本發(fā)明是一種多維電阻耗能減振裝置，主要針對某些復(fù)雜或者重要的工程結(jié)構(gòu)，及高聳建筑結(jié)構(gòu)的一種多維電阻耗能減振裝置。

背景技術(shù)：

隨著社會的發(fā)展，工程結(jié)構(gòu)形式日益多樣化、柔性化，在強(qiáng)風(fēng)或強(qiáng)烈地震作用下，建筑物的動力反應(yīng)強(qiáng)烈，很難滿足結(jié)構(gòu)舒適性和安全性的要求。如何使建筑物具有良好的抗震和抗風(fēng)性能，減少風(fēng)荷載及地震作用對建筑物造成的危害成為土木工程領(lǐng)域的研究熱點，受到越來越多的關(guān)注，結(jié)構(gòu)振動控制已經(jīng)成為減小結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)的重要方法。

傳統(tǒng)的抗風(fēng)抗震設(shè)計方法，是通過提高結(jié)構(gòu)本身的強(qiáng)度和剛度來抵御風(fēng)荷載或地震作用，依靠構(gòu)件的彈塑性變形來耗能的，是一種“硬碰硬”式的抗震方法。它既不經(jīng)濟(jì)，又存在一定的安全隱患，并且高強(qiáng)材料自身的優(yōu)勢也難以得到充分的發(fā)揮。結(jié)構(gòu)振動控制可以有效地減輕結(jié)構(gòu)在風(fēng)和地震等動力作用下的反應(yīng)和損傷，提高結(jié)構(gòu)的抗震能力和抗災(zāi)性能。

結(jié)構(gòu)控制的概念可以簡單表述為：通過對結(jié)構(gòu)附加控制裝置，由控制裝置與結(jié)構(gòu)共同承受振動作用，以調(diào)諧和減輕結(jié)構(gòu)的振動響應(yīng)，消耗外部荷載傳遞給結(jié)構(gòu)的能量，使它在外界干擾作用下的響應(yīng)被控制在允許范圍內(nèi)。

目前的減振控制設(shè)備大多數(shù)只能控制一個方向的振動或者是某幾個特定方向的振動，而考慮到結(jié)構(gòu)振動的復(fù)雜性，這樣的振動控制裝置無法很好的滿足振動控制的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種多維電阻耗能減振裝置，旨在減小建筑結(jié)構(gòu)(尤其是高層建筑或高聳結(jié)構(gòu)等)在地震或風(fēng)荷載作用下的振動響應(yīng)，達(dá)到減振耗能的效果；本發(fā)明將利用磁生電原理，通過電阻耗能，研制出一種多維電阻耗能減振裝置。在地震或風(fēng)荷載作用時，隨著結(jié)構(gòu)受力和變形的增大，耗能裝置率先產(chǎn)生較大阻尼，大量消耗輸入結(jié)構(gòu)的能量，從而使主體結(jié)構(gòu)避免進(jìn)入明顯的非彈性狀態(tài)并迅速減小結(jié)構(gòu)的振動響應(yīng)，保護(hù)主體結(jié)構(gòu)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種多維電阻耗能減振裝置，包括一個外箱體，所述的外箱體內(nèi)設(shè)置一個內(nèi)箱體，所述的內(nèi)箱體底部通過液體粘滯阻尼器和彈簧與所述的外箱體連接；所述的內(nèi)箱體側(cè)壁通過四個方向上的滾輪與所述的外箱體接觸，保證內(nèi)箱體的豎向振動；在所述內(nèi)箱體的頂部垂直設(shè)置一個剛性吊桿，所述的剛性吊桿的底部連接一個質(zhì)量球；所述的質(zhì)量球下端連接一根起到傳遞能量的作用的鋼絲繩i，所述的鋼絲繩i連接在小磁球上；所述的小磁球下部連接一根穿過雙向滑輪組的鋼絲繩ii；所述的鋼絲繩ii繞過轉(zhuǎn)盤與位于內(nèi)箱體內(nèi)壁上的彈性裝置連接；所述的轉(zhuǎn)盤安裝位于轉(zhuǎn)盤軸一端，所述的轉(zhuǎn)盤軸水平的架于內(nèi)部支架上；所述的轉(zhuǎn)盤軸上設(shè)置數(shù)匝閉合線圈；所述的內(nèi)部支架設(shè)置于內(nèi)箱體底部，所述的內(nèi)部支架頂面與底面設(shè)置磁鐵板，提供均勻磁場。

進(jìn)一步的，所述剛性吊桿及質(zhì)量球的中心均位于內(nèi)箱體的豎向中心線上，剛性吊桿上端與固定在內(nèi)箱體內(nèi)部上面的萬向鉸相連，下端與質(zhì)量球固定連接，質(zhì)量球在金屬箱內(nèi)部任意方向擺動。

進(jìn)一步的，所述的小磁球位于雙向滑輪組上部，具有與上部磁鐵板相異的磁性，防止與上部磁鐵板相吸，起到控制鋼絲繩受力狀態(tài)及鋼絲繩復(fù)位的作用。

進(jìn)一步的，所述的雙向滑輪組設(shè)置于內(nèi)部支架一側(cè)頂部，為金屬材質(zhì)，起到利于小磁球復(fù)位及控制鋼絲繩位置的作用。

進(jìn)一步的，所述的轉(zhuǎn)盤在鋼絲繩的拉伸作用下轉(zhuǎn)動。

進(jìn)一步的，所述的彈簧設(shè)置于內(nèi)箱體側(cè)壁，起到提供彈性回復(fù)力的作用。

進(jìn)一步的，所述的閉合線圈擁有一定的電阻，在均勻磁場中轉(zhuǎn)動過程內(nèi)部產(chǎn)生電流，電阻在電流的作用下發(fā)熱耗能。

進(jìn)一步的，所述質(zhì)量球通過連有萬向鉸的剛性吊桿與箱頂連接，保證與豎向振動互不影響。

進(jìn)一步的，豎向調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的頻率通過彈簧的剛度來調(diào)節(jié)；

進(jìn)一步的，懸掛質(zhì)量擺的頻率由質(zhì)量球的質(zhì)量與剛性吊桿的長度控制。

使用時，本發(fā)明應(yīng)當(dāng)固定于高聳結(jié)構(gòu)頂部。萬向鉸的上端通過焊接與內(nèi)箱體頂部相連，剛性吊桿的下端連接質(zhì)量球，萬向鉸允許剛性桿沿著任意方向運動，剛性吊桿和質(zhì)量塊組成了一個多向的懸掛質(zhì)量擺，通過質(zhì)量球的擺動和線圈電阻發(fā)熱消耗能量，減小所在結(jié)構(gòu)的振動反應(yīng)，達(dá)到耗能減振的效果；內(nèi)箱體、彈簧及液體粘滯阻尼器組成了一個豎向的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器。質(zhì)量球同時能夠為豎向的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器和水平方向的懸掛質(zhì)量擺提供質(zhì)量?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)剛性吊桿的長度、彈簧的剛度或者質(zhì)量塊的質(zhì)量來保證減振器的頻率于結(jié)構(gòu)的固有頻率保持一致，達(dá)到最優(yōu)的減振效果。

本發(fā)明的有益效果是：

該減振裝置可以減小結(jié)構(gòu)在地震或風(fēng)荷載作用下多維振動響應(yīng)，可以有效的彌補荷載發(fā)生時方向不確定所帶來的隱患；該減振裝置可以實現(xiàn)任意方向的振動控制，具有較強(qiáng)的實用性；該減振裝置中閉合線圈電阻的耗能，起到減振效果，噪音較??；該減振裝置構(gòu)造簡單、加工方便、性價比高、靈活性高、便于安裝、環(huán)保安全。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進(jìn)一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當(dāng)限定。

圖1是一種多維電阻耗能減振裝置的主視圖。

圖2是一種多維電阻耗能減振裝置的側(cè)視圖。

圖3是一種多維電阻耗能減振裝置a-a剖面圖。

圖中：1滾輪，2外箱體，3內(nèi)箱體，4萬向鉸，5剛性吊桿，6質(zhì)量球，7鋼絲繩，8內(nèi)部支架，9轉(zhuǎn)盤，10閉合線圈，11小磁球，12雙向滑輪組，13鋼絲繩，14彈簧，15彈簧，16液體粘滯阻尼器，17磁鐵板，18轉(zhuǎn)盤軸。

具體實施方式

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是例示性的，旨在對本申請?zhí)峁┻M(jìn)一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

正如背景技術(shù)所介紹的，目前的減振控制設(shè)備大多數(shù)只能控制一個方向的振動或者是某幾個特定方向的振動，而考慮到結(jié)構(gòu)振動的復(fù)雜性，這樣的振動控制裝置無法很好的滿足振動控制的要求；與傳統(tǒng)懸掛擺相比，本專利中擺線由萬向鉸和剛性吊桿替代，可以進(jìn)行任意方向上的減振；質(zhì)量球的擺動通過鋼絲繩、轉(zhuǎn)盤帶動閉合線圈在均勻磁場中的轉(zhuǎn)動，利用磁生電原理，通過閉合線圈的發(fā)熱進(jìn)行耗能，制作簡單。為了解決如上的技術(shù)問題，本申請?zhí)岢隽艘环N多維電阻耗能減振裝置。

以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的實施方式。

本發(fā)明提出的一種多維電阻耗能減振裝置，如圖1，圖2，圖3所示，包括一個外箱體，所述的外箱體內(nèi)設(shè)置一個內(nèi)箱體，所述的內(nèi)箱體底部通過液體粘滯阻尼器和彈簧與所述的外箱體連接；所述的內(nèi)箱體側(cè)壁通過四個方向上的滾輪與所述的外箱體接觸，保證內(nèi)箱體的豎向振動；在所述內(nèi)箱體的頂部垂直設(shè)置一個剛性吊桿，所述的剛性吊桿的底部連接一個質(zhì)量球；所述的質(zhì)量球下端連接一根起到傳遞能量的作用的鋼絲繩i，所述的鋼絲繩i連接在小磁球上；所述的小磁球下部連接一根穿過雙向滑輪組的鋼絲繩ii；所述的鋼絲繩ii繞過轉(zhuǎn)盤與位于內(nèi)箱體內(nèi)壁上的彈性裝置連接；所述的轉(zhuǎn)盤安裝位于轉(zhuǎn)盤軸一端，所述的轉(zhuǎn)盤軸水平的架于內(nèi)部支架上；所述的轉(zhuǎn)盤軸上設(shè)置數(shù)匝閉合線圈；所述的內(nèi)部支架設(shè)置于內(nèi)箱體底部，所述的內(nèi)部支架頂面與底面設(shè)置磁鐵板，提供均勻磁場。

具體的結(jié)構(gòu)如下：

該裝置減振器是由調(diào)諧質(zhì)量阻尼器與懸掛質(zhì)量擺共同組成的。

懸掛質(zhì)量擺，由一個萬向鉸4、一根剛性吊桿5，質(zhì)量球6組成；

豎向調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，是由四根彈簧15和四個液體粘滯阻尼器16，內(nèi)箱體3以及箱內(nèi)質(zhì)量球6構(gòu)成。

外箱體2懸掛或安裝于結(jié)構(gòu)物的頂部，其內(nèi)的內(nèi)箱體3通過彈簧15和液體粘滯阻尼器16與外箱體相連。內(nèi)箱體3內(nèi)設(shè)置水平方向的懸掛質(zhì)量擺。萬向鉸4焊接于內(nèi)箱體頂部中心，剛性吊桿5的上端與萬向鉸4通過銷栓連接，下端通過焊接固定質(zhì)量球6，并在質(zhì)量球6下部與鋼絲繩7連接，鋼絲繩7下部連接小磁球11，小磁球11下部連接鋼絲繩13，鋼絲繩13穿過雙向滑輪組12，繞過轉(zhuǎn)盤9，另一端與固定在內(nèi)箱體3側(cè)壁的彈簧14連接。內(nèi)箱體3底部設(shè)置內(nèi)部支架8，內(nèi)部支架8的頂面與底面設(shè)置磁鐵板17，內(nèi)部支架8的中部架起轉(zhuǎn)盤軸18，轉(zhuǎn)盤軸18上設(shè)置閉合線圈10，內(nèi)部支架頂部一側(cè)設(shè)置雙向滑輪組12。由于萬向鉸的存在，剛性吊桿5和質(zhì)量球6能沿任意方向擺動，并可以與帶動鋼絲繩的拉伸，帶動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，均勻磁場中的閉合線圈轉(zhuǎn)動產(chǎn)生電流，電阻發(fā)熱消耗能量達(dá)到減振效果。

進(jìn)一步的，所述剛性吊桿5及質(zhì)量球6的中心均位于內(nèi)箱體3的豎向中心線上，剛性吊桿5上端與固定在內(nèi)箱體內(nèi)部上面的萬向鉸相連，下端與質(zhì)量球固定連接，質(zhì)量球在金屬箱內(nèi)部任意方向擺動。

進(jìn)一步的，所述的小磁球11位于雙向滑輪組上部，具有與上部磁鐵板相異的磁性，防止與上部磁鐵板相吸，起到控制鋼絲繩受力狀態(tài)及鋼絲繩復(fù)位的作用。

進(jìn)一步的，所述的雙向滑輪組12設(shè)置于內(nèi)部支架一側(cè)頂部，為金屬材質(zhì)，起到利于小磁球復(fù)位及控制鋼絲繩位置的作用。

進(jìn)一步的，所述的轉(zhuǎn)盤9在鋼絲繩的拉伸作用下轉(zhuǎn)動。

進(jìn)一步的，所述的彈簧設(shè)置于內(nèi)箱體側(cè)壁，起到提供彈性回復(fù)力的作用。

進(jìn)一步的，所述的閉合線圈10擁有一定的電阻，在均勻磁場中轉(zhuǎn)動過程內(nèi)部產(chǎn)生電流，電阻在電流的作用下發(fā)熱耗能。

進(jìn)一步的，所述質(zhì)量球6通過連有萬向鉸的剛性吊桿與箱頂連接，保證與豎向振動互不影響。

進(jìn)一步的，所述的豎向調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的頻率通過彈簧的剛度來調(diào)節(jié)；所述懸掛質(zhì)量擺的頻率由質(zhì)量球的質(zhì)量與剛性吊桿的長度控制。

使用時，本發(fā)明應(yīng)當(dāng)固定于高聳結(jié)構(gòu)頂部。萬向鉸的上端通過焊接與內(nèi)箱體頂部相連，剛性吊桿的下端連接質(zhì)量球，萬向鉸允許剛性桿沿著任意方向運動，剛性吊桿和質(zhì)量塊組成了一個多向的懸掛質(zhì)量擺，通過質(zhì)量球的擺動和電阻耗能，減小所在結(jié)構(gòu)的振動反應(yīng)，達(dá)到耗能減振的效果；內(nèi)箱體及其內(nèi)部質(zhì)量球、彈簧、液體粘滯阻尼器組成了一個豎向的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器。質(zhì)量球同時能夠為豎向的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器和水平方向的懸掛質(zhì)量擺提供質(zhì)量。可以通過調(diào)節(jié)剛性吊桿的長度、彈簧的剛度或者質(zhì)量塊的質(zhì)量來保證減振器的頻率于結(jié)構(gòu)的固有頻率保持一致，達(dá)到最優(yōu)的減振效果。

本實施方案中質(zhì)量球、內(nèi)箱體內(nèi)剛性吊桿長度和彈簧剛度設(shè)置時，需要的注意是：第一，質(zhì)量球6擺動頻率盡可能接近被控結(jié)構(gòu)的主頻率；第二，合理選擇彈簧剛度，確保調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的頻率接近被控結(jié)構(gòu)的豎向振動頻率；第三，轉(zhuǎn)盤軸與內(nèi)部支架契合部分應(yīng)刷涂適量的潤滑油，確保轉(zhuǎn)動的正常進(jìn)行。

本實施方案中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的具體情況確定一種多維電阻耗能減振裝置的安裝位置和數(shù)量，以達(dá)到最佳的減振效果。

本專利的上述實施方案并不是對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定，本專利的實施方式不限于此，凡此種種根據(jù)本專利的上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識和慣用手段，在不脫離本專利上述基本技術(shù)思想前提下，對本專利上述結(jié)構(gòu)做出的其它多種形式的修改、替換或變更，均應(yīng)落在本專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。