CN216786792U - 一种新型水平电涡流调谐质量阻尼器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型水平电涡流调谐质量阻尼器，包括有底座，设置于底座上的外框体，设置于外框体内部的质量块，固定于质量块两侧的电涡流阻尼装置，以及固定于质量块左右两侧、与电涡流阻尼装置相配套的杠杆结构，所述杠杆结构包括有一端固定在质量块上的定位销钉，以及与定位销钉的另一端可转动连接的杠杆，所述杠杆结构的顶端固定有铜板，铜板插设于两块磁铁的间隙中。在本实用新型中，当结构发生水平向振动时，振动通过外框体和弹簧传递给质量块，此时质量块处于共振或者类共振状态，质量块和底座之间发生相对位移，杠杆也随之而摆动，带动所述铜板开始切割磁力线，从而产生电涡流并进而产生电涡流阻尼，以起到减震的作用。

Description

一种新型水平电涡流调谐质量阻尼器

技术领域

本实用新型涉及土木工程结构控制技术领域，尤其涉及一种新型水平电涡流调谐质量阻尼器。

背景技术

为了满足日益增长的建筑美学设计要求和功能使用要求，现代土木工程结构设计趋势逐渐向大跨、轻柔、高耸等方向发展。这种轻盈的结构造型降低了结构刚度，使得结构在风荷载或人行荷载等低频激励作用下产生较大的结构振动。

日常生活中，一类常见的结构是人行天桥，由于这类结构体系偏轻柔，自振频率一般与人群行走步频接近，约0.5Hz至2.8Hz，因此需要对天桥结构进行竖向和横截面水平方向的振动控制。其中，动力吸振技术是振动控制的一个有效手段，为了实现对轻柔结构的振动控制，传统的技术手段是在结构上安装调谐质量阻尼减振装置(TUNEDMASSDAMPER，以下简称TMD)来实现减振。

为了获得更宽的减振频率以及更好的耗能，TMD一般都需要配置另外的电涡流阻尼单元来进行耗能。电涡流阻尼产生的基本原理是:当处于磁场中的导体板切割磁力线时会在导体板中产生电涡流,电涡流又会产生与原磁场方向相反的新磁场,从而在原磁场和导体之间形成阻碍二者相对运动的阻尼力,同时导体板的电阻效应将导体板的动能通过电涡流转换为热能耗散出去。如果将导体板与振动结构相连接,就可以产生结构减振与耗能的作用,成为电涡流阻尼器。

现有技术中的水平电涡流调谐质量阻尼器对质量块的运动稳定难以控制，无法达到阻尼器稳定性与耐久性的要求，同时，永磁体产生的阻尼较小且不可调节，不能满足实际需求。

实用新型内容

为了克服现有的水平电涡流调谐质量阻尼器存在的质量块不稳定、阻尼较小等问题，本实用新型提出了一种新型水平电涡流调谐质量阻尼器。

本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种新型水平电涡流调谐质量阻尼器，包括有底座，设置于所述底座上方、用于支撑的外框体，设置于所述外框体内部的质量块，固定于所述质量块左右两侧的两组电涡流阻尼装置，以及固定于所述质量块左右两侧、与所述电涡流阻尼装置相配套的杠杆结构，其中：

所述外框体内侧与所述质量块的前后内壁之间固定有若干组立方刚度非线性弹簧；

所述电涡流阻尼装置包括有固定在所述质量块侧面的“ㄇ”型外壳，所述“ㄇ”型外壳的两侧内壁上固定有两块平行的、中间留有足够间隙的磁铁；

所述杠杆结构包括有一端固定在所述质量块上的定位销钉，以及与所述定位销钉的另一端可转动连接的杠杆，所述杠杆结构的顶端固定有铜板，所述铜板插设于所述两块磁铁的间隙中，且所述铜板两侧的磁铁极性相反，以使所述铜板随着所述杠杆结构的摆动而做切割磁力线运动。

进一步地，所述底座上对应所述质量块的位置处固定有若干个滚轮，以支撑所述质量块，所述滚轮的滑动面涂有硅脂，以保证较低的摩擦力系数。

进一步地，所述底座上对应所述电涡流阻尼装置的位置处固定有铰支座，所述铰支座与所述杠杆的底端连接，以使所述杠杆的底端与所述底座连接。

优选地，围绕所述外框体外侧增设有若干个环状加劲板，用于加强结构。

优选地，所述环状加劲板的数量为3个。

进一步地，所述电涡流阻尼装置的“ㄇ”型外壳的侧面大致呈“ㄇ”字形，其前后侧面和底面为敞口的结构，以便所述铜板在所述磁铁的间隙中摆动。

进一步地，所述“ㄇ”型外壳顶部下方对应所述铜板的位置处开设有凹槽，以防止所述铜板在转动过程中与所述“ㄇ”型外壳之间有硬接触而导致磨损。

进一步地，所述杠杆结构的杠杆内嵌设有滚动轴承，所述定位销钉的两端分别与所述滚动轴承和所述质量块紧配，从而使所述杠杆以所述定位销钉为支点进行转动。

进一步地，所述铜板位于所述杠杆远离所述定位销钉的一端。

优选地，所述立方刚度非线性弹簧均匀布置在所述质量块的两侧，每侧设置有2组，每组各有上下2根，即所述立方刚度非线性弹簧的数量为8根。

与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果是：

(1)利用电磁感应原理实现电涡流耗能机制，同时，采用永磁体-导体板的阻尼装置提供阻尼力，无需外接提供能源；

(2)质量快底部装有滚轮，防止硬摩擦，可以更有效地将振动转递到质量块上；

(3)通过杠杆放大装置实现对电涡流耗能阻尼力放大；

(4)该阻尼器采用非线性弹簧，具有更宽的减振频带。

附图说明

附图仅用于展示具体实施案例，而并不认为是对本实用新型的限制，在所给出的附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本实用新型的新型水平电涡流调谐质量阻尼器的俯视图。

图2为本实用新型在图1上的A-A向剖视图。

图3为本实用新型在图1上的B-B向剖视图。

图中：

1-底座、2-外框体、3-质量块、4-电涡流阻尼装置、5-杠杆结构、6-立方刚度非线性弹簧；

11-滚轮、12-铰支座；21-环状加劲板；

41-“コ”型外壳、42-磁铁、43-铜板；411-凹槽；

51-杠杆、52-滚动轴承、53-定位销钉。

具体实施方式

下面结合附图，以具体实施例对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。应理解，以下实施例仅用于说明本实用新型而非用于限定本实用新型的范围。

在本实用新型实施例中，固定方式可以按照设计、加工或施工要求选用焊接、螺栓连接，可以是直接连接，也可以是通过中间转换装置间接连接。这里给出的固定方式仅作为示例，对本领域的技术人员，可以根据具体情况理解上述固定方式在本实用新型中的含义。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

结合图1和图2所示，一种新型水平电涡流调谐质量阻尼器包括有底座1，设置于所述底座1上方、用于支撑的外框体2，设置于所述外框体2内部的质量块3，固定于所述质量块3左右两侧的两组电涡流阻尼装置4，以及固定于所述质量块3左右两侧、与所述电涡流阻尼装置4相配套的杠杆结构5，其中：

如图1所示，所述外框体2内侧与所述质量块3的前后内壁之间固定有若干组立方刚度非线性弹簧6；

所述电涡流阻尼装置4包括有固定在所述质量块3侧面的“ㄇ”型外壳41，所述“ㄇ”型外壳41的两侧内壁上固定有两块平行的、中间留有足够间隙的磁铁42；

所述杠杆结构5包括有一端固定在所述质量块3上的定位销钉53，以及与所述定位销钉53的另一端可转动连接的杠杆51，所述杠杆结构5的顶端固定有铜板43，所述铜板43插设于所述两块磁铁42的间隙中，且所述铜板43两侧的磁铁极性相反，以使所述铜板43可以随着所述杠杆结构5的摆动而做切割磁力线运动，从而产生电涡流并进而产生电涡流阻尼。

进一步地，所述底座1上对应所述质量块3的位置处固定有若干个滚轮11，以支撑所述质量块3，优选地，所述滚轮11的滑动面涂有硅脂，以保证较低的摩擦力系数。

进一步地，所述底座1上对应所述电涡流阻尼装置4的位置处固定有铰支座12，所述铰支座12与所述杠杆51的底端连接，从而使所述杠杆51的底端与所述底座1连接。当结构件发生水平向振动，即所述质量块3和所述底座1之间发生相对位移时，所述杠杆51也随之而摆动，从而带动所述铜板43。

进一步地，围绕所述外框体2外侧增设有若干个环状加劲板21，用于加强结构，优选地，所述环状加劲板21的数量为3个。

进一步地，所述电涡流阻尼装置4的“ㄇ”型外壳41的侧面大致呈“ㄇ”字形，其前后侧面和底面为敞口的结构，以便所述铜板43在所述磁铁42的间隙中摆动。

优选地，所述“ㄇ”型外壳41顶部下方对应所述铜板43的位置处开设有凹槽411，以防止所述铜板43在转动过程中与所述“ㄇ”型外壳41之间有硬接触而导致磨损。

进一步地，所述杠杆结构5的杠杆51内嵌设有滚动轴承52，所述定位销钉53的两端分别与所述滚动轴承52和所述质量块3紧配，从而使所述杠杆51以所述定位销钉53为支点进行转动。

优选地，所述铜板43位于所述杠杆51远离所述定位销钉53的一端。

优选地，所述立方刚度非线性弹簧6均匀布置在所述质量块3的两侧，每侧设置有2组，每组各有上下两根，即所述立方刚度非线性弹簧的数量为8根。

在本实用新型的实施例中，当结构发生水平向振动时，振动通过外框体2和立方刚度非线性弹簧6传递给质量块3，此时质量块3处于共振或者类共振状态。所述质量块3和所述底座1之间发生相对位移，则所述杠杆51也随之而摆动，从而带动所述铜板43开始切割磁力线。根据调谐质量阻尼器的设计参数及结构的容许设计振动幅值，确定质量块3的最大行程，通过设计定位销钉53的轴线与杠杆51左端与右端的距离，确定阻尼系统中杠杆51的放大系数，记杠杆51的放大比例为μ，则杠杆51左端的铜板43最大速度为质量块最大运动速度的μ倍。在调谐质量阻尼器的阻尼参数确定的情况下，可以选用较小的磁铁和铜板满足设计要求。此外，立方刚度的非线性弹簧使得在不同的弹簧变形下，调谐质量阻尼器具有不同的频率，该设计也解决了低阻尼鲁棒性差的问题，使得该调谐质量阻尼器可以很好控制宽频带的竖向振动。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种新型水平电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，包括有底座(1)，设置于所述底座(1)上方、用于支撑的外框体(2)，设置于所述外框体(2)内部的质量块(3)，固定于所述质量块(3)左右两侧的两组电涡流阻尼装置(4)，以及固定于所述质量块(3)左右两侧、与所述电涡流阻尼装置(4)相配套的杠杆结构(5)，其中：

所述外框体(2)内侧与所述质量块(3)的前后内壁之间固定有若干组立方刚度非线性弹簧(6)；

所述电涡流阻尼装置(4)包括有固定在所述质量块(3)侧面的“ㄇ”型外壳(41)，所述“ㄇ”型外壳(41)的两侧内壁上固定有两块平行的、中间留有足够间隙的磁铁(42)；

所述杠杆结构(5)包括有一端固定在所述质量块(3)上的定位销钉(53)，以及与所述定位销钉(53)的另一端可转动连接的杠杆(51)，所述杠杆结构(5)的顶端固定有铜板(43)，所述铜板(43)插设于所述两块磁铁(42)的间隙中，且所述铜板(43)两侧的磁铁极性相反，以使所述铜板(43)随着所述杠杆结构(5)的摆动而做切割磁力线运动。

2.根据权利要求1所述的新型水平电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，所述底座(1)上对应所述质量块(3)的位置处固定有若干个滚轮(11)，以支撑所述质量块(3)，所述滚轮(11)的滑动面涂有硅脂，以保证较低的摩擦力系数。

3.根据权利要求1所述的新型水平电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，所述底座(1)上对应所述电涡流阻尼装置(4)的位置处固定有铰支座(12)，所述铰支座(12)与所述杠杆(51)的底端连接，以使所述杠杆(51)的底端与所述底座(1)连接。

4.根据权利要求1所述的新型水平电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，围绕所述外框体(2)外侧增设有若干个环状加劲板(21)，用于加强结构。

5.根据权利要求4所述的新型水平电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，所述环状加劲板(21)的数量为3个。

6.根据权利要求1所述的新型水平电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，所述电涡流阻尼装置(4)的“ㄇ”型外壳(41)的侧面大致呈“ㄇ”字形，其前后侧面和底面为敞口的结构，以便所述铜板(43)在所述磁铁(42)的间隙中摆动。

7.根据权利要求6所述的新型水平电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，所述“ㄇ”型外壳(41)顶部下方对应所述铜板(43)的位置处开设有凹槽(411)，以防止所述铜板(43)在转动过程中与所述“ㄇ”型外壳(41)之间有硬接触而导致磨损。

8.根据权利要求1所述的新型水平电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，所述杠杆结构(5)的杠杆(51)内嵌设有滚动轴承(52)，所述定位销钉(53)的两端分别与所述滚动轴承(52)和所述质量块(3)紧配，从而使所述杠杆(51)以所述定位销钉(53)为支点进行转动。

9.根据权利要求1所述的新型水平电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，所述铜板(43)位于所述杠杆(51)远离所述定位销钉(53)的一端。

10.根据权利要求1所述的新型水平电涡流调谐质量阻尼器，其特征在于，所述立方刚度非线性弹簧(6)均匀布置在所述质量块(3)的两侧，每侧设置有2组，每组各有上下2根，即所述立方刚度非线性弹簧的数量为8根。

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