CN113136973A - 一种水平式电涡流调谐质量阻尼器 - Google Patents

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李子钦
卜义鸣
李健
韩炎涛
徐小洁
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    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
    • E04H9/021—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings

Abstract

一种水平式电涡流调谐质量阻尼器，包括外框体,其特点是，还包括导杆、支承座、弹簧质量组件和可调节电涡流阻尼组件；两根呈水平设置的导杆的两端与外框体的左、右面体固连，弹簧质量组件包括弹簧、质量块和固定螺杆，若干块质量块夹持于支承座之间且固连构成质量块组，套置在导杆上两端的弹簧呈弹性夹持质量块组沿导杆呈水平直线方向随动；可调节电涡流阻尼组件包括永磁体、导体板、导磁板，永磁体的N级和S级交错布置吸附于若干质量块的表面；导磁板和导体板通过调节螺杆与外框体的上、下、前、后面体相连，通过调节螺杆控制导体板相对永磁体的距离从而控制电涡流阻尼的大小。具有结构合理、不漏磁、阻尼系数调整方便且使于装配等优点。

Description

一种水平式电涡流调谐质量阻尼器
技术领域
本发明属于工程结构的振动控制装置领域，具体涉及一种水平式电涡流调谐质量阻尼器。
背景技术
随着科技和城市建设的发展，高层建筑和大跨度的桥梁越来越多，此类建筑的特点是虽然强度和刚度比较容易满足设计的要求，但其自身的振动频率往往比较低。当高层建筑、塔型建筑等在风载荷作用下发生共振产生大幅度的摆动时，给建筑里的办公人员造成严重不舒适感，同时也是会给建筑造成很大的损坏。针对此类问题，工程设计中采用增加调谐质量阻尼器(TUNED MASS DAMPER，简称TMD)来实现减振，它是在主结构上附加一个子结构，其固有频率，接近主结构的固有频率。当主结构振动时，子结构就会产生一个相反的惯性力，使主结构的振动得到衰减。由于其工作原理的特性要求，对TMD自身的参数要求就较高，工程中由于施工和设计往往会存在一些偏差，因此为了获得更宽的减振频率以及更好的耗能，TMD一般都需要配置另外的阻尼单元来进行耗能。
电涡流阻尼产生的基本原理是:当处于磁场中的导体板切割磁力线时会在导体板中产生电涡流,电涡流又会产生与原磁场方向相反的新磁场,从而在原磁场和导体之间形成阻碍二者相对运动的阻尼力,同时导体板的电阻效应将导体板的动能通过电涡流转换为热能耗散出去。如果将导体板与振动结构相连接,就可以产生结构减振与耗能的作用,成为电涡流阻尼器。
现有技术中的电涡流调谐质量阻尼器，如专利申请N103132628B公开的摆式电涡流调谐质量阻尼装置，由于采用柔性吊索带动质量块运动，存在大幅度旋转的现象，使得对质量块的运动稳定难以控制，无法达到阻尼器稳定性与耐久性的要求，因此需要安装限位器和限位阻尼；同时，永磁体只能在质量块底面安装，总体可产生的阻尼较小且不可调节，不能满足实际需求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于，提供一种水平式电涡流调谐质量阻尼器，可调节阻尼大小和频率，解决了现有阻尼器漏磁较多和阻尼系数调整不方便的问题，且生产装配方便。
实现本发明目的采用的技术方案是，一种水平式电涡流调谐质量阻尼器，包括外框体11,其特征是，外框体11为六面体，还包括导杆1、支承座2、弹簧质量组件和可调节电涡流阻尼组件；两根所述导杆1呈水平设置，两根所述导杆1的一端与所述外框体11的左面体固连，其另一端与所述外框体11的右面体固连，
所述弹簧质量组件包括弹簧5、质量块3和固定螺杆8，若干块所述质量块3夹持于支承座2之间且通过螺杆8固连构成质量块组，质量块组套装于两根所述导杆1的中间位置，水平支撑弹性夹持质量块组的弹簧5分别套置在所述导杆1上的两端，套置在所述导杆1上左端弹簧5的固定端与外框体11的左面体固连，套置在所述导杆（1）上右端弹簧5的固定端与外框体11的右面体固连，弹簧5的自由端均与支承座2固连；水平支撑弹性夹持质量块组沿导杆1呈水平直线方向随动；
所述可调节电涡流阻尼组件包括永磁体4、导体板6、导磁板7和调节螺杆9，所述永磁体4的N级和S级交错布置吸附于若干所述质量块3的上、下、前、后表面；在外框体11的上、下、前、后面体上均设置导磁板7和导体板6，所述导磁板7设置在导体板6的下方，导磁板7和导体板6通过调节螺杆9与外框体11的上、下、前、后面体相连，通过调节螺杆9控制导体板6相对永磁体4的距离从而控制电涡流阻尼的大小。
进一步，永磁体4为汝铁硼或铁氧体。
进上步，所述导体板6的材质为铝或铜。
进一步，所述外框体11的两端固定的连接臂10通过其上的销轴孔与受控结构件连接。
本发明的工作原里如下：
将本发明的一种水平式电涡流调谐质量阻尼器通过连接臂与受控结构件连接，当结构件发生水平方向振动，且水平式电涡流调谐质量阻尼器的主振动频率调节至受控结构件振动频率的附近时，受控结构件的振动能量将传递给水平式电涡流调谐质量阻尼器，质量块组开始沿导杆水平直线方向隋动，吸附于质量块的永磁体跟随质量块运动，导体板则做相对于永磁体的切割磁感线的相对运动，根据电磁感应原理，产生电涡流阻尼力，即可消耗振动的能量，最终受控结构件振动的能量将以热能的形式耗散掉，以此达到减振的目的。
本发明的有益效果包括：
1 .可通过调节导体板与永磁体之间的间隙来调节阻尼大小，另外，永磁体和导体板之间存在一定间隔，无摩擦阻尼和磨损，实现刚度与阻尼的分离，耐久性好；
2.质量块的数量可根据需求增减，与弹簧协同作用调节阻尼器频率；
3.永磁体至少为4组，产生电涡流阻尼力效率更高，也可随质量块形状改变而增加组数，导磁板与导体板可随质量块形状改变而增加组数，电涡流阻尼力可根据主体结构减振需求灵活设计，易于改良；
4.结构合理,不漏磁，便于维护和安装。
附图说明
图1为一种水平式电涡流调谐质量阻尼器的结构示意图；
图2为图1中A-A剖面图；
图3为图2中B-B剖面图；
图中：1-导杆，2-支承座，3-质量块，4-永磁体，5-弹簧，6-导体板，7-导磁板，8-螺杆，9-调节螺杆，10-连接臂，11-外框体。
具体实施方式
下面将结合技术方案和具体附图，详细叙述本发明的实施方式。
如图1-图3所示，本发明的一种水平式电涡流调谐质量阻尼器，包括外框体11,外框体11为六面体，还包括导杆1、支承座2、弹簧质量组件和可调节电涡流阻尼组件；两根所述导杆1呈水平设置，两根所述导杆1的一端与所述外框体11的左面体固连，其另一端与所述外框体11的右面体固连。所述外框体11的左面体、右面体固定的连接臂10通过其上的销轴孔与受控结构件连接。所述弹簧质量组件包括弹簧5、质量块3和固定螺杆8，若干块所述质量块3夹持于支承座2之间且通过螺杆8固连构成质量块组，质量块组套装于两根所述导杆1的中间位置，水平支撑弹性夹持质量块组的弹簧5分别套置在所述导杆1上的两端，套置在所述导杆1上左端弹簧5的固定端与外框体11的左面体固连，套置在所述导杆（1）上右端弹簧5的固定端与外框体11的右面体固连，弹簧5的自由端均与支承座2固连；水平支撑弹性夹持质量块组沿导杆1呈水平直线方向随动。所述可调节电涡流阻尼组件包括永磁体4、导体板6、导磁板7和调节螺杆9，所述永磁体4的N级和S级交错布置吸附于若干所述质量块3的上、下、前、后表面；在外框体11的上、下、前、后面体上均设置导磁板7和导体板6，所述导磁板7设置在导体板6的下方，导磁板7和导体板6通过调节螺杆9与外框体11的上、下、前、后面体相连，导体板6、导磁板7通过调节螺杆9与连接螺母的配合调节相对于永磁体4的间距，以实现电涡流阻尼大小的调节。
永磁体4为汝铁硼或铁氧体。所述导体板6的材质为铝或铜。
本实施例采用所述导杆1与外框体11的左、右面体内侧采用焊接固连，外框体11的左、右面体外侧采用焊接与连接臂10的一端固接。
使用时，本发明的一种水平式电涡流调谐质量阻尼器通过连接臂10与受控结构件固连，当结构件发生水平向振动，且水平式电涡流调谐质量阻尼器的主振动频率调节至受控结构件振动频率的附近时，受控结构件的振动能量将传递给水平式电涡流调谐质量阻尼器，质量块3开始沿导杆1水平直线方向隋动，吸附于质量块3的永磁体4跟随质量块3运动，导体板6则做相对于永磁体4的切割磁感线的相对运动，根据电磁感应原理，产生电涡流阻尼力，即可消耗振动的能量，最终受控结构件振动的能量将以热能的形式耗散掉，以此达到减振的目的。
上述实施例仅为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。在不改变本发明基本构思和实质的情况下，任何其它等同技术特征的变换或修改，都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种水平式电涡流调谐质量阻尼器，包括外框体（11）,其特征是，外框体（11）为六面体，还包括导杆（1）、支承座（2）、弹簧质量组件和可调节电涡流阻尼组件；两根所述导杆（1）呈水平设置，两根所述导杆（1）的一端与所述外框体（11）的左面体固连，其另一端与所述外框体（11）的右面体固连，
所述弹簧质量组件包括弹簧（5）、质量块（3）和固定螺杆（8），若干块所述质量块（3）夹持于支承座（2）之间且通过螺杆（8）固连构成质量块组，质量块组套装于两根所述导杆（1）的中间位置，水平支撑弹性夹持质量块组的弹簧（5）分别套置在所述导杆（1）上的两端，套置在所述导杆（1）上左端弹簧（5）的固定端与外框体（11）的左面体固连，套置在所述导杆（1）上右端弹簧（5）的固定端与外框体（11）的右面体固连，弹簧（5）的自由端均与支承座（2）固连；水平支撑弹性夹持质量块组沿导杆（1）呈水平直线方向随动；
所述可调节电涡流阻尼组件包括永磁体（4）、导体板（6）、导磁板（7）和调节螺杆（9），所述永磁体（4）N级和S级交错布置吸附于若干所述质量块（3）的上、下、前、后表面；在外框体（11）的上、下、前、后面体上均设置导磁板（7）和导体板（6），所述导磁板（7）设置在导体板（6）的下方，导磁板（7）和导体板（6）通过调节螺杆（9）与外框体（11）的上、下、前、后面体相连，通过调节螺杆（9）控制导体板（6）相对永磁体（4）的距离从而控制电涡流阻尼的大小。
2.根据权利要求1所述的一种水平式电涡流调谐质量阻尼器，其特征是，永磁体（4）为汝铁硼或铁氧体。
3.根据权利要求1所述的一种水平式电涡流调谐质量阻尼器，其特征是，所述导体板（6）的材质为铝或铜。
4.根据权利要求1所述的一种水平式电涡流调谐质量阻尼器，其特征是，所述外框体(11)的两端固定的连接臂(10)通过其上的销轴孔与受控结构件连接。
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