本發(fā)明涉及土木工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種電渦流自變頻調(diào)諧質(zhì)量阻尼器。

背景技術(shù)：

在當今社會，調(diào)諧質(zhì)量阻尼器因為有對原建筑結(jié)構(gòu)改動小、施工方便、減振控制效果顯著等優(yōu)點而被廣泛關(guān)注，并在國內(nèi)外的建筑結(jié)構(gòu)中都有應(yīng)用，如臺北101大廈、上海中心等。但傳統(tǒng)的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器具有對頻率的調(diào)諧敏感性的缺點，不僅建筑結(jié)構(gòu)的自身損傷等會影響調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的減振效果，某些時候其自身的特性，如粘滯阻尼器的退化、彈簧的銹蝕或當建筑結(jié)構(gòu)的某一構(gòu)件作為調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的質(zhì)量時質(zhì)量的變化也會影響其控制效果。而且，設(shè)計時結(jié)構(gòu)的自振頻率估計值與其實際自振頻率存在差異因此，如何實現(xiàn)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的自適應(yīng)控制，使其能實時調(diào)節(jié)自身頻率與結(jié)構(gòu)的頻率相近，以達到良好的減振效果，就成為了一個新的很有意義的研究方向。

黏滯阻尼采用液壓黏滯阻尼器提供阻尼，在提供阻尼的同時，也會有一定剛度，無法做到剛度與阻尼的完全分離，影響設(shè)計分析。而且，液壓黏滯阻尼器還存在漏油、不易養(yǎng)護、后期難以調(diào)節(jié)等問題，增加維護的難度和成本。

電渦流阻尼是對液壓黏滯阻尼的一大創(chuàng)新。電渦流阻尼器的原理是，導(dǎo)體質(zhì)量塊在運動時切割磁感線，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理，在導(dǎo)體內(nèi)就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，形成電渦流，將振動能量轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的熱量，從而實現(xiàn)振動控制。電渦流阻尼器的優(yōu)勢在于：磁體與導(dǎo)體之間沒有直接接觸，無摩擦阻尼和磨損；不受溫度等環(huán)境影響；不存在漏油等狀況，易于維護且耐久性好。

但現(xiàn)有的電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器也很難調(diào)節(jié)自身頻率。一旦由于上文所述原因，致使其頻率與結(jié)構(gòu)頻率有所偏差，減振效果將大為下降。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種質(zhì)量可調(diào)節(jié)、能耗小、結(jié)構(gòu)簡化、無需外部能源、避免摩擦、減振效果好的電渦流自變頻調(diào)諧質(zhì)量阻尼器。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種電渦流自變頻調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，設(shè)置在建筑主結(jié)構(gòu)上，通過調(diào)諧頻率實現(xiàn)減振，該阻尼器包括彈簧、固定質(zhì)量塊、可變質(zhì)量塊、永磁體棒、伺服控制組件以及固定在主結(jié)構(gòu)上的供調(diào)節(jié)質(zhì)量塊，所述的永磁體棒上端分別依次穿過固定質(zhì)量塊和可變質(zhì)量塊中央的永磁體棒槽道并通過螺母固定，下端伸入到開設(shè)于供調(diào)節(jié)質(zhì)量塊中心的電磁槽內(nèi)，并且與設(shè)置在電磁槽內(nèi)的導(dǎo)體板相對感應(yīng)設(shè)置，所述的彈簧套設(shè)在永磁體棒外部，并且上端與固定質(zhì)量塊連接，下端與供調(diào)節(jié)質(zhì)量塊連接，所述的伺服控制組件分別與可變質(zhì)量塊和供調(diào)節(jié)質(zhì)量塊連接；

當可變質(zhì)量塊與固定質(zhì)量塊發(fā)生豎向振動時，永磁體棒與設(shè)置在電磁槽內(nèi)的導(dǎo)體板感應(yīng)產(chǎn)生電渦流，通過導(dǎo)體板發(fā)熱進行耗能，同時伺服控制組件通過改變供調(diào)節(jié)質(zhì)量塊和可變質(zhì)量塊的質(zhì)量調(diào)節(jié)阻尼器的頻率，使阻尼器自身頻率與主結(jié)構(gòu)的頻率相同。

所述的可變質(zhì)量塊和供調(diào)節(jié)質(zhì)量塊均為一可存放固體的容器。

所述的阻尼器還包括質(zhì)量調(diào)節(jié)組件，該質(zhì)量調(diào)節(jié)組件包括單片機控制器、設(shè)置在可變質(zhì)量塊頂部的第一加速度傳感器、設(shè)置在主結(jié)構(gòu)上的第二加速度傳感器以及分別與固定質(zhì)量塊和供調(diào)節(jié)質(zhì)量塊連接的質(zhì)量驅(qū)動單元，所述的第一加速度傳感器、第二加速度傳感器和質(zhì)量驅(qū)動單元分別與單片機控制器通信。

所述的固體為砂?；蛩槭?。

所述的導(dǎo)體板的為銅制導(dǎo)體板或鋁制導(dǎo)體板。

所述的永磁體棒的材質(zhì)為稀土永磁材料、釤鈷、鋁鎳鈷或鐵氧體永磁材料。

所述的永磁體棒的直徑為10-20mm，長度為300-600mm。

所述的導(dǎo)體板與永磁體棒下端的間距為為10-30mm。

所述的質(zhì)量驅(qū)動單元包括電磁閥和砂石泵。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

一、質(zhì)量可調(diào)節(jié)、能耗小：本發(fā)明的電渦流自變頻調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，可變質(zhì)量塊和供調(diào)節(jié)質(zhì)量塊的質(zhì)量可通過伺服控制組件進行精確調(diào)節(jié)，且無須實時調(diào)節(jié)，僅在選定時段進行即可，所需供電量小，能夠精確調(diào)節(jié)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器頻率與主結(jié)構(gòu)頻率相同。

二、結(jié)構(gòu)簡化、無需外部能源：本發(fā)明能簡化結(jié)構(gòu)的抗風和抗震的分析設(shè)計，采用永磁體棒-導(dǎo)體板的阻尼裝置提供阻尼力，改善了傳統(tǒng)黏滯阻尼器的缺陷，又無需外界提供能源。

三、避免摩擦、減振效果好：永磁體棒與導(dǎo)體板之間存在一定的間隔，無摩擦阻尼和磨損，實現(xiàn)剛度與阻尼的分離，耐久性好，達到良好的減振效果，同時又具有安裝簡單、操作便捷的優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的主視圖。

圖2為本發(fā)明的俯視圖。

圖3為圖2中B-B剖面圖。

圖4為圖1中A部的局部放大圖。

其中，1、可變質(zhì)量塊，2、固定質(zhì)量塊，3、彈簧，4、永磁體棒，5、永磁體棒槽道，6、單片機控制器，7、質(zhì)量驅(qū)動單元，8、第一加速度傳感器，9、第二加速度傳感器，10、供調(diào)節(jié)質(zhì)量塊，11、導(dǎo)體板，12、螺母，13、伺服控制組件，14、電磁槽，15、主結(jié)構(gòu)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。

實施例：

如圖1-3所示，本發(fā)明提供一種電渦流自變頻調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，該阻尼器由固定質(zhì)量塊2、可變質(zhì)量塊1、永磁體棒4、電磁槽14、導(dǎo)體板11、彈簧3、供調(diào)節(jié)質(zhì)量塊10及伺服控制組件13組成，其中：

彈簧3的底端與供調(diào)節(jié)質(zhì)量塊10的頂部相連接，彈簧3的頂端與固定質(zhì)量塊2的底部相連接，可變質(zhì)量塊1固定設(shè)置于固定質(zhì)量塊2的頂部，可變質(zhì)量塊1和固定質(zhì)量塊2的中心均開有永磁體棒槽道5。

電磁槽14位于供調(diào)節(jié)質(zhì)量塊10的頂面中心處，永磁體棒4的上端用螺母12固定于可變質(zhì)量塊1的頂部，穿過永磁體棒槽道5后，下端插入電磁槽14內(nèi)，如圖4所示，可變質(zhì)量塊1與固定質(zhì)量塊2發(fā)生豎向振動時，永磁體棒4與設(shè)置于電磁槽14內(nèi)的導(dǎo)體板11感應(yīng)產(chǎn)生電渦流，通過導(dǎo)體板11發(fā)熱耗能。

可變質(zhì)量塊1和供調(diào)節(jié)質(zhì)量塊10的為可存放固體的容器，可變質(zhì)量塊1和供調(diào)節(jié)質(zhì)量塊10所需的質(zhì)量由放入容器內(nèi)的固體例如細砂、砂石等提供。

單片機控制器6接受并處理第一加速度傳感器8和第二加速度傳感器9信號后，可一次性精確計算所需調(diào)節(jié)的質(zhì)量，并控制質(zhì)量驅(qū)動單元7一次性完成可變質(zhì)量塊1的質(zhì)量調(diào)節(jié)；

可變質(zhì)量塊1、固定質(zhì)量塊2和供調(diào)節(jié)質(zhì)量塊10的材料可為銅、鐵、鋁等，形狀可為圓柱體、長方體、凹槽體等，高度可為50毫米至200毫米，直徑可為300毫米至500毫米等，具體形狀和參數(shù)可分別根據(jù)實際控制結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和頻率調(diào)節(jié)范圍需要確定。本發(fā)明可通過調(diào)節(jié)永磁體棒4和導(dǎo)體板11的材質(zhì)、尺寸和兩者之間的間隔大小等調(diào)節(jié)電渦流阻尼。

質(zhì)量驅(qū)動單元7的具體形式可根據(jù)固體質(zhì)量的形式確定，通常設(shè)置為電磁閥和砂石泵組合的形式。

本發(fā)明的使用方法如下：

1、安裝本發(fā)明的電渦流自變頻調(diào)諧質(zhì)量阻尼器時，往可變質(zhì)量塊1和供調(diào)節(jié)質(zhì)量塊10中加入適量固體，啟動伺服控制組件13，單片機控制器6接受并處理第一加速度傳感器8和第二加速度傳感器9信號后，可一次性精確計算所需調(diào)節(jié)的質(zhì)量，并控制質(zhì)量驅(qū)動單元7一次性完成可變質(zhì)量塊1的質(zhì)量調(diào)節(jié)，關(guān)閉伺服控制組件13。

2、經(jīng)過一段時間的使用后，主結(jié)構(gòu)可能與電渦流自變頻調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的頻率有所偏差。啟動伺服控制組件13，單片機控制器6接受并處理第一加速度傳感器8和第二加速度傳感器9信號后，可一次性精確計算所需調(diào)節(jié)的質(zhì)量，并控制質(zhì)量驅(qū)動單元7一次性完成可變質(zhì)量塊1的質(zhì)量調(diào)節(jié)，關(guān)閉伺服控制組件13。

這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實施例中。這里所披露的實施例的變形和改變是可能的，對于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對這里所披露的實施例進行其它變形和改變。