CN112377559A - 磁浮滑轨式电涡流调谐质量减振器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及调谐质量阻尼器，具体涉及磁浮滑轨式电涡流调谐质量减振器，包括传动支撑组件、惯性质量件、阻尼单元和支架，所述惯性质量件滑动设置在所述传动支撑组件上，所述支架跨设在所述传动支撑组件上方，所述阻尼单元包括导体块和磁性件，所述磁性件设置在惯性质量件顶部，所述导体块设置在所述支架靠近所述惯性质量件的一侧表面上，惯性质量件沿传动支撑组件滑动时，产生电涡流和阻尼力，将由振动引起的惯性质量件与传动支撑组件的相对移动的机械能转化为热能散失，实现减振的效果，减振过程无需电源、无摩擦阻尼、无工作流体、故障率较低，可靠性高，耐久性好，维护成本极低、响应灵敏度较高，能够完全满足高耸结构的大行程减振要求。

Description

磁浮滑轨式电涡流调谐质量减振器

技术领域

本发明涉及调谐质量阻尼器，具体涉及磁浮滑轨式电涡流调谐质量减振器。

背景技术

阻尼器是一种利用阻尼特性来减缓机械振动及消耗动能的装置，传统的阻尼器一般有机械式和液压式两种，原理都是通过接触式的机械摩擦能装换为热能，用来延长冲击负荷的作用时间，吸收并转化冲击负荷的能量，机械式阻尼器需要经常调整弹簧的预紧力，调整不当的话，会引起阻尼器过紧或过松，需要经常更换，使用寿命较短，而液压式阻尼器存在漏液和密封的问题，且两种形式的阻尼器对相互接触的结构和材料的要求较高，结构和材料的疲劳强度和耐久性往往难以满足要求，造成阻尼器的缓冲效果不好，使用寿命低，维修和更换成本高。

目前，高耸结构越来越高，其受风载荷的影响也越来越大，往往需要采用减振措施以防止其振动位移过大，例如现有的风机塔筒，受叶片转动引起的自振及风载荷引起的风振影响极大，经实践证明，在塔筒上安装调谐质量阻尼器是一种很好的减振方案，阻尼器的减振效果与其响应灵敏度有关，而影响阻尼器响应灵敏度的一个重要因素是启动摩擦力，即阻尼器开始发挥作用时候的摩擦力，启动摩擦力越小其响应灵敏度越高，但是，常用阻尼器的启动摩擦力往往偏大，有些阻尼器的启动摩擦力甚至超过了最大阻尼力的10%，这就导致阻尼系统对于塔筒小振幅下的减振效果不明显，使得塔筒发生疲劳损坏，同时，对于高度为100m甚至更高的风机塔筒，在风荷载引起的涡激振动情况下，用于塔筒减振的调谐质量阻尼器振幅可超过1m，这就要求调谐质量阻尼器具备大行程的特点，而这种情况下，现有可达到这一特点的摆式调谐质量阻尼器的质量块摆动角度将会达到19°~32°，减振效果极低。

所以，目前亟需要一种技术方案，以解决现有调谐质量阻尼器维修和更换成本较高，无法满足高耸结构的减振效果的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有调谐质量阻尼器维修和更换成本较高，无法满足高耸结构的减振效果的技术问题，提供了一种磁浮滑轨式电涡流调谐质量减振器。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

磁浮滑轨式电涡流调谐质量减振器，包括传动支撑组件、惯性质量件、阻尼单元和支架，所述惯性质量件滑动设置在所述传动支撑组件上，所述支架跨设在所述传动支撑组件上方，所述阻尼单元包括导体块和磁性件，所述磁性件设置在惯性质量件顶部，所述导体块设置在所述支架靠近所述惯性质量件的一侧表面上，惯性质量件沿传动支撑组件滑动时，导体块切割磁性件磁场，产生电涡流和阻尼力。

本发明的磁浮滑轨式涡流调谐质量减振器，通过采用导体块和磁性件组成磁浮式阻尼单元，当惯性质量件沿传动支撑组件滑动时，导体块相对磁性件移动，切割磁性件磁场形成电涡流，将由振动引起的惯性质量件与传动支撑组件的相对移动的机械能转化为热能散失，产生一个阻碍导体块和磁性件相对移动的力，实现减振的效果，减振过程无需电源、无摩擦阻尼、无工作流体、故障率较低，可靠性高，耐久性好，维护成本极低；且导体块移动较小的位移即可实现减振效果，响应灵敏度较高；且在保证导体块与磁性件在磁场中的相对移动时，导体块与磁性件的相对移动行程可设置较大，能够完全满足高耸结构的大行程减振要求，同时，磁性件对惯性质量件具有吸附力，能够减小惯性质量件与传动支撑组件之间相对滑动的摩擦力，进一步提高该减振器的响应灵敏度。

作为本发明的优选方案，所述传动支撑组件包括第一导轨组件，所述第一导轨组件上设置有用于限制所述惯性质量件移动的弹性复位机构。

作为本发明的优选方案，所述传动支撑组件包括第一导轨组件和第二导轨组件，所述第二导轨组件滑动设置在所述第一导轨组件上，所述第一导轨组件和第二导轨组件的延伸方向沿水平面垂直，所述惯性质量件滑动设置在所述第二导轨组件上。采用双层双向导轨组件组成传动支撑组件，使惯性质量件能够具有两个方向的直线运动，能够实现两个方向上的振动的减振效果。

作为本发明的优选方案，所述第一导轨组件沿延伸方向的两端设置有第一端部连接板，所述第一端部连接板和第二导轨组件之间设置有弹性复位机构。

作为本发明的优选方案，所述第二导轨组件沿延伸方向的两端设置有第二端部连接板，所述第二端部连接板和所述惯性质量件之间设置有弹性复位机构。可根据实际情况，双层双向导轨组件上两弹性复位机构具有不同的恢复力，不仅使惯性质量件能够具有两个方向的直线运动，还能够实现两个方向上不同频率的振动的减振效果。

作为本发明的优选方案，所述弹性复位机构包括若干弹簧，所述弹簧内穿设有导向机构。

作为本发明的优选方案，所述导向机构包括若干直线轴承和若干导向杆，所述直线轴承和所述导向杆间隔排列依次连接。

作为本发明的优选方案，所述惯性质量件包括若干质量块。可根据实际情况，调整质量块的数量，调整该结构减振器的响应灵敏度和减振效果。

作为本发明的优选方案，所述磁性件包括若干磁钢。

作为本发明的优选方案，所述第一导轨组件用于与风机塔筒连接。该结构的减振器应用于风机塔筒整体减振，能够最大化的减小风机振动振幅，有效减小风机自振以及台风等影响对风机本身结构造成的损害，增强风机结构的抗振能力，提高风机的耐疲劳性能和可靠性，且不依靠机械摩擦耗能，没有工作流体也不存在漏液和密封的问题，可靠性高、耐久性好、结构简单、疲劳寿命长，能够完全满足风机塔筒这类不易维护的工作环境，且在采用双层双向轨道组件的情况下，还能够适应于风机塔筒在两个方向的振动频率不一致的实际情况，适应性较好，减振效果较好。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、将由振动引起的惯性质量件与传动支撑组件的相对移动的机械能转化为热能散失，产生一个阻碍导体块和磁性件相对移动的力，实现减振的效果，减振过程无需电源、无摩擦阻尼、无工作流体、故障率较低，可靠性高，耐久性好，维护成本极低；

2、导体块移动较小的位移即可实现减振效果，响应灵敏度较高；

3、在保证导体块与磁性件在磁场中的相对移动时，导体块与磁性件的相对移动行程可设置较大，能够完全满足高耸结构的大行程减振要求；

4、磁性件对惯性质量件具有吸附力，能够减小惯性质量件与传动支撑组件之间相对滑动的摩擦力，进一步提高该减振器的响应灵敏度。

本发明的磁浮滑轨式电涡流调谐质量减振器的具体实施方式的有益效果是：

1、应用于风机塔筒的整体减振，能够最大化的减小风机振动振幅，有效减小风机自振以及台风等影响对风机本身结构造成的损害，增强风机结构的抗振能力，提高风机的耐疲劳性能和可靠性；

2、不依靠机械摩擦耗能，没有工作流体也不存在漏液和密封的问题，可靠性高、耐久性好、结构简单、疲劳寿命长，能够完全满足风机塔筒这类不易维护的工作环境；

3、在采用双层双向轨道组件的情况下，能够适应于风机塔筒在两个方向的振动频率不一致的实际情况，适应性较好，减振效果较好。

附图说明

图1是本发明的磁浮滑轨式电涡流调谐质量减振器的前视图；

图2是图1中M处的局部放大结构示意图；

图3是本发明的磁浮滑轨式电涡流调谐质量减振器的俯视图；

图4图3中N处的局部放大结构示意图；

图5是图3沿A-A剖面的结构示意图；

图6是图3沿B-B剖面的结构示意图。

图标：1-传动支撑组件，11-第一导轨组件，12-第二导轨组件，2-惯性质量件，21-质量块，3-导体块，4-磁性件，41-磁钢，5-支架，6-第一端部连接板，7-第二端部连接板，8-弹性复位机构，81-弹簧，82-导向机构，821-直线轴承，822-导向杆。

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

如图1-6所示，磁浮滑轨式电涡流调谐质量减振器，包括传动支撑组件1、惯性质量件2、阻尼单元和支架5，所述惯性质量件2滑动设置在所述传动支撑组件1上，所述支架5跨设在所述传动支撑组件1上方，所述阻尼单元包括导体块3和磁性件4，所述磁性件4设置在惯性质量件2顶部，所述导体块3设置在所述支架5靠近所述惯性质量件2的一侧表面上，惯性质量件2沿传动支撑组件1滑动时，导体块3切割磁性件4磁场，产生电涡流和阻尼力。

本实施例的磁浮滑轨式涡流调谐质量减振器，使用时，将传动支撑组件1和支架5分别固定在待减振结构件上，当待减振结构件发生振动时，激励会通过传动支撑组件1传递至惯性质量件2，惯性质量件2相对传动支撑组件1移动，带动设置在其顶部的磁性件4运动，与固定在支架5顶侧底面的导体块3产生相对运动，切割磁性件4磁场，产生电涡流，形成热能耗散，并与原磁场相互作用，产生一个阻碍导体块3和磁性件4相对运动的力，减缓振动速度，降低振动位移，避免待减振结构件损伤，整个减振器结构工作过程中，无需电源、无摩擦阻尼、无工作流体、故障率较低，可靠性高，耐久性好，维护成本极低，且响应灵敏度较高，且惯性质量件2与传动支撑组件1沿水平向移动，行程可设置较大，能够完全满足高耸结构的大行程减振要求。

优选的，所述传动支撑组件1包括第一导轨组件11，所述第一导轨组件11上设置有用于限制所述惯性质量件2移动的弹性复位机构8。

具体的，所述第一导轨组件11由H型钢和设置在其上的直线导轨副组成。使通过滑轨结构实现惯性质量件2与传动支撑组件1的相对配合，有利于减小惯性质量件2相对传动支撑组件1运动的摩擦力，进一步提高该减振器的响应灵敏度。

优选的，所述导体块3呈板状结构。

优选的，所述导体块3为铜板，所述质量块21为钢块。

优选的，所述弹性复位机构8包括若干弹簧81，所述弹簧81内穿设有导向机构82。

具体的，所述导向机构82沿直线导轨副延伸方向设置，若干弹簧81排列设置在惯性质量件2沿滑动方向的两侧，一端连接直线导轨副延伸方向两端的板状结构件，一端连接惯性质量件2，在惯性质量件沿直线导轨副移动时，弹簧81产生压缩和拉伸的形变，进行储能和释能过程，使惯性质量件2产生简谐运动，不断的切割磁性件4磁场，产生电涡流和阻尼力，实现较好的减振效果。

优选的，所述导向机构82包括若干直线轴承821和若干导向杆822。

具体的，所述直线轴承821和所述导向杆822间隔排列依次连接，沿直线导轨副延伸方向的每一条所述弹簧81由若干弹簧81节段组成，使通过该导向机构82实现沿直线导轨副延伸方向的较长的弹簧81的分段设置，避免由于单条弹簧81长度过长而引起的弹簧81失稳问题，使该减振器在具有长减振行程的情况下也能够维持减振过程的稳定性，以进一步满足高耸结构的大行程减振要求。

优选的，所述惯性质量件2包括若干质量块21，所述磁性件4包括若干磁钢41。

具体的，所述磁钢41制得超硬度永磁合金，能够持续的提供减振用磁场，使该减振器使用寿命较长，维护成本极低，所述惯性质量件2采用多个质量块21叠加组合而成，可根据实际情况，调整磁钢41和质量块21的数量、质量块21的排列方式，使通过顶部支架5将磁钢41所附着的质量块21吸附起来，减小惯性质量件2压在直线导轨副上的力，进而减小惯性质量件2运动时与直线导轨副之间的摩擦力，进一步提高该减振器的响应灵敏度和减振效果。

实施例2

如图1-6所示，本实施例的磁浮滑轨式涡流调谐质量减振器，结构与实施例1相同，区别在于：所述传动支撑组件1包括第一导轨组件11和第二导轨组件12，所述第二导轨组件12滑动设置在所述第一导轨组件11上，所述第一导轨组件11和第二导轨组件12的延伸方向沿水平面垂直，所述惯性质量件2滑动设置在所述第二导轨组件12上。

本实施例的磁浮滑轨式涡流调谐质量减振器，所述第一导轨组件11由H型钢和设置在其上的直线导轨副组成，所述第二导轨组件12也由H型钢和设置在其上的直线导轨副组成，且两直线导轨副沿平面相互垂直，第二导轨组件12设置在第一导轨组件11上方，形成双层双向导轨组件结构，惯性质量件2滑动设置在第二导轨组件12的直线导轨副上，使惯性质量件2能够具有两个方向的直线运动，带动设置在其上的磁钢41从两个方向上切割磁场，实现两个方向上的减振效果。

具体的，所述惯性质量件2包括由上至下叠放连接的上层质量块、连接型钢和下层质量块，所述连接型钢底部设置有托盘，所述下层质量块设置在所述托盘上，所述连接型钢两端分别与第二导轨组件12的直线导轨副滑动连接，一方面方便惯性质量件2与第二导轨组件12的滑动连接，简化该减振器结构，另一方面使惯性质量件2能够根据实际情况进行质量块21的数量、排列方式的调整，改变该减震器的反应灵敏度和抗振效果，使该减振器能够适应于不同环境的使用，适应性更好，适用范围更广。

优选的，所述第一导轨组件11沿延伸方向的两端设置有第一端部连接板6，所述第一端部连接板6和第二导轨组件12之间设置有弹性复位机构8，所述第二导轨组件12沿延伸方向的两端设置有第二端部连接板7，所述第二端部连接板7和所述惯性质量件2之间设置有弹性复位机构8。

优选的，所述弹性复位机构8包括若干弹簧81，所述弹簧81内穿设有导向机构82。

具体的，所述第一导轨组件11的直线导轨副两端分别设置有第一端部连接板6，所述第二导轨组件12底部螺栓连接板状结构件，使弹性复位机构8的弹簧81和导向机构82一端连接所述第一端部连接板6，一般连接板状结构件，实现在第一端部连接板6和第二导轨组件12之间设置弹性复位机构8的结构，实现对惯性质量件2沿第一导轨组件11的直线导轨副方向的简谐减振运动；所述第二导轨组件12两端分别设置第二端部连接板7，使该层弹性复位机构8的弹簧81和导向机构82一端连接所述第二端部连接板7，另一端连接惯性质量件2，实现对惯性质量件2沿第二导轨组件12的直线导轨副方向的简谐减振运动，可根据实际情况，调整上下两弹性复位机构8的弹簧81具有不同的恢复力，实现对正交方向的不同振动频率的同时减振，减振效果更好。

优选的，为了方便沿第一导轨组件11滑动方向的弹性复位件8与第二导轨组件12的连接，以及为了方便上层弹性复位件8的安装，连接在第二导轨组件12底部的板状结构件优选为倒L型钢板，使该板状结构件一方面完成沿第一导轨组件11延伸方向的弹性复位件8的安装，还能够承载沿第二导轨组件12延伸方向的弹性复位件8，使该减振器结构更简洁，制备方便，减少制备成本。

本实施例以将第一导轨组件11设置在风机发电机组上为例，来说明该实施例减振器的结构、使用方法和使用效果，具体为：所述第一导轨组件11的H型钢与风机发电机组顶部连接，支架5架设在第一导轨组件11上方，由若干质量块21叠加连接组成的双层惯性质量件与第二导轨组件12的直线导轨副滑动连接，惯性质量件2顶部连接多个磁钢41，支架5靠近惯性质量件2的一侧面上连接导体块3，当风机发电机发生振动时，激励会通过第一导轨组件11和第二导轨组件12传递至惯性质量件2，使惯性质量件2随第二导轨组件12一起产生沿第一导轨组件11的直线导轨副方向的运动，也产生沿第二导轨组件12的直线导轨副方向的运动，使导体块3切割磁钢41磁场磁感线，产生电涡流并与原磁场相互作用，产生阻碍导体块3与惯性质量块2相对运动的阻尼力，并产生电涡流散热，将风机震动的机械能转化为热能，同时，配合两个方向上的弹性复位机构8的作用，使惯性质量块2产生谐振，实现风机塔筒在两个方向上的不一致振动频率的同时减振，抗振效果极佳，为风机发电机组提供有力保障，大大降低了风机振动的维修成本费用，减少风机的故障时间，为风力发电生产创造更大的经济效益，可以在海上风力发电机和陆上风力发电机上推广使用。

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.磁浮滑轨式电涡流调谐质量减振器，其特征在于，包括传动支撑组件（1）、惯性质量件（2）、阻尼单元和支架（5），所述惯性质量件（2）滑动设置在所述传动支撑组件（1）上，所述支架（5）跨设在所述传动支撑组件（1）上方，所述阻尼单元包括导体块（3）和磁性件（4），所述磁性件（4）设置在惯性质量件（2）顶部，所述导体块（3）设置在所述支架（5）靠近所述惯性质量件（2）的一侧表面上，惯性质量件（2）沿传动支撑组件（1）滑动时，导体块（3）切割磁性件（4）磁场，产生电涡流和阻尼力。

2.如权利要求1所述的磁浮滑轨式电涡流调谐质量减振器，其特征在于，所述传动支撑组件（1）包括第一导轨组件（11），所述第一导轨组件（11）上设置有用于限制所述惯性质量件（2）移动的弹性复位机构（8）。

3.如权利要求1所述的磁浮滑轨式电涡流调谐质量减振器，其特征在于，所述传动支撑组件（1）包括第一导轨组件（11）和第二导轨组件（12），所述第二导轨组件（12）滑动设置在所述第一导轨组件（11）上，所述第一导轨组件（11）和第二导轨组件（12）的延伸方向沿水平面垂直，所述惯性质量件（2）滑动设置在所述第二导轨组件（12）上。

4.如权利要求3所述的磁浮滑轨式电涡流调谐质量减振器，其特征在于，所述第一导轨组件（11）沿延伸方向的两端设置有第一端部连接板（6），所述第一端部连接板（6）和第二导轨组件（12）之间设置有弹性复位机构（8）。

5.如权利要求4所述的磁浮滑轨式电涡流调谐质量减振器，其特征在于，所述第二导轨组件（12）沿延伸方向的两端设置有第二端部连接板（7），所述第二端部连接板（7）和所述惯性质量件（2）之间设置有弹性复位机构（8）。

6.如权利要求2或5所述的磁浮滑轨式电涡流调谐质量减振器，其特征在于，所述弹性复位机构（8）包括若干弹簧（81），所述弹簧（81）内穿设有导向机构（82）。

7.如权利要求6所述的磁浮滑轨式电涡流调谐质量减振器，其特征在于，所述导向机构（82）包括若干直线轴承（821）和若干导向杆（822）。

8.如权利要求7所述的磁浮滑轨式电涡流调谐质量减振器，其特征在于，所述惯性质量件（2）包括若干质量块（21）。

9.如权利要求8所述的磁浮滑轨式电涡流调谐质量减振器，其特征在于，所述磁性件（4）包括若干磁钢（41）。

10.如权利要求2或9所述的磁浮滑轨式电涡流调谐质量减振器，其特征在于，所述第一导轨组件（11）用于与风机塔筒连接。

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