CN114411992A - 一种压电碰撞组合耗能减振器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种压电碰撞组合耗能减振器，包括壳体、设置在壳体内底壁左右两侧两个压电发电体、悬挂在壳体内左侧一个Z字形位移放大杆、悬挂在壳体内右侧一个反Z字形位移放大杆；每个压电发电体内腔装有多个钢球，每个压电发电体连接一个电池；左侧压电发电体的左侧面设有圆通孔，壳体内左侧前后侧壁上固连一个纵杆，Z字形位移放大杆的竖直杆中部铰接在纵杆上，Z字形位移放大杆的下水平杆端部从圆通孔伸入压电发电体内且端部固连推动块；右侧压电发电体的右侧面设有圆通孔，壳体内右侧的前后侧壁上固连一个纵杆，反Z字形位移放大杆的竖直杆中部铰接在纵杆上，反Z字形位移放大杆的下水平杆端部从圆通孔伸入压电发电体内且端部固连推动块。
Description
技术领域
本发明涉及工程结构减振减灾领域，具体涉及一种压电碰撞组合耗能减振器。
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的要求。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供一种压电碰撞组合耗能减振器，该压电碰撞组合耗能减振器通过对工程结构的多向振动通过耗能作用，将自然灾害对工程结构产生的不利振动通过压电碰撞组合耗能的方式耗能，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性，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：
一种压电碰撞组合耗能减振器，包括可变形的壳体、设置在所述壳体内底壁左右两侧的两个压电发电体、悬挂在所述壳体内左侧的一个Z字形位移放大杆、悬挂在所述壳体内右侧的一个反Z字形位移放大杆；
每个所述压电发电体是由压电陶瓷片围成的中空六面体；每个所述压电发电体的内腔装有多个钢球，每个所述压电发电体连接一个电池；
左侧的所述压电发电体的左侧面设有圆通孔，所述壳体内左侧的前后侧壁上固连一个纵杆，所述Z字形位移放大杆的竖直杆的中部铰接在所述纵杆上，所述Z字形位移放大杆的下水平杆的端部从所述圆通孔伸入所述压电发电体内且端部固连一个推动块；右侧的所述压电发电体的右侧面设有圆通孔，所述壳体内右侧的前后侧壁上固连一个纵杆，所述反Z字形位移放大杆的竖直杆的中部铰接在所述纵杆上，所述反Z字形位移放大杆的下水平杆的端部从所述圆通孔伸入所述压电发电体内且端部固连一个推动块。
进一步的，每个所述电池连接两个电机；左侧的两个所述电机分别位于左侧的所述压电发电体的前侧和后侧，每个所述电机的输出端朝向所述压电发电体且连接有两个能碰撞所述压电发电体外表面的钢球；右侧的两个所述电机位于右侧的所述压电发电体的前侧和后侧，每个所述电机的输出端朝向所述压电发电体且连接有两个能碰撞所述压电发电体外表面的钢球。
更进一步的，每个所述压电发电体的前侧和后侧分别设有一个通过弹簧悬挂在所述壳体顶壁的左右方向的通电杆件，每个所述通电杆件的上下设置有一对第一永磁铁，每一对所述第一永磁铁相对面的磁极相反，上侧的每个所述第一永磁铁与所述壳体的顶壁连接，下侧的每个所述第一永磁铁与所述壳体的底壁连接；左侧的两个所述通电杆件的左右端部连接在左侧的所述电池和所述电机的闭合回路中，右侧的两个所述通电杆件的左右端部连接在右侧的所述电池和所述电机的闭合回路中。
更进一步的，每侧的所述电池、所述电机和同侧的所述通电杆件形成串联回路。
进一步的，每个所述压电发电体前后设有一对第二永磁铁，每一对所述第二永磁铁的相对面磁极相反，两个所述第二永磁铁设置在所述壳体的前侧壁与底壁形成的角部，两个所述第二永磁铁设置在所述壳体的后侧壁与底壁形成的角部。
进一步的，所述壳体的材料为橡胶材料。
进一步的，所述电池为可充电的电池。
进一步的，所述电池和所述压电发电体形成串联回路。
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)压电碰撞组合耗能减振器将收集的电压采用恒定的电流方式稳定输出，通电杆件和电机接受稳定电流。
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为本发明压电碰撞组合耗能减振器一种实施例的去掉部分壳体的立体结构示意图；
图2为本发明压电碰撞组合耗能减振器一种实施例的主视剖面图；
图3为本发明压电碰撞组合耗能减振器一种实施例的去掉壳体顶壁的俯视图。
在以上图中：1壳体；2压电发电体；3Z字形位移放大杆；4反Z字形位移放大杆；5电池；6电机；7通电杆件；8第一永磁铁；9第二永磁铁；10纵杆。
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至图3，一种压电碰撞组合耗能减振器，包括可变形的壳体1、设置在壳体1内底壁左右两侧的两个压电发电体2、悬挂在壳体1内左侧的一个Z字形位移放大杆3、悬挂在壳体1内右侧的一个反Z字形位移放大杆4；
每个压电发电体2是由压电陶瓷片围成的中空六面体；每个压电发电体2的内腔装有多个钢球，每个压电发电体2连接一个电池5；
左侧的压电发电体2的左侧面设有圆通孔，壳体1内左侧的前后侧壁上固连一个纵杆10，Z字形位移放大杆3的竖直杆的中部铰接在纵杆上，Z字形位移放大杆3的下水平杆的端部从圆通孔伸入压电发电体2内且端部固连一个推动块；右侧的压电发电体2的右侧面设有圆通孔，壳体1内右侧的前后侧壁上固连一个纵杆10，反Z字形位移放大杆4的竖直杆的中部铰接在纵杆上，反Z字形位移放大杆3的下水平杆的端部从圆通孔伸入压电发电体2内且端部固连一个推动块。
可变形的壳体1能随振动力的方向变形，将振动传递到内部的装置，每个压电发电体2是由压电陶瓷片围成中空的六面体，每个压电发电体2内腔装多个钢球，振动时钢球能够撞击压电陶瓷片导致压电陶瓷片产生电势，每个压电发电体2连接一个电池5，压电陶瓷片产生的电势储存于电池5，电池5充电；Z字形位移放大杆3和反Z字形位移放大杆4基于杠杆原理将振动效果放大，Z字形位移放大杆3和反Z字形位移放大杆4的下水平杆端部的推动块撞击压电发电体2的内表面，导致压电体产生电势储存电池5，电池5充电。
每个电池5连接两个电机6；左侧的两个电机6分别位于左侧的压电发电体2的前侧和后侧，每个电机6的输出端朝向压电发电体2且连接有两个能碰撞压电发电体2外表面的钢球；右侧的两个电机6位于右侧的压电发电体2的前侧和后侧，每个电机6的输出端朝向压电发电体2且连接有两个能碰撞压电发电体2外表面的钢球。
每个电池5连接两个电机6，电池5提供稳定的电流输入电机6使其运转；左侧的两个电机6分别位于左侧的压电发电体2的前侧和后侧，每个电机6的输出端朝向压电发电体2且连接有两个能碰撞压电发电体2外表面的钢球，右侧的两个电机6位于右侧的压电发电体2的前侧和后侧，每个电机6的输出端朝向压电发电体2且连接有两个能碰撞压电发电体2外表面的钢球，电机2输出端带动连接的钢球转动，钢球撞击压电发电体2的外表面，产生电压电流，该电流也输入在电路中起到正反馈的效果。
每个压电发电体2的前侧和后侧分别设有一个通过弹簧悬挂在壳体1顶壁的左右方向的通电杆件7，每个通电杆件7的上下设置有一对第一永磁铁8，每一对第一永磁铁8相对面的磁极相反，上侧的每个第一永磁铁8与壳体1的顶壁连接，下侧的每个第一永磁铁8与壳体1的底壁连接；左侧的两个通电杆件7的左右端部连接在左侧的电池5和电机6的闭合回路中，右侧的两个通电杆件7的左右端部连接在右侧的电池5和电机6的闭合回路中。
每个压电发电体2的前侧和后侧分别设有一个通过弹簧悬挂在所述壳体1顶壁的左右方向的通电杆件7，每个通电杆件7的上下安装有一对第一永磁铁8，每一对第一永磁铁8之间的通电杆件7有上下穿过磁感线，每个通电杆件7有横向的电流通过，由于振动的因素，悬挂在顶部的通电杆件7上下前后摇摆在第一永磁铁8磁场的作用下安培力做功摆动，摆动时撞击压电发电体2的方式让压电发电体2产生电压。
每侧的电池5、电机6和同侧的通电杆件7形成串联回路。
左侧的电池5、电机6和通电杆件7串联形成回路，右侧的电池5、电机6和通电杆件7串联形成回路。
每个压电发电体2前后设有一对第二永磁铁9，每一对第二永磁铁9的相对面磁极相反，两个第二永磁铁9设置在壳体1的前侧壁与底壁形成的角部，两个第二永磁铁9设置在壳体1的后侧壁与底壁形成的角部。
压电发电体2内腔由于小球数量众多，在运动时每几个小球就可以形成闭环回路，第二永磁铁9会在压电发电体2的纵轴方向产生磁场，当闭环回路上的钢球随着振动不断地发生位移时，闭环回路的表面积发生变化，且有磁感线通过，因此闭环回路会产生电流。
壳体1的材料为橡胶材料。
橡胶材料能够随着振动力的作用发生变形。
电池5为可充电的电池5。
可充电的电池5能够将碰撞等产生的电储存在电池5中，电池5充电。
电池5和压电发电体2形成串联回路。
电池5和压电发电体2串联形成回路。
本实施例的工作原理：当压电碰撞组合耗能减振器受到外界振动时，Z字形位移放大杆3和反Z字形位移放大杆4将振动效果放大，Z字形位移放大杆3和反Z字形位移放大杆4的下水平杆端部的推动块撞击压电发电体2的内表面，同时压电发电体2内腔的多个钢球会不断撞击压电发电体内表面，压电发电体2产生电势，压电发电体2内腔的钢球数量多，在运动撞击过程找那个势必会有几个钢球形成闭环回路，第二永磁体9在压电发电体2的纵轴方向产生有磁场，形成闭环回路的几个钢球由于振动不断发生位移进而闭环回路的表面积发生变化且有磁感线通过，会产生电流，根据焦耳定律，闭环回路会产生热量，消耗能量；压电发电体2和内部的钢球也相当于一个颗粒阻尼器，消耗能量。压电发电体2内部的钢球撞击压电陶瓷片，产生的电流通过导线至电池5，电池5充电，电池5提供稳定的电流使连接的电机6运转，电机6带动连接的钢球转动，钢球撞击压电发电体2的外表面，产生电压电流，该电流也输入在电路中，起到正反馈的效果。通电杆件7在电路中有横向通过电流，由于振动的因素，悬挂在顶部的通电杆件7上下前后摇摆在第一永磁体8的磁场的作用下安培力做功耗能，通电杆件7摆动时再以撞击压电发电体2的方式让压电发电体2产生电压储存于电池5中，电池5充电。电池5将收集电压采用恒定的电流方式稳定输出，使得电机6和通电杆件7接受到稳定的电流，满足压电碰撞组合耗能减振器中各器件的电流使用，电磁耗能。
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 (8)
1.一种压电碰撞组合耗能减振器，其特征在于，包括可变形的壳体(1)、设置在所述壳体(1)内底壁左右两侧的两个压电发电体(2)、悬挂在所述壳体(1)内左侧的一个Z字形位移放大杆(3)、悬挂在所述壳体(1)内右侧的一个反Z字形位移放大杆(4)；
每个所述压电发电体(2)是由压电陶瓷片围成的中空六面体；每个所述压电发电体(2)的内腔装有多个钢球，每个所述压电发电体(2)连接一个电池(5)；
左侧的所述压电发电体(2)的左侧面设有圆通孔，所述壳体(1)内左侧的前后侧壁上固连一个纵杆(10)，所述Z字形位移放大杆(3)的竖直杆的中部铰接在所述纵杆上，所述Z字形位移放大杆(3)的下水平杆的端部从所述圆通孔伸入所述压电发电体(2)内且端部固连一个推动块；右侧的所述压电发电体(2)的右侧面设有圆通孔，所述壳体(1)内右侧的前后侧壁上固连一个纵杆(10)，所述反Z字形位移放大杆(4)的竖直杆的中部铰接在所述纵杆上，所述反Z字形位移放大杆(3)的下水平杆的端部从所述圆通孔伸入所述压电发电体(2)内且端部固连一个推动块。
2.根据权利要求1所述的压电碰撞组合耗能减振器，其特征在于，每个所述电池(5)连接两个电机(6)；左侧的两个所述电机(6)分别位于左侧的所述压电发电体(2)的前侧和后侧，每个所述电机(6)的输出端朝向所述压电发电体(2)且连接有两个能碰撞所述压电发电体(2)外表面的钢球；右侧的两个所述电机(6)位于右侧的所述压电发电体(2)的前侧和后侧，每个所述电机(6)的输出端朝向所述压电发电体(2)且连接有两个能碰撞所述压电发电体(2)外表面的钢球。
3.根据权利要求2所述的压电碰撞组合耗能减振器，其特征在于，每个所述压电发电体(2)的前侧和后侧分别设有一个通过弹簧悬挂在所述壳体(1)顶壁的左右方向的通电杆件(7)，每个所述通电杆件(7)的上下设置有一对第一永磁铁(8)，每一对所述第一永磁铁(8)相对面的磁极相反，上侧的每个所述第一永磁铁(8)与所述壳体(1)的顶壁连接，下侧的每个所述第一永磁铁(8)与所述壳体(1)的底壁连接；左侧的两个所述通电杆件(7)的左右端部连接在左侧的所述电池(5)和所述电机(6)的闭合回路中，右侧的两个所述通电杆件(7)的左右端部连接在右侧的所述电池(5)和所述电机(6)的闭合回路中。
4.根据权利要求3所述的压电碰撞组合耗能减振器，其特征在于，每侧的所述电池(5)、所述电机(6)和同侧的所述通电杆件(7)形成串联回路。
5.根据权利要求1所述的压电碰撞组合耗能减振器，其特征在于，每个所述压电发电体(2)前后设有一对第二永磁铁(9)，每一对所述第二永磁铁(9)的相对面磁极相反，两个所述第二永磁铁(9)设置在所述壳体(1)的前侧壁与底壁形成的角部，两个所述第二永磁铁(9)设置在所述壳体(1)的后侧壁与底壁形成的角部。
6.根据权利要求1所述的压电碰撞组合耗能减振器，其特征在于，所述壳体(1)的材料为橡胶材料。
7.根据权利要求1所述的压电碰撞组合耗能减振器，其特征在于，所述电池(5)为可充电的电池(5)。
8.根据权利要求1所述的压电碰撞组合耗能减振器，其特征在于，所述电池(5)和所述压电发电体(2)形成串联回路。
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