CN112746688A - 一种齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件及电涡流阻尼墙 - Google Patents

一种齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件及电涡流阻尼墙 Download PDF

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CN112746688A CN202110024369.6A CN202110024369A CN112746688A CN 112746688 A CN112746688 A CN 112746688A CN 202110024369 A CN202110024369 A CN 202110024369A CN 112746688 A CN112746688 A CN 112746688A
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Abstract

本发明涉及建筑领域，特别是一种齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件及电涡流阻尼墙，其中电涡流阻尼组件包括电涡流阻尼部件；齿轮增速机构，所述齿轮增速机构的输出端与所述电涡流阻尼部件的输入端驱动连接；曲柄滑块机构设置于所述齿轮增速机构远离所述电涡流阻尼部件的一侧，所述曲柄滑块机构包括相配合的曲柄和滑块，所述曲柄与所述齿轮增速机构的输入端驱动连接。本申请所述的一种齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件，设置于所述齿轮增速机构远离所述电涡流阻尼部件的一侧，使得在电涡流阻尼部件及齿轮增速机构选型时，不需要考虑曲柄滑块机构所占用的高度空间，只需要考虑上层建筑结构和下层建筑结构之间的距离即可。

Description

一种齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件及电涡流阻尼墙
技术领域
本发明涉及建筑领域，特别是一种齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件及电涡流阻尼墙。
背景技术
风和地震荷载作用下，建筑发生大幅振动，严重影响了建筑的安全与耐久性，需采取措施减小建筑的振(震)动。阻尼墙是一种被动耗能构件，利用结构层间的相对运动，作为墙体安装在建筑层间以增加结构的阻尼实现消能减震。
与其他消能减震装置相比，阻尼墙具有以下优点：
(1)制作安装方便，无需复杂的装置；
(2)墙体面积较大，消耗振动能量较多；
(3)将阻尼墙安装在建筑物的墙体位置，不影响建筑美观和使用功能；
(4)可作为新建建筑的耗能减震构件，同时还能用于建筑加固和震后修复。
目前工程所用阻尼墙多为粘滞阻尼墙，粘滞阻尼在长期使用中往往出现漏液现象，严重影响阻尼墙的使用功能，后期养护、维修费用较高。
针对上述问题，本领域开发出了电涡流阻尼技术，其是一种新型阻尼技术，它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振动能量。电涡流阻尼具有非接触、无机械磨损、维护少、使用寿命长、方便安装调节等优点，因此用于建筑结构消能减震具有广阔的前景。
例如专利(申请号：CN202010732895.3一种电涡流阻尼墙及建筑、申请号：CN202010924094.7一种速度放大组合型阻尼装置及电涡流阻尼墙)其均通过电涡流阻尼+组合放大形式实现多倍的速度放大效应，增加了电涡流阻尼墙的耗能效率。
但是，由于电涡流阻尼墙上下两端的上层建筑结构和下层建筑结构之间的距离具有严格的限制，上层建筑结构和下层建筑结构之间主要为水平相对移动，导致上述专利中的组合形式中，用于将直线运动转化为转动的齿轮齿条需要上下布置，而且由于齿轮齿条的结构尺寸限制，导致齿轮的转动中心的高度位置具有较大的限制，其导致的缺陷主要为：
1、大大限制的速度放大倍数，只能通过增加增速机构级数来增加电涡流阻尼墙的耗能效率，此举会大大增加增速机构的成本，造成电涡流阻尼墙成本的增加；
2、对后续的增大机构或电涡流阻尼装置的布置及选型造成一定影响。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术存在具有电涡流阻尼结构的放大组合型阻尼装置中，齿轮齿条需要上下布置，导致齿轮的转动中心的高度位置具有较大的限制，对后续的电涡流阻尼装置的布置及选型造成一定影响的问题，提供一种齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件及电涡流阻尼墙。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件，包括，
电涡流阻尼部件；
至少一级齿轮增速机构，所述齿轮增速机构的输出端与所述电涡流阻尼部件的输入端驱动连接；
曲柄滑块机构，设置于所述齿轮增速机构远离所述电涡流阻尼部件的一侧，所述曲柄滑块机构包括相配合的曲柄和滑块，所述曲柄与所述齿轮增速机构的输入端驱动连接。
本申请所述的一种齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件，在使用时，其连接于上层建筑结构和下层建筑结构之间；
当建筑发生大幅振动时，上层建筑结构相对下层建筑结构移动，带动滑块往复运动，滑块带动曲柄转动或者摆动，又因为所述曲柄与所述电涡流阻尼部件的输入端驱动连接，使得曲柄转动或者摆动来带动电涡流阻尼部件进行阻尼运动，以实现齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件的基本使用功能。
而曲柄滑块机构设置于所述齿轮增速机构远离所述电涡流阻尼部件的一侧，使得在电涡流阻尼部件及齿轮增速机构选型时，不需要考虑曲柄滑块机构所占用的高度空间，只需要考虑上层建筑结构和下层建筑结构之间的距离即可。
优选地，所述曲柄远离所述滑块的一侧设置有齿部，所述齿部与所述齿轮增速机构的输入端驱动连接。
优选地，所述齿轮增速机构的输入端设置有第二输入齿轮，所述齿部与所述第二输入齿轮相啮合，所述齿部的角速度小于所述第二输入齿轮的角速度。
所述第二输入齿轮与所述齿部相啮合，且所述齿部的角速度小于所述第二输入齿轮的角速度，来实现多倍的速度放大效应，增加了电涡流阻尼墙的耗能效率，使得在齿轮增速机构相同的情况下，本申请所述的一种齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件中通过齿部和第二输入齿轮相啮合的配合运动本身具有增速功能，其相比现有的在同等情况(相同齿轮增速机构)下的齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件来说，能实现更多倍的速度放大效应，大大增加了电涡流阻尼墙的耗能效率。
优选地，所述电涡流阻尼部件的输入端设置有第一输入齿轮，所述齿轮增速机构的输出端与所述第一输入齿轮驱动连接
优选地，所述滑块横向滑动设置，使得滑块和曲柄横向设置，其布置方式更优。
本申请中所述的横向为水平方向或接近水平的方向。
优选地，所述齿轮增速机构的输出端设置有输出齿轮，所述第二输入齿轮能够带动所述输出齿轮转动；
所述电涡流阻尼部件的输入端设置有第一输入齿轮，所述输出齿轮与所述第一输入齿轮相啮合，所述输出齿轮的角速度小于所述第一输入齿轮的角速度。
优选地，所述电涡流阻尼部件包括与所述第一输入齿轮同轴一起转动设置的第三转动轴，还包括与所述第三转动轴一起转动连接的环形导体板，所述环形导体板外侧套设有永磁体背铁，所述永磁体背铁能够沿所述第三转动轴的周向与所述环形导体板相对转动配合，所述永磁体背铁内壁设置有至少两个永磁体，其中至少两个所述永磁体沿所述永磁体背铁内壁周向间隔布置。
第一输入齿轮带动第三转动轴转动，第三转动轴带动环形导体板相对永磁体背铁转动，以切割由永磁体产生的磁感线，然后在环形导体板产生电涡流，之后电能转化为热能耗散，以实现阻尼的目的。
优选地，所述曲柄绕第一转动轴摆动，所述第二输入齿轮绕第二转动轴转动，所述第一输入齿轮绕第三转动轴转动，所述第二转动轴位于所述第一转动轴和所述第三转动轴之间。
本申请还公开了一种电涡流阻尼墙，包括沿水平方向相对滑动配合的上层建筑结构和下层建筑结构，还包括箱体和如本申请所述的一种齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件，所述滑块与所述上层建筑结构相连接，所述下层建筑结构与所述箱体相连接，所述齿轮增速机构设置于所述箱体内。
本申请所述的一种具有本申请所述齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件的电涡流阻尼墙，以电涡流组件和传动机构为主要结构，极少或不会发生漏油现象，后期维护费用低，耐久性好，而且齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件仅产生阻尼，使得本发明的齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件也能适用于不可增加结构刚度的情况；整体结构紧凑，实现多倍的速度放大效应，增加了消能减振(震)装置的耗能效率，且不会显著增加速度放大装置的安装空间，不会影响建筑的美观和使用功能；使用齿轮传动的齿轮增速机构伴随惯质(也称为表观质量或者惯性质量)的产生，为惯性力-阻尼力-弹性力的组合新型减振(震)应用提供了措施。
优选地，所述电涡流阻尼部件与所述箱体相连接；
和/或；
所述曲柄滑块机构与所述箱体相连接。
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、本申请所述的一种齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件，曲柄滑块机构设置于所述齿轮增速机构远离所述电涡流阻尼部件的一侧，使得在电涡流阻尼部件及齿轮增速机构选型时，不需要考虑曲柄滑块机构所占用的高度空间，只需要考虑上层建筑结构和下层建筑结构之间的距离即可。
2、本申请所述的一种齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件，所述第二输入齿轮与所述齿部相啮合，且所述齿部的角速度小于所述第二输入齿轮的角速度，来实现多倍的速度放大效应，增加了电涡流阻尼墙的耗能效率，使得在齿轮增速机构相同的情况下，本申请所述的一种齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件中通过齿部和第二输入齿轮相啮合的配合运动本身具有增速功能，其相比现有的在同等情况(相同齿轮增速机构)下的齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件来说，能实现更多倍的速度放大效应，大大增加了电涡流阻尼墙的耗能效率。
3、本申请所述的一种具有本申请所述齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件的电涡流阻尼墙，齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件以电涡流组件和传动机构为主要结构，极少或不会发生漏油现象，后期维护费用低，耐久性好，而且齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件仅产生阻尼，使得本发明的齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件也能适用于不可增加结构刚度的情况；整体结构紧凑，实现多倍的速度放大效应，增加了消能减振(震)装置的耗能效率，且不会显著增加速度放大装置的安装空间，不会影响建筑的美观和使用功能；使用齿轮传动的齿轮增速机构伴随惯质(也称为表观质量或者惯性质量)的产生，为惯性力-阻尼力-弹性力的组合新型减振(震)应用提供了措施。
附图说明
图1是本发明的一种齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件的结构示意图。
图2是本发明的一种电涡流阻尼墙的结构示意图。
图3是本发明的一种电涡流阻尼部件结构示意图。
图标：1-上层建筑结构；2-下层建筑结构；3-滑块，4-连接座，5-第一连杆轴，6-连杆，7-第二连杆轴，8-曲柄，81-齿部，9-第一转动轴，10-第二输入齿轮，11-第二转动轴，12-输出齿轮，13-第一输入齿轮；14-第三转动轴；15-电涡流阻尼部件；16-曲柄滑块机构；17-环形导体板；18-永磁体；19-永磁体背铁；20-导体板背铁；21-齿轮增速机构；22-箱体。
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1-3所示，本实施例所述的一种电涡流阻尼墙，包括沿水平方向相对滑动配合的上层建筑结构1和下层建筑结构2，还包括箱体22和齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件，其中，
齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件包括：
电涡流阻尼部件15；
至少一级齿轮增速机构21，所述齿轮增速机构21的输出端与所述电涡流阻尼部件15的输入端驱动连接；
曲柄滑块机构16，设置于所述齿轮增速机构21远离所述电涡流阻尼部件15的一侧，所述曲柄滑块机构16包括相配合的曲柄8和滑块3，所述曲柄8与所述齿轮增速机构21的输入端驱动连接。
滑块3可以水平滑动，也可以竖向滑动，其滑动方向与水平的夹角不受限定。
曲柄8可以是转动设置，也可以是摆动设置。
所述齿轮增速机构21设置于所述箱体22内。
进一步地，所述电涡流阻尼部件15与所述箱体22相连接；
更进一步，所述曲柄滑块机构16与所述箱体22相连接。
即电涡流阻尼部件15、曲柄滑块机构16和齿轮增速机构21均设置于箱体22内。
本申请中所述的横向为水平方向或接近水平的方向，其与上层建筑结构相对下层建筑结构的移动方向一致。
具体地，所述曲柄滑块机构16包括滑块3和曲柄8，曲柄8呈扇形状，曲柄8绕第一转动轴9摆动或转动，滑块3靠近曲柄8的一端连接有导杆连接座4，导杆连接座4与连杆6的一端通过第一连杆轴5相铰接，连杆6的另一端通过第二连杆轴7与曲柄8相铰接，第二连杆轴7相对于第一转动轴9偏心设置，曲柄8远离所述滑块3的一侧设置有齿部81，齿部81呈半圆状，其圆形与第一转动轴9同轴，所述齿部81与所述电涡流阻尼部件15的输入端驱动连接，所述曲柄滑块机构16优选偏置曲柄滑块机构16。
所述电涡流阻尼部件15的输入端设置有第一输入齿轮13，所述齿部81与所述第一输入齿轮13驱动连接，所述齿部81的角速度小于所述第一输入齿轮13的角速度，所述第一输入齿轮13绕第三转动轴14转动，所述第三转动轴14一起转动连接有导体板背铁20，导体板背铁20的外侧套设连接有环形导体板17，使得环形导体板17与所述第三转动轴14同轴设置，且一起转动连接，所述环形导体板17外侧套设有永磁体背铁19，所述永磁体背铁19能够沿所述第三转动轴14的周向与所述环形导体板17相对转动配合，所述永磁体背铁19内壁设置有至少两个永磁体18，其中至少两个所述永磁体18沿所述永磁体背铁19内壁周向间隔布置。第一输入齿轮13带动第三转动轴14转动，第三转动轴14带动环形导体板17相对永磁体背铁19转动，以切割由永磁体18产生的磁感线，然后在环形导体板17产生电涡流，之后电能转化为热能耗散，以实现阻尼的目的，所述永磁体18一般成对设置。
所述曲柄8与所述齿轮增速机构21的输入端驱动连接，所述齿轮增速机构21的输出端与所述电涡流阻尼部件15的输入端驱动连接。
具体地，所述齿轮增速机构21包括第二输入齿轮10和输出齿轮12，所述第二输入齿轮10能够带动所述输出齿轮12转动；
所述第二输入齿轮10与所述齿部81相啮合，且所述齿部81的角速度小于所述第二输入齿轮10的角速度；
所述输出齿轮12与所述第一输入齿轮13相啮合，且所述第二输入齿轮10的半径小于所述输出齿轮12的半径。
所述第二输入齿轮10和所述输出齿轮12同轴一起转动设置。
所述第二输入齿轮10绕第二转动轴11转动，
所述第二转动轴位于所述第一转动轴和所述第三转动轴之间。
进一步，所述第一转动轴9、所述第二转动轴11和所述第三转动轴14沿横向布置或竖向布置，能够使齿轮增速机构21和电涡流阻尼部件15之间的选型不受竖向空间的干涉。
所述滑块3与所述上层建筑结构1相连接，所述下层建筑结构2与箱体22相连接。
所述第一转动轴9、所述第二转动轴11和所述第三转动轴14均布置在箱体22上。
本实施例的有益效果：
本申请所述的一种齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件及电涡流阻尼墙，当建筑发生大幅振动时，上层建筑结构1相对下层建筑结构2移动，带动滑块3往复运动，滑块3带动曲柄8转动或者摆动，又因为所述曲柄8与所述电涡流阻尼部件15的输入端驱动连接，使得曲柄8转动或者摆动来带动电涡流阻尼部件15进行阻尼运动，以实现齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件的基本使用功能。
而曲柄滑块机构16设置于所述齿轮增速机构21远离所述电涡流阻尼部件15的一侧，使得在电涡流阻尼部件15及选型时，不需要考虑曲柄滑块机构16所占用的高度空间，只需要考虑上层建筑结构和下层建筑结构之间的距离即可。
本申请所述的一种具有本申请所述的齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件的电涡流阻尼墙，电涡流阻尼墙以电涡流组件、曲柄滑块和齿轮增速机构为主要结构，极少或不会发生漏油现象，后期维护费用低，耐久性好，而且电涡流阻尼墙齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件仅产生阻尼，使得本发明的电涡流阻尼墙也能适用于不可增加结构刚度的情况；整体结构紧凑，实现多倍的速度放大效应，增加了消能减振(震)装置的耗能效率，且不会显著增加速度放大装置的安装空间，不会影响建筑的美观和使用功能；使用齿轮传动的齿轮增速机构伴随惯质(也称为表观质量或者惯性质量)的产生，为惯性力-阻尼力-弹性力的组合新型减振(震)应用提供了措施。
所述第二输入齿轮10与所述齿部81相啮合，且所述齿部81的角速度小于所述第二输入齿轮10的角速度，来实现多倍的速度放大效应，增加了电涡流阻尼墙的耗能效率，使得在齿轮增速机构21相同的情况下，本申请所述的一种齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件中通过齿部81和第二输入齿轮10相啮合的配合运动本身具有增速功能，其相比现有的在同等情况(相同齿轮增速机构)下的齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件来说，能实现更多倍的速度放大效应，大大增加了电涡流阻尼墙的耗能效率。
同时，在本领域技术人员的常规印象中，曲柄滑块机构16均以曲柄8为驱动端来带动滑块3往复滑动，而本申请恰恰相反，利用滑块3往复滑动来带动曲柄8转动或摆动，来达到意向不到的节约成本，增加放大倍数的效果，在实际实验过程中，与现有的CN202010732895.3一种电涡流阻尼墙及建筑、CN202010924094.7一种速度放大组合型阻尼装置及电涡流阻尼墙相比，在同成本，相同规格电涡流阻尼部件15及相同齿轮增速机构18增速倍数的情况下，现有的在放大倍数16倍-18倍，本申请的齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件能够达到50-70倍，使得本申请的齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件能达到现有技术的3到4倍的效果。
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)

1.一种齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件，其特征在于，包括，
电涡流阻尼部件(15)；
至少一级齿轮增速机构(21)，所述齿轮增速机构(21)的输出端与所述电涡流阻尼部件(15)的输入端驱动连接；
曲柄滑块机构(16)，设置于所述齿轮增速机构(21)远离所述电涡流阻尼部件(15)的一侧，所述曲柄滑块机构(16)包括相配合的曲柄(8)和滑块(3)，所述曲柄(8)与所述齿轮增速机构(21)的输入端驱动连接。
2.根据权利要求1所述的一种齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件，其特征在于，所述曲柄(8)远离所述滑块(3)的一侧设置有齿部(81)，所述齿部(81)与所述齿轮增速机构(21)的输入端驱动连接。
3.根据权利要求2所述的一种齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件，其特征在于，所述齿轮增速机构(21)的输入端设置有第二输入齿轮(10)，所述齿部(81)与所述第二输入齿轮(10)相啮合，所述齿部(81)的角速度小于所述第二输入齿轮(10)的角速度。
4.根据权利要求3所述的一种齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件，其特征在于，所述滑块(3)横向滑动设置。
5.根据权利要求3所述的一种齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件，其特征在于，所述齿轮增速机构(21)的输出端设置有输出齿轮(12)，所述第二输入齿轮(10)能够带动所述输出齿轮(12)转动；
所述电涡流阻尼部件(15)的输入端设置有第一输入齿轮(13)，所述输出齿轮(12)与所述第一输入齿轮(13)相啮合，所述输出齿轮(12)的角速度小于所述第一输入齿轮(13)的角速度。
6.根据权利要求5所述的一种齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件，其特征在于，所述电涡流阻尼部件(15)包括与所述第一输入齿轮(13)同轴一起转动设置的第三转动轴(14)，还包括与所述第三转动轴(14)一起转动连接的环形导体板(17)，所述环形导体板(17)外侧套设有永磁体背铁(19)，所述永磁体背铁(19)能够沿所述第三转动轴(14)的周向与所述环形导体板(17)相对转动配合，所述永磁体背铁(19)内壁设置有至少两个永磁体(18)，其中至少两个所述永磁体(18)沿所述永磁体背铁(19)内壁周向间隔布置。
7.根据权利要求6所述的一种齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件，其特征在于，所述曲柄(8)绕第一转动轴(9)摆动，所述第二输入齿轮(10)绕所述第二转动轴(11)转动，所述第一输入齿轮(13)绕第三转动轴(14)转动，所述第二转动轴(11)位于所述第一转动轴(9)和所述第三转动轴(14)之间。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件，其特征在于，所述曲柄滑块机构(16)为偏置曲柄滑块机构(16)。
9.一种电涡流阻尼墙，包括沿水平方向相对滑动配合的上层建筑结构(1)和下层建筑结构(2)，其特征在于，还包括箱体(22)和如权利要求1-8任意一项所述的一种齿轮与曲柄滑块配合式速度放大组件，所述滑块(3)与所述上层建筑结构(1)相连接，所述下层建筑结构(2)与所述箱体(22)相连接，所述齿轮增速机构(21)设置于所述箱体(22)内。
10.根据权利要求9所述的一种电涡流阻尼墙，其特征在于，所述电涡流阻尼部件(15)与所述箱体(22)相连接；
和/或；
所述曲柄滑块机构(16)与所述箱体(22)相连接。
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