CN114293673B - 一种多向减振耗能装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多向减振耗能装置，包括壳体、与壳体1内左端的上下侧壁铰接的左菱形件、与左菱形件右端铰接的水平放置且开口朝右U型的左推拉杆；与壳体内右端的上下侧壁铰接的右菱形件、与右菱形件左端铰接的水平放置且开口朝左U型的右推拉杆、设在左、右推拉杆之间的磁流变耗能组件；左、右推拉杆的上、下臂自由端侧壁上设有直齿，壳体内上、下侧壁设有与上、下臂的直齿啮合的飞轮，每个飞轮轴上设有第一皮带轮；磁流变耗能组件包含四个第一液体储存容器，每个第一液体储存容器中设有啮合的主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮轴伸出第一液体储存容器连接有第二皮带轮，第一皮带轮和第二皮带轮上设有皮带，每个第一液体储存容器中填充有磁流变液。

Description

一种多向减振耗能装置

技术领域

本发明涉及工程结构减振减灾领域，具体涉及一种多向减振耗能装置。

背景技术

随着经济发展和城市化进程加速，工程结构朝着高度更高、跨度更大、结构形式更复杂的方向发展。然而，地震、强风、海啸等自然灾害会引起这些结构较大的多向振动，严重影响结构的安全性和舒适度要求。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供一种多向减振耗能装置，该多向减振耗能装置通过对工程结构的多向振动耗能作用，将自然灾害引起工程结构较大的多向振动进行多种能量消耗，发挥高效减振作用，有效解决自然灾害对工程结构产生的不利振动等问题，保证了工程结构的安全，且该装置制作成本低廉，结构简单，易于制作，有利于工厂批量生产。

为实现上述目的，提供了如下技术方案：

一种多向减振耗能装置，其特征在于，包括可变形的壳体、与所述壳体内左端的上下侧壁铰接的竖向设置的左菱形件、与所述左菱形件的右端铰接的水平放置且开口朝右的U型的左推拉杆；与所述壳体内右端的上下侧壁铰接的竖向设置的右菱形件、与所述右菱形件的左端铰接的水平放置且开口朝左的U型的右推拉杆、设置在所述左推拉杆和所述右推拉杆之间的磁流变耗能组件；

所述左推拉杆包含左连接杆，所述左连接杆的两个端部连接有上臂和下臂；所述右推拉杆包含右连接杆，所述右连接杆的两个端部连接有上臂和下臂；每个所述上臂和每个所述下臂自由端的侧壁上设有直齿；所述壳体内的上侧壁的左右两侧设有与每个所述上臂的直齿啮合的飞轮，所述壳体内的下侧壁的左右两侧设有与每个所述下臂的直齿啮合的飞轮，每个所述飞轮的轴上设有第一皮带轮；

所述左菱形件的连接杆首尾铰接，所述左菱形件的左端与所述壳体内左侧壁铰接，所述左菱形件的右端与所述左连接杆的中间铰接；所述右菱形件的连接杆首尾铰接，所述右菱形件的右端与所述壳体内右侧壁铰接，所述右菱形件的左端与所述右连接杆的中间铰接；

所述磁流变耗能组件包含四个第一液体储存容器，所述壳体内上侧壁的左右两侧分别设有一个第一液体储存容器、所述壳体内下侧壁左右两侧分别设有一个第一液体储存容器，每个所述第一液体储存容器中设有啮合的主动齿轮9和从动齿轮，所述主动齿轮的轴伸出所述第一液体储存容器连接有第二皮带轮，上侧壁左侧的所述第一皮带轮和所述第二皮带轮上设有皮带，下侧壁左侧的所述第一皮带轮和所述第二皮带轮上设有皮带，上侧壁右侧的第一皮带轮和所述第二皮带轮上设有皮带，下侧壁右侧的第一皮带轮和所述第二皮带轮上设有皮带，每个所述第一液体储存容器中填充有磁流变液。

进一步的，所述磁流变耗能组件还包含四个磁致活塞杆、一个第二液体储存容器；所述第一液体储存容器设有与其内腔连通的缸筒，每个所述上臂和每个所述下臂自由端分别连接一个所述磁致活塞杆，每个所述磁致活塞杆的另一端伸入每个所述缸筒的自由端内，每个所述第一液体储存容器通过螺旋细空心管与所述第二液体储存容器连通，所述第二液体储存器内填充有磁流变液。

更进一步的，所述磁致活塞杆外侧壁上绕有感应线圈，所述磁致活塞杆变形时所述感应线圈中产生感应电流而形成磁场。

进一步的，还包含两个永磁铁，两个所述永磁铁设置在所述壳体内的左侧壁和右侧壁上，两个所述永磁体的相对面的磁极互为相反，所述磁流变耗能组件置于两个所述永磁铁形成的磁场中。

进一步的，所述飞轮内部中空，所述飞轮内腔填充有半腔的颗粒。

进一步的，所述左菱形件和所述右菱形件的连接杆的材料是记忆合金材料。

进一步的，所述壳体的材料为橡胶材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)可以在不影响建筑外观和功能的前提下达到较好的减振效果。

(2)可以在基本不改变结构物理质量的前提下实现惯性特征的调整。

(3)具有较好的耗能能力。

(4)具有良好复位能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明多向减振耗能装置一种实施例的去掉部分壳体的立体结构示意图；

图2为本发明多向减振耗能装置一种实施例的主视剖面图。

在以上图中：1壳体；2左菱形件；3右菱形件；4左连接杆；5上臂；6下臂；7右连接杆；8飞轮；9主动齿轮；10从动齿轮；11皮带；12磁流变液；13磁致活塞杆；14第一液体储存容器；15第二液体储存容器；16缸筒；17螺旋细空心管；18永磁铁。

具体实施方式

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

参考图1和图2，一种多向减振耗能装置，包括可变形的壳体1、与壳体内左端的上下侧壁铰接的竖向设置的左菱形件2、与左菱形件2的右端铰接的水平放置且开口朝右的U型的左推拉杆；与壳体1内右端的上下侧壁铰接的竖向设置的右菱形件3、与右菱形件3的左端铰接的水平放置且开口朝左的U型的右推拉杆、设置在左推拉杆和右推拉杆之间的磁流变耗能组件；

左推拉杆包含左连接杆4，左连接杆4的两个端部连接有上臂5和下臂6；右推拉杆包含右连接杆7，右连接杆7的两个端部连接有上臂5和下臂6；每个上臂5和每个下臂6自由端的侧壁上设有直齿；壳体1内的上侧壁的左右两侧设有与每个上臂5的直齿啮合的飞轮8，壳体1内的下侧壁的左右两侧设有与每个下臂6的直齿啮合的飞轮8，每个飞轮8的轴上设有第一皮带轮；

左菱形件2的连接杆首尾铰接，左菱形件2的左端与壳体1内左侧壁铰接，左菱形件2的右端与左连接杆4的中间铰接；右菱形件3的连接杆首尾铰接，右菱形件3的右端与壳体1内右侧壁铰接，右菱形件3的左端与右连接杆7的中间铰接；

磁流变耗能组件包含四个第一液体储存容器14，壳体1内上侧壁的左右两侧分别设有一个第一液体储存容器14、壳体1内下侧壁左右两侧分别设有一个第一液体储存容器14，每个第一液体储存容器14中设有啮合的主动齿轮9和从动齿轮10，主动齿轮9的轴伸出第一液体储存容器14连接有第二皮带轮，上侧壁左侧的第一皮带轮和第二皮带轮上设有皮带11，下侧壁左侧的第一皮带轮和第二皮带轮上设有皮带11，上侧壁右侧的第一皮带轮和第二皮带轮上设有皮带11，下侧壁右侧的第一皮带轮和第二皮带轮上设有皮带11，每个第一液体储存容器14中填充有磁流变液12。

可变形的壳体1能随压力的方向变形，壳体1受到上下压力时，左菱形件2和右菱形件3首尾铰接，与壳体1内上下侧壁铰接的左菱形件2和右菱形件3上端部和下端部靠近，左菱形件2和右菱形件3的左端部和右端部远离，与左菱形件2右端部连接的左推拉杆向右移动，与右菱形件3的左端部连接的右推拉杆向左移动，左推拉杆的上臂5和下臂6的直齿啮合的每个飞轮8转动，右推拉杆的上臂5和下臂6的直齿啮合的每个飞轮8转动。每个飞轮8转动带动同轴的第一皮带轮转动，套在同一皮带11内的第一皮带轮带动第二皮带轮转动，第二皮带轮带动同轴的主动齿轮9转动，主动齿轮9带动与其啮合的从动齿轮10转动，主动齿轮9和从动齿轮10的转动搅动磁流变液12流动。

壳体1受到左右压力时，左菱形件2和右菱形件3首尾铰接，与壳体1内上下侧壁铰接的左菱形件2和右菱形件3上端部和下端部远离，左菱形件2和右菱形件3的左端部和右端部靠近，与左菱形件2右端部连接的左推拉杆向左移动，与右菱形件3的左端部连接的右推拉杆向右移动，左推拉杆的上臂5和下臂6的直齿啮合的每个飞轮8转动，右推拉杆的上臂5和下臂6的直齿啮合的每个飞轮8转动。飞轮8转动带动同轴的第一皮带轮转动，套在同一皮带11内的第一皮带轮带动第二皮带轮转动，第二皮带轮带动同轴的主动齿轮9转动，主动齿轮9带动与其啮合的从动齿轮10转动，主动齿轮9和从动齿轮10的转动搅动磁流变液12流动。

磁流变耗能组件还包含四个磁致活塞杆13、一个第二液体储存容器15；第一液体储存容器14设有与其内腔连通的缸筒16，每个上臂5和每个下臂6自由端分别连接一个磁致活塞杆13，每个磁致活塞杆13的另一端伸入每个缸筒16的自由端内，每个第一液体储存容器14通过螺旋细空心管17与第二液体储存容器15连通，第二液体储存器15内填充有磁流变液12。

磁致活塞杆13外侧壁上绕有感应线圈，磁致活塞杆13变形时感应线圈中产生感应电流而形成磁场。

左推拉杆的上臂5和下臂6推动与其连接的每个磁致活塞杆13向右移动，磁致活塞杆13受到推力在其所在的缸筒16中向右移动；右推拉杆的上臂5和下臂6推动与其连接的每个磁致活塞杆13向左移动，磁致活塞杆13受到推力在其所在的缸筒16中向左移动；磁致活塞杆13推动其所在缸筒16内的磁流变液12流入与缸筒16连通的第一液体储存容器14中，第一液体储存容器14中的磁流变液12流入第二液体储存容器15中，磁致活塞杆13受到推力和磁流变液12的反推力的作用下变形，磁致活塞杆13材料内部磁通密度相应地发生变化，磁致活塞杆13上的感应线圈11中产生感应电流，机械能转换成电能，磁流变液12变粘稠，反推力增大；左推拉杆的上臂5和下臂6拉动与其连接的每个磁致活塞杆13向左移动，磁致活塞杆13受到拉力在其所在的缸筒16中向左移动，右推拉杆的上臂5和下臂6拉动与其连接的每个磁致活塞杆13向右移动，磁致活塞杆13受到拉力在其所在的缸筒16中向右移动，磁致活塞杆13被拉动使得与缸筒16连通的第一液体储存容器14中磁流变液12吸入其所在缸筒16内，第二液体储存容器15中的磁流变液12吸入第一液体储存容器14中，磁致活塞杆13受到拉力和磁流变液12的反拉力的作用下变形，磁致活塞杆13材料内部磁通密度相应地发生变化，磁致活塞杆13上的感应线圈11中产生感应电流，机械能转换成电能，磁流变液12变粘稠，反拉力增大。

每个第一液体储存容器14通过螺旋细空心管17与第二液体储存容器15连通，螺旋细空心管17采用螺旋式可以节省空间，螺旋细空心管17的管道足够细是利用液体的张力保证磁流变液12不会随意流动，在仅受张力时，大气压强的作用，磁流变液12在封闭的第一液体储存容器14和第二液体储存容器15中可以被抽出或挤入，但不会随意流动。

还包含两个永磁铁18，两个永磁铁18设置在壳体1内的左侧壁和右侧壁上，两个永磁体18的相对面的磁极互为相反，磁流变耗能组件置于两个永磁铁18形成的磁场中。

两个永磁铁18之间形成磁场，位于磁场内的磁流变耗能组件的磁流变液12在磁场的作用下变的更加粘稠。

飞轮8内部中空，飞轮8内腔填充有半腔的颗粒。

飞轮8内部的颗粒填充有半腔，飞轮8转动，颗粒在飞轮8内腔内运动。

左菱形件2和右菱形件3的连接杆的材料是记忆合金材料。

记忆合金材质可以确保每次工作结束后，都可以使多向减振耗能装置恢复原来状态。

壳体1的材料为橡胶材料。

橡胶材料能够在受到挤压产生变形，保证左菱形件2和右菱形件3的上端部和下端部远离和靠近，左菱形件2和右菱形件3的左端部和右端部靠近和远离。

本实施例的工作原理：上下振动时，壳体1的上下侧壁靠近，左菱形件2和右菱形件3的上端部和下端部靠近，左菱形件2和右菱形件3的左端部和右端部远离，左菱形件2的右端部推动左推拉杆右移，左推拉杆的上臂5和下臂6向右移动，左推拉杆的上臂5和下臂6推动与其连接的磁致活塞杆13在缸筒16内向右移动，左侧缸筒16内的磁流变液12受到挤压流入与其连接的第一液体储存容器14中，第一液体储存容器14中的磁流变液12流入第二液体储存容器15中，磁致活塞杆13受到推力和磁流变液12的反推力的作用下变形，磁致活塞杆13材料内部磁通密度相应地发生变化，磁致活塞杆13上的感应线圈11中产生感应电流，机械能转换成电能，磁流变液12变粘稠，反推力增大，消耗能量，左推拉杆的上臂5和下臂6的直齿直线运动带动与其啮合的飞轮8转动，飞轮8带动与其同轴的第一皮带轮转动，套在同一皮带11内的第一皮带轮带动第二皮带轮转动，第二皮带轮带动与其同轴的主动齿轮9转动，主动齿轮9带动与其啮合的从动齿轮10转动，主动齿轮9和从动齿轮10的转动搅动其所在的第一液体储存容器14中的磁流变液12流动，磁流变液12的粘稠而流动性降低，主动齿轮9和从动齿轮10转动阻力增加，消耗能量；右推拉杆的上臂5和下臂6向左移动，右推拉杆的上臂5和下臂6推动与其连接的磁致活塞杆13在缸筒16内向左移动，缸筒16的磁流变液12流入与其连接的第一液体储存容器14中，第一液体储存容器14中的磁流变液12流入第二液体储存容器15中，磁致活塞杆13受到推力和磁流变液12的反推力的作用下变形，磁致活塞杆13材料内部磁通密度相应地发生变化，磁致活塞杆13上的感应线圈11中产生感应电流，机械能转换成电能，磁流变液12变粘稠，反推力增大，消耗能量，右推拉杆的上臂5和下臂6的直齿直线运动带动与其啮合的飞轮8转动，飞轮8带动与其同轴的第一皮带轮转动，套在同一皮带11内的第一皮带轮带动第二皮带轮转动，第二皮带轮带动与其同轴的主动齿轮9转动，主动齿轮9带动与其啮合的从动齿轮10转动，主动齿轮9和从动齿轮10转动搅动其所在的第一液体储存容器14中的磁流变液12流动，磁流变液12的粘稠而流动性降低，主动齿轮9和从动齿轮10转动阻力增加，消耗能量；飞轮8转动，飞轮8内腔的颗粒运动消耗能量。

左右振动时，壳体1的左右侧壁靠近，左菱形件2和右菱形件3的上端部和下端部远离，左菱形件2和右菱形件3的左端部和右端部靠近，左菱形件2的右端部拉动左推拉杆左移，左推拉杆的上臂5和下臂6拉动磁致活塞杆13在缸筒16向左运动，第一液体储存容器14中磁流变液12吸入缸筒16内，第二液体储存容器15中的磁流变液12吸入第一液体储存容器14中，磁致活塞杆13受到拉力和磁流变液12的反拉力的作用下变形，磁致活塞杆13材料内部磁通密度相应地发生变化，磁致活塞杆13上的感应线圈11中产生感应电流，机械能转换成电能，磁流变液12变粘稠，反拉力增大，消耗能量；左推拉杆的上臂5和下臂6的直齿直线运动带动与其啮合的飞轮8转动，飞轮8带动与其同轴的第一皮带轮转动，套在同一皮带11内的第一皮带轮带动第二皮带轮转动，第二皮带轮带动与其同轴的主动齿轮9转动，主动齿轮9带动与其啮合的从动齿轮10转动，主动齿轮9和从动齿轮10转动搅动其所在的第一液体储存容器14中的磁流变液12流动，磁流变液12的粘稠而流动性降低，主动齿轮9和从动齿轮10转动阻力增加，消耗能量；右推拉杆的上臂5和下臂6向右移动，拉动磁致活塞杆13向左运动，第二液体储存容器15中的磁流变液12吸入第一液体储存容器14中，磁致活塞杆13受到拉力和磁流变液12的反拉力的作用下变形，磁致活塞杆13材料内部磁通密度相应地发生变化，磁致活塞杆13上的感应线圈11中产生感应电流，机械能转换成电能，磁流变液12变粘稠，反拉力增大，消耗能量；右推拉杆的上臂5和下臂6的直齿直线运动带动与其啮合的飞轮8转动，飞轮8带动与其同轴的第一皮带轮转动，套在同一皮带11内的第一皮带轮带动第二皮带轮转动，第二皮带轮带动与其同轴的主动齿轮9转动，主动齿轮9带动与其啮合的从动齿轮10转动，主动齿轮9和从动齿轮10转动搅动其所在的第一液体储存容器14中的磁流变液12流动，磁磁流变液12的粘稠而流动性降低，主动齿轮9和从动齿轮10转动阻力增加，消耗能量。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种多向减振耗能装置，其特征在于，包括可变形的壳体(1)、与所述壳体(1)内左端的上下侧壁铰接的竖向设置的左菱形件(2)、与所述左菱形件(2)的右端铰接的水平放置且开口朝右的U型的左推拉杆；与所述壳体(1)内右端的上下侧壁铰接的竖向设置的右菱形件(3)、与所述右菱形件(3)的左端铰接的水平放置且开口朝左的U型的右推拉杆、设置在所述左推拉杆和所述右推拉杆之间的磁流变耗能组件；

所述左推拉杆包含左连接杆(4)，所述左连接杆(4)的两个端部连接有上臂(5)和下臂(6)；所述右推拉杆包含右连接杆(7)，所述右连接杆(7)的两个端部连接有上臂(5)和下臂(6)；每个所述上臂(5)和每个所述下臂(6)自由端的侧壁上设有直齿；所述壳体(1)内的上侧壁的左右两侧设有与每个所述上臂(5)的直齿啮合的飞轮(8)，所述壳体(1)内的下侧壁的左右两侧设有与每个所述下臂(6)的直齿啮合的飞轮(8)，每个所述飞轮(8)的轴上设有第一皮带轮；

所述左菱形件(2)的连接杆首尾铰接，所述左菱形件(2)的左端与所述壳体(1)内左侧壁铰接，所述左菱形件(2)的右端与所述左连接杆(4)的中间铰接；所述右菱形件(3)的连接杆首尾铰接，所述右菱形件(3)的右端与所述壳体(1)内右侧壁铰接，所述右菱形件(3)的左端与所述右连接杆(7)的中间铰接；

所述磁流变耗能组件包含四个第一液体储存容器(14)，所述壳体(1)内上侧壁的左右两侧分别设有一个第一液体储存容器(14)、所述壳体(1)内下侧壁左右两侧分别设有一个第一液体储存容器(14)，每个所述第一液体储存容器(14)中设有啮合的主动齿轮(9)和从动齿轮(10)，所述主动齿轮(9)的轴伸出所述第一液体储存容器(14)连接有第二皮带轮，上侧壁左侧的所述第一皮带轮和所述第二皮带轮上设有皮带(11)，下侧壁左侧的所述第一皮带轮和所述第二皮带轮上设有皮带(11)，上侧壁右侧的第一皮带轮和所述第二皮带轮上设有皮带(11)，下侧壁右侧的第一皮带轮和所述第二皮带轮上设有皮带(11)，每个所述第一液体储存容器(14)中填充有磁流变液(12)；

所述磁流变耗能组件还包含四个磁致活塞杆(13)、一个第二液体储存容器(15)；所述第一液体储存容器(14)设有与其内腔连通的缸筒(16)，每个所述上臂(5)和每个所述下臂(6)自由端分别连接一个所述磁致活塞杆(13)，每个所述磁致活塞杆(13)的另一端伸入每个所述缸筒(16)的自由端内，每个所述第一液体储存容器(14)通过螺旋细空心管(17)与所述第二液体储存容器(15)连通，所述第二液体储存容器(15)内填充有磁流变液(12)；

所述磁致活塞杆(13)外侧壁上绕有感应线圈，所述磁致活塞杆(13)变形时所述感应线圈中产生感应电流而形成磁场。

2.根据权利要求1所述的多向减振耗能装置，其特征在于，还包含两个永磁铁(18)，两个所述永磁铁(18)设置在所述壳体(1)内的左侧壁和右侧壁上，两个所述永磁体(18)的相对面的磁极互为相反，所述磁流变耗能组件置于两个所述永磁铁(18)形成的磁场中。

3.根据权利要求1所述的多向减振耗能装置，其特征在于，所述飞轮(8)内部中空，所述飞轮(8)内腔填充有半腔的颗粒。

4.根据权利要求1所述的多向减振耗能装置，其特征在于，所述左菱形件(2)和所述右菱形件(3)的连接杆的材料是记忆合金材料。

5.根据权利要求1所述的多向减振耗能装置，其特征在于，所述壳体(1)的材料为橡胶材料。

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