CN203284906U - 永磁式电涡流悬臂梁调谐质量阻尼器 - Google Patents

Abstract

一种永磁式电涡流悬臂梁调谐质量阻尼器，包括质量块、弹性系统和阻尼系统，构成弹性系统的悬臂梁的顶端通过连接螺栓与水平设置的外连接板连接，悬臂梁的底端通过转动轴承与固定在底板左右两侧的圆轴转动连接；阻尼系统包括永磁体、永磁体安装板、导体板和导体板安装靠板，永磁体安装板悬吊于所述质量块顶面中部，永磁体安装板通过连接板与外连接板连接，导体板安装靠板通过调节螺栓安装在质量块顶面的一侧或前后两侧，所述导体板固定安装在导体板安装靠板的内侧并与所述永磁体安装板中的永磁体相对。该永磁式电涡流悬臂梁调谐质量阻尼器结构紧凑，无需附加导向系统，无机械摩擦、TMD减振响应快、调节范围大，TMD振动反应灵活、减振效率高。

Description

永磁式电涡流悬臂梁调谐质量阻尼器

技术领域

本实用新型涉及一种输电塔、电视塔等高耸结构以及人行桥的减振装置，尤其涉及一种永磁式电涡流悬臂梁调谐质量阻尼器。

背景技术

随着电力工业的发展，电力网的电压等级不断提高，塔架高度和输电线路档距也随之增加，而塔式结构由于具有高柔性，输电塔的高柔特性使得它对水平荷载尤其敏感。在强风荷载作用下，输电线塔的风振效应极为强烈，结构产生剧烈振荡，引起构件断裂或留下残余变形，整个结构也有可能被风吹倒或振动振倒。另外长期的、频繁的弱风作用也会使高耸结构某些部位产生疲劳，久而久之导致破坏、失稳甚至倒塌。传统的结构抗风设计：

一是利用自身的能力来耗散振动能量，如加大构件的截面尺寸或提高材料的强度等级等，这一方法既不经济，也还不能有效抗振；

二采用结构振动控制技术，在结构的某些部位设置一些控制装置，当结构产生振动时，这些装置可以被动或主动地施加一组控制力或调整结构的动力特性，从而显著地减小结构振动反应，使之满足更高的安全和功能要求。结构振动控制可分为被动控制、主动控制、半主动控制和混合控制。被动控制不需要外界提供能量，主要形式有基础隔震、吸能减振及耗能减振，其中应用较为广泛是作为吸能减振技术的调谐质量阻尼器(简称TMD)。

但传统TMD技术存在如下不足：

小型TMD一般采用橡胶等高阻尼材料，大型TMD则采用油阻尼器等，橡胶材料存在易老化及刚度与阻尼不易分离的缺点，油阻尼器存在漏油和不易养护等问题；另外TMD产品的阻尼在后期均很难调节。

目前，TMD的研究领域出现了一款新技术产品，即永磁式电涡流调谐质量阻尼器。永磁式电涡流调谐质量阻尼器通过电涡流耗能产生阻尼力，解决了传统TMD阻尼构件与弹性元件易损耗、刚度与阻尼难以分离、阻尼后期调节难、需要较多的维护等问题。

但该技术存在如下不足：

需要较为精确的导向系统来控制质量块的运动，以保证阻尼系数的稳定性，导向系统一般采用直线轴承与直线光轴组成，而直线轴承滚珠存在的密封性问题影响到它的使用寿命，直线光轴需要特殊的防腐措施，由此产生较高的制作成本和装配难度。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是，针对现有TMD技术存在的阻尼构件与弹性元件易损耗、后期调节难、需要较高精度的导向系统、需要较多的维护等问题，在永磁式电涡流调谐质量阻尼器技术基础上加以改进，提供一种永磁式电涡流悬臂梁调谐质量阻尼器，以克服上述已有技术所存在的不足。

本实用新型采取的技术方案是：一种永磁式电涡流悬臂梁调谐质量阻尼器，包括底板以及安装在底板上的质量块、弹性系统和阻尼系统，所述弹性系统包括垂直设置的悬臂梁和水平设置的外连接板，所述悬臂梁位于质量块左右两端并相对于质量块对称安装，悬臂梁的顶端通过连接螺栓与外连接板连接，悬臂梁的底端通过转动轴承与固定在底板左右两端的圆轴转动连接，所述悬臂梁为弹簧钢板或普通钢板；

所述阻尼系统包括安装有永磁体的永磁体安装板、导体板和导体板安装靠板，所述永磁体安装板通过与外连接板连接的连接板悬吊于所述质量块顶面中部，所述导体板安装靠板位于永磁体安装板一侧或两侧，并通过调节螺栓连接在质量块顶面，所述导体板固定连接在导体板安装靠板的内侧并与所述永磁体的S极或N极相对。

其进一步的技术方案是：所述的质量块或为一整块、或为多块组合而成，所述质量块顶面安装有限位块，所述限位块位于所述永磁体安装板左右两端，通过改变限位块在质量块上的连接位置从而调节限位块与永磁体安装板的相对位置。

其更进一步的技术方案是：所述的悬臂梁的数量或为2个、或为4个或6个。

所述安装在永磁体安装板中的永磁体至少为2个。

所述的导体板为高导电率材料，采用铜或铝制成；所述的导体板安装靠板为高导磁材料，采用电工软铁或低碳钢制成。

由于采用上述技术方案，本实用新型之永磁式电涡流悬臂梁调谐质量阻尼器具有如下有益效果：

1．本实用新型之永磁式电涡流悬臂梁调谐质量阻尼器结构紧凑、设计科学、安装方便，经济实用，该永磁式电涡流悬臂梁调谐质量阻尼器，使该系统的刚度与阻尼完全分离，阻尼由电涡流耗能产生，能够灵活地进行调节，并有较大的可调范围，其阻尼参数的调节连续、可靠；

2.本实用新型之永磁式电涡流悬臂梁调谐质量阻尼器采用电涡流耗能方式作为TMD阻尼系统，克服了传统TMD阻尼系统漏油、磨损、不稳定、阻尼与系统刚度难以分离等缺点；

3. 本实用新型之永磁式电涡流悬臂梁调谐质量阻尼器采用特殊设计的悬臂梁结构方式作为TMD弹性元件和运动载体，以悬臂梁结构的弹性变形实现质量块的往复运动，无需附加导向系统，不仅克服了传统TMD阻尼需要附加导向系统而不可避免产生的机械摩擦、TMD减振响应延迟等缺点，从而提高电涡流阻尼比的调节范围，使TMD振动反应更加灵活、减振效率更加高，而且大大降低制造成本。

下面结合附图和实施例对本实用新型之永磁式电涡流悬臂梁调谐质量阻尼器的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1～图4：本实用新型实施例一之永磁式电涡流悬臂梁调谐质量阻尼器结构示意图：

图1—主视图，图2—图1之左视图，图3—图1之俯视图，图4—图1之A部放大图；

图5～图7：本实用新型实施例二之永磁式电涡流悬臂梁调谐质量阻尼器结构示意图：

图5—俯视图（导体板安装靠板位于前侧），图6—俯视图（导体板安装靠板位于后侧），

图7—左视图（导体板安装靠板位于前侧）。

图中： 

1—外连接板，2、8—连接螺栓， 3—悬臂梁，4—永磁体，5—永磁体安装板，6—限位块，7—质量块，9—转动轴承，10—圆轴，11—底板，12—连接板，13—导体板安装靠板，14—导体板，15—调节螺栓，16—螺钉。

具体实施方式

实施例一

一种永磁式电涡流悬臂梁调谐质量阻尼器，包括底板以及安装在底板上的质量块、弹性系统和阻尼系统，所述弹性系统包括垂直设置的悬臂梁3和水平设置的外连接板1，所述悬臂梁位于质量块7左右两端并相对于质量块对称安装，悬臂梁的顶端通过连接螺栓2与外连接板1连接，悬臂梁3的底端通过转动轴承9与固定在底板左右两端的圆轴10转动连接，所述悬臂梁为弹簧钢板；所述阻尼系统包括安装有永磁体4的永磁体安装板5、导体板14和导体板安装靠板13，所述永磁体安装板通过与外连接板1连接的连接板12悬吊于所述质量块顶面中部，所述导体板安装靠板为2块，分别位于永磁体安装板的前后两侧，并通过调节螺栓15连接在质量块7顶面，所述导体板14固定连接在导体板安装靠板13的内侧并分别与所述永磁体4的S极和N极相对。

所述的质量块7或为1整块、或为多块组合而成，质量块7顶面通过螺钉16安装有限位块6，所述限位块位于所述永磁体安装板5左右两端，通过改变限位块在质量块上的连接位置从而调节限位块与永磁体安装板的相对位置，达到调节质量块左右运动的行程。

所述的悬臂梁3的数量为2个。

所述安装在永磁体安装板中的永磁体为3个。

所述的导体板14为高导电率材料，采用铜或铝制成；所述的导体板安装靠板13为高导磁材料，采用电工软铁或低碳钢制成。

实施例二

一种永磁式电涡流悬臂梁调谐质量阻尼器，其结构基本与实施例一相同，包括底板以及安装在底板上的质量块、弹性系统和阻尼系统。 

所不同的是：所述导体板安装靠板只有一块，所述固定连接在导体板安装靠板内侧的导体板也只有一块，或位于永磁体安装板的前侧，或位于永磁体安装板的后侧。

作为上述实施例一和实施例二的变换：

1.所述悬臂梁也可采用普通钢板，其数量也可为4个或6个，分别左右对称位于质量块7左右两端。

2.所述安装在永磁体安装板中的永磁体也可为2个、4个或5个。

永磁式电涡流悬臂梁调谐质量阻尼器的调节：

1．通过调节导体板安装靠板13在质量块7上的调节螺栓15的位置，调节导体板14与永磁体4之间的间隙，从而调节系统的阻尼比大小。永磁式电涡流悬臂梁调谐质量阻尼器自由振动试验证明，当系统不加电涡流阻尼时（未加入导体板或永磁体），系统的阻尼比在1%以下；加入电涡流阻尼后，系统的阻尼比随永磁体与导体板之间的间隙减小而增大，阻尼比可以在1%至20%范围内任意调整取值。

2．通过调节悬臂梁顶端与外连接板1连接的连接螺栓2的位置可调节悬臂梁3有效长度，通过调节悬臂梁3的有效长度进行系统频率大小的调节。

3．通过螺钉16改变限位块在质量块7上的连接位置，调节限位块与永磁体安装板的相对位置，以此调节质量块左右运动的行程。 

Claims (5)

1.一种永磁式电涡流悬臂梁调谐质量阻尼器，包括底板（11）以及安装在底板上的质量块（7）、弹性系统和阻尼系统，其特征在于：所述弹性系统包括垂直设置的悬臂梁（3）和水平设置的外连接板（1），所述悬臂梁位于质量块（7）左右两端并相对于质量块对称安装，悬臂梁的顶端通过连接螺栓（2）与外连接板（1）连接，悬臂梁（3）的底端通过转动轴承（9）与固定在底板左右两端的圆轴（10）转动连接，所述悬臂梁为弹簧钢板或普通钢板；

所述阻尼系统包括安装有永磁体（4）的永磁体安装板（5）、导体板（14）和导体板安装靠板（13），所述永磁体安装板（5）通过与外连接板（1）连接的连接板（12）悬吊于所述质量块顶面中部，所述导体板安装靠板位于永磁体安装板一侧或两侧，并通过调节螺栓（15）连接在质量块顶面，所述导体板固定连接在导体板安装靠板的内侧并与所述永磁体的S极或N极相对。

2.根据权利要求1所述的永磁式电涡流悬臂梁调谐质量阻尼器，其特征在于：所述的质量块（7）或为一整块、或为多块组合而成，所述质量块（7）顶面安装有限位块（6），所述限位块位于所述永磁体安装板（5）左右两端，通过改变限位块在质量块上的连接位置从而调节限位块与永磁体安装板的相对位置。

3.根据权利要求1或2所述的永磁式电涡流悬臂梁调谐质量阻尼器，其特征在于：所述的悬臂梁（3）的数量或为2个、或为4个或6个。

4.根据权利要求3所述的永磁式电涡流悬臂梁调谐质量阻尼器，其特征在于：所述安装在永磁体安装板中的永磁体（4）至少为2个。

5.根据权利要求4所述的永磁式电涡流悬臂梁调谐质量阻尼器，其特征在于：所述的导体板（14）为高导电率材料，采用铜或铝制成；所述的导体板安装靠板（13）为高导磁材料，采用电工软铁或低碳钢制成。

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