CN203784189U - 悬吊式电涡流调谐质量阻尼器装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种悬吊式电涡流调谐质量阻尼器装置，包括悬臂梁、支撑杆、滑行座、支撑座、滚动轴承座、悬吊座、连接座、质量块、永磁体、铜板、导磁铁板、升降支撑杆、支撑平座、紧固座、圆轴、螺母，悬臂梁与支撑座、滑行座串接在一起，支撑座与支撑杆连接，支撑杆下部与连接座连接，滑行座的底部连接有悬吊座，悬吊座与圆轴通过螺母固定，滚动轴承座与圆轴过盈配合连接，其下部通过连接座与质量块连接，铜板与导磁铁板通过螺栓与紧固座一端固定，紧固座另一端与支撑平座通过螺栓固定，升降支撑杆顶部与支撑平座连接，其底部与连接座连接，本实用新型实现了系统刚度与阻尼分离，摩擦非常小，具有寿命长，可靠性高，调节阻尼简便的优点。

Description

悬吊式电涡流调谐质量阻尼器装置

技术领域

本发明属于减振技术领域，尤其涉及一种将电涡流作为阻尼元件，能够抑制结构振动的悬吊式电涡流调谐质量阻尼器装置。

背景技术

随着经济建设的高速发展，一些高层建筑，大型桥梁，海洋平台等大型工程大量兴建，这些结构在地震，风，海浪等外部载荷的作用下容易产生较大的振动，对建筑结构造成损害，因此进行这些结构的振动控制研究十分必要。作为被动控制技术之一的调谐质量阻尼器（TMD）是一种发展技术比较成熟的控制技术，减振效果比较明显，被广泛应用于国内外的工程中。

调谐质量阻尼器（TMD），其是一个由质量块、阻尼器和弹簧组成的振动系统，其质量块一般是由弹簧支撑或钢索悬挂，并辅助以液体阻尼器构成，当结构在外界激励作用下引起振动时，引起TMD系统振动，TMD系统产生的惯性力反作用在结构上，使其对主结构的振动产生调谐的作用，从而达到调谐减振的目的。

高楼或桥梁上加装的TMD系统主要用于控制在风振下结构的振动，TMD系统工作非常频繁，因而其提供阻尼的液体阻尼器也会工作频繁。液体阻尼器主要依靠密封件来密封，以防止液压油的泄露。如果液压油泄露，则阻尼器就起不到原有的减振作用，而且液体阻尼器的密封件由于在TMD安装好后无法进行更换，由于制造的精度问题，不可避免地与阻尼器内的活塞杆进行频繁摩擦，致使密封件与活塞杆的机械磨损无法补偿，同时，TMD的阻尼在安装好后无法进行调节，因而在后期调节困难，难以维护,需要重新更换新的液体阻尼器，增加了成本。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷而提供一种寿命长，可靠性比较高，免后期维护，阻尼调节范围大，方便且精度高，其结构之间几乎摩擦为零，灵敏度高，能够抑制结构振动的悬吊式电涡流调谐质量阻尼器装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

此种悬吊式电涡流调谐质量阻尼器装置，安装在结构基础上，其阻尼器装置包括：悬臂梁、支撑杆、滑行座、支撑座、螺栓1号、螺栓2号、滚动轴承座、悬吊座、连接座1、质量块、永磁体、导体铜板、导磁铁板、升降支撑杆、支撑平座、紧固座、圆轴、螺母、连接座2、连接座3。

所述的悬臂梁由矩形钢板制成，其与滑行座、支撑座串接在一起，其中悬臂梁与支撑座串接，同时与支撑杆通过螺栓1号整体固定连接在一起；滑行座通过螺栓2号与悬臂梁的顶部预紧连接在一起，保证了滑行座能够在悬臂梁上进行滑行移动；

所述的悬吊座，与滑行座焊接在一起，布置在滑行座的底部；

所述的滚动轴承座与圆轴过盈配合连接在一起，滚动轴承座与连接座1通过螺纹连接在一起，同时圆轴与悬吊座通过螺纹连接在一起,并通过螺母紧固连接在一起；

所述的质量块由矩形钢板构成，钢板的数量可以根据需要进行增减，并且质量块在悬臂梁上左右对称，其分别通过螺栓与连接座1紧固连接在一起；

所述的永磁体通过螺栓与质量块整体连接在一起，面对面对称布置在质量块上；

所述的导体铜板与导磁铁板，其特征是，中间为导磁铁板，两边为导体铜板，它们通过螺栓与紧固座的一端固定，所述紧固座，其特征为互相垂直的两个端面，每个端面上有两个对称布置的螺栓孔，支撑平座，其特征是与紧固座一端面上两个螺栓孔分别对陈布置的空心切口，从而使紧固座另一端通过螺栓与支撑平座固定连接在一起，并且导磁铁板可以根据要求进行加减，导体板可以为铜板或铝板，在这里选用铜板，导磁板可以为钢板或铁板，在这里选用铁板；

所述的升降支撑杆与支撑平座底部通过螺栓连接在一起，同时与连接座2螺纹连接在一起，其可以调节自身的高度；

所述的支撑杆与连接座3螺纹连接在一起，左右对称布置在悬臂梁的两侧。

滑行座由钢板制成，为矩形状，内部空心与悬臂梁串接在一起，从而可以防止滑行座的旋转，通过螺栓2号可以调节滑行座的滑行，进而可以调节永磁体与导体铜板之间的距离；

永磁体、导体铜板、导磁铁板等组成电涡流阻尼器，该电涡流阻尼器设置在质量块的一侧；

质量块的摆动引起的永磁体与导体铜板之间的相对运动切割磁力线，产生的电涡流阻尼效应来提供TMD阻尼比；

永磁体与质量块通过螺栓连接在一起，组成一组，永磁体可以为方形或多边形，其数量可以根据磁能量的大小进行加减，其布置在靠近导体铜板的一侧；

导体铜板与导磁铁板通过螺栓与紧固座一端连接在一起，放置在支撑平座上，紧固座另一端与支撑平座连接固定；

永磁体的形状根据分布面确定，可以为方形或多边形，初步确定为方形，永磁体材料为钕铁硼或钐钴，尺寸及厚度根据磁能量的需求确定；

导体铜板为纯铜制成的低电阻体，形状为方形或多边形，铜板的尺寸及厚度根据磁感应强度的需求和TMD整体阻尼比确定；

导磁铁板与导体铜板对称布置，中间为导磁铁板，两边为导体铜板，导磁铁板的尺寸及厚度根据磁感应强度的需求确定。

当永磁体相对导体铜板运动时，铜板中产生感应电流，感应电涡流尤其涡流特性产生与永磁体磁极相反的电磁场，根据楞次定律，此磁极相反的电磁场与永磁体的磁场产生电涡流效应，阻碍永磁体的运动，进而阻止质量块的摆动。导磁铁板用来闭合永磁体磁场，增强电磁阻尼效应。其工作过程中，导体铜板内部电涡流使得铜板发热，相对运动的机械能转变为铜板温度升高的热能，此过程消耗了机械能。通过调节永磁体磁场大小、导体铜板的厚度、导磁铁板的厚度、永磁体与导体铜板之间的距离来调节电磁阻尼效应。电涡流阻尼器的永磁体与导体铜板之间由于没有摩擦，从而保证了电涡流阻尼器的寿命能够持续很长时间，同时在服役期间也无需任何维护。

本发明作为一种新型的TMD,适用于高层建筑、大桥桥梁的风振控制以及机械装备的减振控制，它同现有的技术相比，其优点有：

1.本发明的悬吊式电涡流调谐质量阻尼器装置的质量块通过摩擦力极小的滚动轴承座连接进行摆动，保证了质量块做精确的运动；

2.本发明的悬吊式电涡流调谐质量阻尼器装置可以通过滑行座在悬臂梁上的滑行来调节永磁体与导体铜板之间的间距，很容易实现阻尼参数的调节；

3.本发明的悬吊式电涡流调谐质量阻尼器装置采用永磁体来提供形成电涡流所需的磁场，无需外界能源，即可实现较大的阻尼比，特别是用于户外结构如高层建筑与桥梁等，避免了由于不方便或不能保证可靠供电而给阻尼器使用造成的障碍；

4.本发明的悬吊式电涡流调谐质量阻尼器装置实现了刚度与阻尼的完全分离，阻尼力与质量块的运动速度成精确的线性关系，因而调节阻尼比时对所述的TMD的频率无任何影响；

5.本发明的悬吊式电涡流调谐质量阻尼器装置,可以实现两块导体铜板共用一块导磁铁板，节约成本，同时对调节阻尼系数无影响；

6.本发明的悬吊式电涡流调谐质量阻尼器装置与主结构连接方便，只需永磁铁与质量块连接，导体铜板与导磁铁板固定在支撑平座上；

7.本发明的悬吊式电涡流调谐质量阻尼器装置采用升降支撑杆，使其在调节阻尼系数时，能够将升降杆上升到导体铜板切割永磁体磁力线相匹配的位置高度；

附图说明

图1为本发明正视结构示意图；

图2为本发明局部放大结构示意图。

图中，1-悬臂梁、21，22-支撑杆、31，32-滑行座、41,42-支撑座、51,52-螺栓1号、61，62-螺栓2号、71，72-滚动轴承座、81,82-悬吊座、91,92-连接座1、101,102-质量块、111,112-永磁体、121,122-导体铜板、13-导磁铁板、14-升降支撑杆、15-支撑平座、16-紧固座、171，172-圆轴、181,182-螺母、19-连接座2、201,202-连接座3。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行进一步说明。

悬吊式电涡流调谐质量阻尼器装置的结构如图1-2所示，安装在结构基础上，包括1-悬臂梁、21，22-支撑杆、31，32-滑行座、41,42-支撑座、51,52-螺栓1号、61，62-螺栓2号、71，72-滚动轴承座、81,82-悬吊座、91,92-连接座1、101,102-质量块、111,112-永磁体、121,122-导体铜板、13-导磁铁板、14-升降支撑杆、15-支撑平座、16-紧固座、171，172-圆轴、181,182-螺母、19-连接座2、201,202-连接座3。

1-悬臂梁由矩形钢板组成，其分别与21，22-支撑杆、31，32-滑行座串接在一起，用51-螺栓1号，经过41-支撑座与悬臂梁将21-支撑杆连接固定在一起，同样52-螺栓1号将42-支撑座与悬臂梁，22-支撑杆连接固定在一起，21，22-支撑杆分别与201,202-连接座3经螺纹连接在一起，分别在悬臂梁的两边对称布置；31，32-滑行座分别通过61，62-螺栓2号与悬臂梁的顶部预紧接触来进行固定，在这里滑行座可以在悬臂梁上进行滑动；

81,82-悬吊座，分别焊接在31，32-滑行座的底部，每个滑行座上焊接有两个大小相等且对称布置的悬吊座，171，172-圆轴分别悬挂在81,82-悬吊座上，要求其直径略小于悬吊座空心孔直径，圆轴的两端分别经181,182-螺母螺纹连接固定，使圆轴不能左右移动；71，72-滚动轴承座分别与171，172-圆轴过盈配合连接在一起，固定在圆轴上，71，72-滚动轴承座的下部分别通过91,92-连接座1与101,102-质量块螺栓固定连接；

111,112-永磁体通过螺栓连结分别固定在101,102-质量块上，彼此面对面对称布置在悬臂梁的两侧；

121,122-导体铜板以及13-导磁铁板与16-紧固座一端通过螺栓连接在一起，中间为13-导磁铁板，紧固座的另一端通过螺栓与15-支撑平座固定连接在一起，在调节阻尼系数时可以通过加减导磁铁板，来调节导体铜板与永磁体之间的距离，同时两组永磁体共用一组导磁铁板，在保证不影响阻尼系数的同时，节约了成本，通过滑行座在悬臂梁上的滑行同样可以调节导体铜板与永磁体之间的距离；

15-支撑平座与14-升降支撑杆通过螺栓连接在一起，同时升降支撑杆通过螺纹连接与19-连接座2固定，在这里采用升降支撑杆，使阻尼器装置在调节阻尼系数时，能够将升降杆上升到导体铜板切割永磁体磁力线相匹配的位置高度，实现了阻尼比的最大化；

上述组件中，由101,102-质量块、111,112-永磁体、121,122-导体铜板、13-导磁铁板、组成两个左右对称的电涡流调谐质量阻尼器，永磁体111，112分别与导体铜板121,122之间的相对运动产生的电涡流阻尼效应为TMD提供阻尼比。

本发明所阐述的悬吊式电涡流调谐质量阻尼器装置采用两个滑行座，对应匹配两组质量块，质量块上连接永磁体，中间为导体铜板和导磁铁板，通过导体铜板切割磁力线来提供阻尼，同时基于本发明的思路，可以是也可以是三个滑行座对应匹配三个质量块，每两个质量块中间加一个升降支撑杆，同时其上加装导体铜板和导磁铁板，在这里，本发明使用2-3个滑行座在实际中进行配置。

当电涡流TMD被安装的结构体由于风振、地震等激振力引起振动时，由于惯性，滚动轴承座带动质量块来回进行摆动，在质量块摆动时，其上面的永磁体与导体铜板产生电磁感应，在导体铜板内产生电涡流，电涡流又产生与永磁体本身磁场极性相反的电磁场，这两个极性相反的电磁场互相阻碍运动，产生电涡流阻尼效应，质量块摆动受电涡流阻尼效应作用，其动能将转化为导体铜板内电涡流发热的热能，热能则将通过空气等传导消耗掉。质量块的摆动在电涡流阻尼效应作用下，其摆动的速度就会越来越慢，摆动的角度越来越小，直到停止，上述过程中，结构体振动时的能量最终转化为导体铜板内电涡流发热的热量，实现耗能作用。其结构简单，实用性强，安全可靠，性价比高，其可以应用于高层建筑、大型桥梁的结构振动控制，具有一定的市场应用前景。此外，上述实施例主要是为了方便理解本发明的技术原理，并不局限于上述实施例阐述的内容，基于本发明技术原理，本领域技术人员可以对上述实施例所阐述的技术方案重新进行改进组合或利用同类技术对其中某些元件进行更新替换，此外基于本发明的技术原理，都在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.悬吊式电涡流调谐质量阻尼器装置，其特征在于，所述的阻尼器装置包括：悬臂梁、支撑杆、滑行座、支撑座、螺栓1号、螺栓2号、滚动轴承座、悬吊座、连接座1、质量块、永磁体、导体铜板、导磁铁板、升降支撑杆、支撑平座、紧固座、圆轴、螺母、连接座2、连接座3，其中，

所述的滑行座与悬臂梁串接在一起，由螺栓2号进行固定，所述的支撑座与支撑杆通过螺栓1号整体连接在一起，所述的支撑杆与连接座3通过螺纹连接在一起，

所述的悬吊座焊接在滑行座的下方，所述的滚动轴承座与通过螺母被固定的圆轴过盈配合连接，

所述的质量块由钢板通过螺栓与永磁体连接在一起，通过连接座1与滚动轴承座连接在一起，当结构体振动时，质量块进行摆动，

所述的导体铜板与导磁铁板，放置在支撑平座上，其中导磁铁板位于两块导体铜板中间，它们通过螺栓固定在紧固座的一端，紧固座的另一端与支撑平座通过螺栓连接，

所述的支撑平座底部与升降支撑杆通过螺栓连接在一起，升降支撑杆的底部与连接座2螺纹连接。

2.根据权利要求书1所述的悬吊式电涡流调谐质量阻尼器装置，其特征在于，所述的升降支撑杆能够通过升降来调节导体铜板与永磁体的匹配位置，进而选择有利于调节阻尼系数的最佳位置匹配高度。

3.根据权利要求书1所述的悬吊式电涡流调谐质量阻尼器装置，其特征在于，所述的紧固座两端呈垂直状态，这样能够保证一端与导体铜板固定，另一端与支撑平座固定，每个支撑平座上有两个紧固座，分别固定在导体铜板两边。

4.根据权利要求书1所述的悬吊式电涡流调谐质量阻尼器装置，其特征是，所述的支撑平座其中间线与两边之间各有一定宽度的空心区域，保证了在加减导磁铁板时，使螺栓能够穿过支撑平座与紧固座的一端连接。

5.根据权利要求书1所述的悬吊式电涡流调谐质量阻尼器装置，其特征是，所述的导体铜板中间为导磁铁板，使得两端永磁体摆动时共用一组导磁铁板，即对调节阻尼系数无影响，又节约了成本。