CN206752724U - 一种智能控温调频质量阻尼器 - Google Patents
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Abstract
一种智能控温调频质量阻尼器，包括外壳底板（1）和外壳端板（2），其特征在于：所述外壳底板（1）的上表面中部设置有摩擦板光滑区（3），摩擦板光滑区（3）的两侧分别设置有摩擦板粗糙区（5），外壳端板（2）之间连接固定有限位金属杆（6），限位金属杆（6）上安装有长方体质量块（4），长方体质量块（4）的两侧各布置一组SMA弹簧（7），控温系统（9）的电流输出端通过线缆分别与SMA弹簧（7）相连接，本实用新型采用了形状记忆合金弹簧，并设置有不同摩擦系数的摩擦板，另外还通过控温系统使SMA弹簧加热升温，通过提升弹簧温度来增强弹簧的耗能性能，能够应对不同等级的外力荷载，达到了更好的减振效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种阻尼器，尤其涉及一种智能控温调频质量阻尼器，属于建筑工程减振技术领域。
背景技术
伴随着科技的发展以及城市人口的增长，建筑物的高度不断攀升，出现了越来越多的高层建筑和超高层建筑。建筑物越高在风荷载和地震荷载的作用下越容易产生过大的位移，过大的位移轻则影响舒适度，重则形成安全隐患。因此，如何减小风荷载或地震荷载作用下对结构产生的不利振动成为一项重要课题。传统的TMD减振装置由质量块、弹簧、阻尼等元件组成，其原理是当主结构受激励而振动时，TMD子结构就会产生一个与主结构振动方向相反的惯性力作用在主结构上，使主结构的振动反应衰减并受到控制。但是传统的TMD采用的是普通弹簧，其自复位能力较差，且TMD系统的频率带宽较窄，无法较好适应频率较宽的地震反应，同时传统TMD必须通过设置附加阻尼的方式进行耗能，这缺点限制了传统TMD的广泛应用。
中国专利授权公告为：CN103339403A，公告日为：2013年10月2日的发明专利公开了一种调谐质量阻尼器，该调谐质量阻尼器包括：框架，至少一个可弯曲弹簧元件，弹簧元件从其端部连接至所述框架，和至少一个质量元件，质量元件在距弹簧元件的端部的一距离处连接至弹簧元件，至少一个用于调节所述阻尼器的调谐频率的可动弹簧支撑元件，以及用于移动所述弹簧支撑元件的装置。但是该装置结构简单，所采用的弹簧元件为普通弹簧，耗能效果以及自复位能力较差，另外无法较好适应频率较宽的地震反应，不能应对不同等级的外力荷载，减振效果不佳。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有的质量阻尼器结构复杂，耗能效果以及自复位能力较差，耐久性和耐腐蚀性不好，而且无法较好适应频率较宽的地震反应，不能应对不同等级的外力荷载，减振效果不佳的缺陷和不足，现提供一种结构合理，耗能效果以及自复位能力较好，耐久性和耐腐蚀性得到了提高，并且能够适应频率较宽的地震反应，能够很好的应对不同等级的外力荷载，减振效果好的一种智能控温调频质量阻尼器。
为实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是：一种智能控温调频质量阻尼器，包括外壳底板和外壳端板，外壳底板的两端分别固定有外壳端板，所述外壳底板的上表面中部设置有摩擦板光滑区，摩擦板光滑区的两侧且位于外壳底板的上表面分别设置有摩擦板粗糙区，外壳端板之间连接固定有限位金属杆，限位金属杆上安装有可来回滑动的长方体质量块，长方体质量块的底部与摩擦板光滑区相接触，长方体质量块的两侧各布置一组SMA弹簧，SMA弹簧的一端固定在长方体质量块的外侧，SMA弹簧的另一端与外壳端板连接固定，外壳端板的外侧安装有控温系统，控温系统的电流输出端通过线缆分别与SMA弹簧相连接，外壳底板或外壳端板上安装有位移传感器，位移传感器（8）与控温系统相连接。
所述摩擦板光滑区和摩擦板粗糙区分别通过固定螺栓固定在外壳底板上，摩擦板粗糙区的摩擦系数较大。
所述SMA弹簧采用形状记忆合金制成，在长方体质量块静止时，SMA弹簧具有一定的预拉力，在轴向预拉力下长方体质量块保持平衡。
所述控温系统包括分析电路、控制电路以及备用电池，分析电路与位移传感器相连接，分析电路与控制电路相连接，备用电池分别与分析电路和控制电路相连接。
所述外壳端板的外侧面上固定有斜撑，控温系统安装在斜撑与外壳端板之间的空间中。
本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型采用了形状记忆合金弹簧，增强了耗能效果，耐久性和耐腐蚀性更好，另外设置有不同摩擦系数的摩擦板，可以更好的应对不同等级的外力荷载，达到了更好的减振效果。
2、本实用新型安装有智能化控温系统，通过控温系统使SMA弹簧加热升温，通过提升弹簧温度来增强弹簧的耗能性能，实现了对SMA弹簧性能的最大化利用，能够适应不同能量级的荷载，可以广泛运用到结构减振中，运用前景广阔。
附图说明
图1是本实用新型的主视图。
图2是本实用新型没安装限位金属杆时的侧面示意图。
图3是本实用新型的外侧立面示意图。
图4是本实用新型外壳端板的内侧立面示意图。
图5是本实用新型摩擦板光滑区和摩擦板粗糙区的示意图。
图中：外壳底板1，外壳端板2，摩擦板光滑区3，长方体质量块4，摩擦板粗糙区5，限位金属杆6，SMA弹簧 7，位移传感器8，控温系统9，高强螺栓10，固定螺栓11。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。
参见图1至图5，本实用新型的一种智能控温调频质量阻尼器，包括外壳底板1和外壳端板2，外壳底板1的两端分别固定有外壳端板2，其特征在于：所述外壳底板1的上表面中部设置有摩擦板光滑区3，摩擦板光滑区3的两侧且位于外壳底板1的上表面分别设置有摩擦板粗糙区5，外壳端板2之间连接固定有限位金属杆6，限位金属杆6上安装有可来回滑动的长方体质量块4，长方体质量块4的底部与摩擦板光滑区3相接触，长方体质量块4的两侧各布置一组SMA弹簧 7，SMA弹簧 7的一端固定在长方体质量块4的外侧，SMA弹簧 7的另一端与外壳端板2连接固定，外壳端板2的外侧安装有控温系统9，控温系统9的电流输出端通过线缆分别与SMA弹簧 7相连接，外壳底板1或外壳端板2上安装有位移传感器8，位移传感器8与控温系统9相连接。
所述摩擦板光滑区3和摩擦板粗糙区5分别通过固定螺栓11固定在外壳底板1上，摩擦板粗糙区5的摩擦系数较大。
所述SMA弹簧 7采用形状记忆合金制成，在长方体质量块4静止时，SMA弹簧 7具有一定的预拉力，在轴向预拉力下长方体质量块4保持平衡。
所述控温系统9包括分析电路、控制电路以及备用电池，分析电路与位移传感器8相连接，分析电路与控制电路相连接，备用电池分别与分析电路和控制电路相连接。
所述外壳端板2的外侧面上固定有斜撑，控温系统9安装在斜撑与外壳端板2之间的空间中。
如附图1所示，外壳底板1的两端分别固定有外壳端板2，外壳底板1和外壳端板2均由钢板制成。外壳底板1的上表面中部设置有摩擦板光滑区3，摩擦板光滑区3的摩擦系数应尽可能的小。摩擦板光滑区3的两侧且位于外壳底板1的上表面分别设置有摩擦板粗糙区5，也就是高阻尼区，摩擦板光滑区3和摩擦板粗糙区5分别通过固定螺栓11固定在外壳底板1上，并且摩擦板光滑区3和摩擦板粗糙区5保持在同一厚度。摩擦板粗糙区5的摩擦系数较大，摩擦板粗糙区5的摩擦系数要适宜，并且耐久性强。
外壳端板2之间连接固定有表面光滑的限位金属杆6，长方体质量块4放置在摩擦板光滑区3上，并且长方体质量块4的中部水平开设有滑动孔，长方体质量块4通过滑动孔穿在限位金属杆6上，长方体质量块4能够在限位金属杆6上实现前后滑动。长方体质量块4采用铁块或者其他密度较大的物质制成，并且长方体质量块4不易磨损，耐用性好。长方体质量块4的质量大小应根据结构的大小和建筑的总质量决定，来取得最优的减振效果。长方体质量块4的底部与摩擦板光滑区3相接触，长方体质量块4在摩擦板粗糙区5滑动时所受到的摩擦阻力较大。
本实用新型在长方体质量块4的两侧各布置一组SMA弹簧 7，SMA弹簧 7的一端固定在长方体质量块4的外侧，SMA弹簧 7的另一端与外壳端板2连接固定。SMA弹簧 7采用形状记忆合金制成，在长方体质量块4静止时，SMA弹簧 7具有一定的预拉力，在轴向预拉力下长方体质量块4保持平衡。还可以通过调节预拉力来改变SMA弹簧7的初始状态，以达到最优的耗能效果。当外界荷载强度的变化，长方体质量块4滑动的区域也会发生变化，当为风荷载时，长方体质量块4在光滑的摩擦板光滑区3滑动，对荷载的反应迅速；当为较大的地震时，长方体质量块4将滑动至有阻尼的摩擦板粗糙区5，通过摩擦进一步提高对能量的消耗。以此更好的实现了对荷载的分级抵抗和提高了耗能作用。同时，长方体质量块4位移越大SMA弹簧7的滞回环越大，耗能能力也越好。
外壳端板2的外侧安装有控温系统9，外壳端板2的外侧面上固定有斜撑，控温系统9安装在斜撑与外壳端板2之间的空间中。控温系统9包括分析电路、控制电路以及备用电池，分析电路与位移传感器8相连接，分析电路与控制电路相连接，备用电池分别与分析电路和控制电路相连接，控温系统9的电流输出端通过线缆分别与SMA弹簧 7相连接，外壳底板1或外壳端板2上安装有位移传感器8，位移传感器8与控温系统9相连接。通过位移传感器8的实时测量长方体质量块4的滑动位移来判断外加荷载大小，在位移过大时，说明外加荷载过大，系统及时接通对SMA弹簧7的电流输出，提升弹簧温度至20-30摄氏度，增强了SMA弹簧7的耗能性能和恢复能力，通过控温系统9使SMA弹簧7在工作时保持在奥氏体相，消除了SMA弹簧7因为环境温度过低而可能产生的残余应变。
本实用新型通过用SMA弹簧7代替普通弹簧，可以增强装置的耗能效果，同时利用SMA弹簧7自身形状记忆效应，赋予了装置自复位能力，同时耐久性和耐腐蚀性更好，不易损坏，降低了维修成本。另外设置有不同摩擦系数的摩擦板，可以更好的应对不同等级的外力荷载，达到了更好的减振效果。本实用新型安装的智能化控温系统9，可以在需要时，通过提升弹簧温度来增强弹簧的耗能性能，实现了对SMA弹簧7性能的最大化利用，能够适应不同能量级的荷载，如风荷载和地震荷载，这种带SMA弹簧的智能控温调频质量阻尼器可以广泛运用到结构减振中，运用前景广阔。
Claims (5)
1.一种智能控温调频质量阻尼器，包括外壳底板（1）和外壳端板（2），外壳底板（1）的两端分别固定有外壳端板（2），其特征在于：所述外壳底板（1）的上表面中部设置有摩擦板光滑区（3），摩擦板光滑区（3）的两侧且位于外壳底板（1）的上表面分别设置有摩擦板粗糙区（5），外壳端板（2）之间连接固定有限位金属杆（6），限位金属杆（6）上安装有可来回滑动的长方体质量块（4），长方体质量块（4）的底部与摩擦板光滑区（3）相接触，长方体质量块（4）的两侧各布置一组SMA弹簧（7），SMA弹簧（7）的一端固定在长方体质量块（4）的外侧，SMA弹簧（7）的另一端与外壳端板（2）连接固定，外壳端板（2）的外侧安装有控温系统（9），控温系统（9）的电流输出端通过线缆分别与SMA弹簧（7）相连接，外壳底板（1）或外壳端板（2）上安装有位移传感器（8），位移传感器（8）与控温系统（9）相连接。
2.根据权利要求1所述的一种智能控温调频质量阻尼器，其特征在于：所述摩擦板光滑区（3）和摩擦板粗糙区（5）分别通过固定螺栓（11）固定在外壳底板（1）上，摩擦板粗糙区（5）的摩擦系数较大。
3.根据权利要求1所述的一种智能控温调频质量阻尼器，其特征在于：所述SMA弹簧（7）采用形状记忆合金制成，在长方体质量块（4）静止时，SMA弹簧（7）具有一定的预拉力，在轴向预拉力下长方体质量块（4）保持平衡。
4.根据权利要求1所述的一种智能控温调频质量阻尼器，其特征在于：所述控温系统（9）包括分析电路、控制电路以及备用电池，分析电路与位移传感器（8）相连接，分析电路与控制电路相连接，备用电池分别与分析电路和控制电路相连接。
5.根据权利要求1所述的一种智能控温调频质量阻尼器，其特征在于：所述外壳端板（2）的外侧面上固定有斜撑，控温系统（9）安装在斜撑与外壳端板（2）之间的空间中。
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| CN110700076A (zh) * | 2019-09-27 | 2020-01-17 | 河海大学 | 一种记忆合金阻尼器 |
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