度相同，又由于齿轮三7的直径小于齿轮二6的直径，因此传动轴二8的角速度大于传动轴一5的角速度。

传动轴二8的端部穿出支架13的壁面，设置于容置空间的外部，传动轴二8的端部连接有导体板9。导体板9的直径大于齿轮三7的直径。由于导体板9与齿轮三7同轴设置，故导体板9与齿轮三7的转动角速度相同，由于导体板9的直径大于齿轮三7的直径，因此，导体板9的转动线速度大于齿轮三7的转动线速度。

经过上述的传动机构后，连接件一1与连接件二2之间的相对运动速度经过放大传递到导体板9上。导体板9与电涡流阻尼器中的磁钢相配合，即可以将机械能转变为电能，实现能量的耗散，从而形成一种适用于土木工程结构的电涡流阻尼器。

本发明实施例提供的消能减震装置的有益效果在于：

1.通过能够加速的传动机构将待减震部分的两个节点之间的相对运动速度放大后输出到导体板9上，从而使得这种消能减震装置能够用于震动速度非常小的应用场景，尤其是适用于土木工程结构；

上述的能够加速是指：该传动机构能够使导体板9的边缘上的点的瞬时线速度大于连接件一1相对于连接件二2的瞬时相对运动速度，因此，根据上述原理，本领域技术人员可以根据需要确定该传动机构的传动比、传动级数；

2.采用齿轮齿条3作为传动机构，齿轮齿条3配合可以获得极大的加速比，齿轮在转动过程中，其产生的惯性力也可以用于减震，从而进一步提高减震效果，达到惯性力和阻尼力相组合实现能量的耗散，另外，齿轮、齿条3的制作已经实现标准化、模块化、性价比较高；同时，齿轮、齿条3机构能够传递较大的力，使得其可以适用于大质量的土木工程结构的使用；

3.在齿条3上设置第二导向部，使得齿条3的移动方向能够得到限定，有利于使该装置稳定运行。

实施例2

请参阅图1-图3，本发明实施例提供了一种消能减震装置，该消能减震装置与实施例1提供的消能减震装置的区别在于：在本实施例中，传动机构包括两组第一级传动组件和四组第二级传动组件。

具体的，本实施例中的两组第一级传动组件共用同一齿条3，即：一个齿条3上连接有两个齿轮一4，每一个齿轮一4均连接有一个传动轴一5，两个传动轴一5呈间隔地设置。

每一个传动轴一5上均连接有两个齿轮二6，同一个传动轴一5上的两个齿轮二6分别设置于该传动轴一5上的齿轮一4的两侧，每一个齿轮二6均与一个齿轮三7啮合。

传动轴二8的数量为两个，每个传动轴二8上均设有两个齿轮三7。传动轴二8的两端均连接有导体板9。

在实施例一提供的消能减震装置的有益效果的基础上，本实施例提供的消能减震装置还具有以下有益效果：

在齿轮一4的两侧均有齿轮二6，传动轴二8的两端均设有导体板9，使得传动轴一5和传动轴二8上的载荷都能够相对均匀的分布，减小部件发生不均匀磨损的可能性。

需要说明的是，在本发明实施例中，给出了关于传动机构包括两级传动组件的示例，在实际设计中，本领域技术人员可以根据安装空间和需要的传动比，为传动机构设计一级、两级或多级传动组件。

本发明附图说明中所使用的俯视图、主视图、左视图术语，是为了清楚表达该消能减震装置的结构而进行的说明，而不是对该消能减震装置在使用中所必须采用的方位的限定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种消能减震装置，其特征在于，包括：

连接件一，所述连接件一用于与待减震部分的其中一个节点相连；

连接件二，所述连接件二用于与待减震部分的另一个节点相连，所述连接件一能够相对于所述连接件二运动；

传动机构，所述传动机构的输入端与所述连接件一相连，所述传动机构用于将所述连接件一与所述连接件二的相对运动放大后输出，所述传动机构为加速机构；

和导体板，所述传动机构的输出端与所述导体板相连。

2.根据权利要求1所述的消能减震装置，其特征在于，传动机构包括支架和第一级传动组件；

所述第一级传动组件包括齿条和齿轮一，所述齿条一端与所述连接件一固定相连，所述齿条与所述支架可滑动地相连，所述齿轮一与所述支架通过传动轴一可转动地相连，所述齿轮一与所述齿条啮合，所述齿轮一用于与所述导体板相连；

所述支架与所述连接件二固定相连。

3.根据权利要求2所述的消能减震装置，其特征在于，所述齿轮一与所述导体板通过第二级传动组件相连，所述第二级传动组件包括齿轮二和齿轮三，所述齿轮二与所述齿轮一同轴设置，所述齿轮二与所述齿轮三啮合，所述齿轮三与所述支架通过传动轴二可转动地相连，所述导体板与所述传动轴二的端部固定相连。

4.根据权利要求2或3所述的消能减震装置，其特征在于，所述支架上设有第一导向部，所述齿条上设有第二导向部，所述第一导向部与所述第二导向部可滑动地配合。

5.根据权利要求4所述的消能减震装置，其特征在于，所述第二导向部包括设于所述齿条背面的滑轨，所述第一导向部包括与所述滑轨适配的滑块。

6.根据权利要求5所述的消能减震装置，其特征在于，所述第一导向部包括至少两个呈间隔设置的所述滑块，至少两个所述滑块均与所述滑轨配合。

7.根据权利要求3所述的消能减震装置，其特征在于，包括至少两个第一级传动组件，其中两个所述第一级传动组件共用一个所述齿条，所述两个第一级传动组件上的齿轮一均与所述齿条相连。

8.根据权利要求7所述的消能减震装置，其特征在于，包括至少四个所述第二级传动组件，其中两个所述第二级传动组件与同一个所述第一级传动组件相连；

连接于同一个所述第一级传动组件上的两个所述第二级传动组件分设于所述齿轮一的两侧，连接于同一个所述第一级传动组件上的两个所述第二级传动组件中的齿轮三同轴设置。

9.根据权利要求2所述的消能减震装置，其特征在于，所述支架上形成容置空间，所述传动机构置于所述容置空间中，所述容置空间一端设有开口，所述齿条通过所述开口可滑动地伸出所述容置空间并与所述连接件一相连。

10.一种电涡流阻尼器，其特征在于，包括磁力件和权利要求1-9中任意一项所述的消能减震装置，所述磁力件用于与所述消能减震装置中的所述导体板配合从而产生电磁感应。

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