一種斜拉索永磁式電渦流阻尼器及阻尼產(chǎn)生方法
【專利摘要】一種斜拉索永磁式電渦流阻尼器及產(chǎn)生阻尼方法，涉及橋梁結構振動控制領域，阻尼器包括底板、支座、連接桿、杠桿及阻尼產(chǎn)生裝置，支座固定設置于底板的上方，杠桿與所述連接桿、支座均活動連接，阻尼產(chǎn)生裝置包括面外主動齒輪和面外從動齒輪，面外主動齒輪固定設置于連接桿的底端，且與面外從動齒輪嚙合；面外從動齒輪的中央固定插設有阻尼軸，阻尼軸上還套設一組或兩組作切割磁力線運動的裝置。當斜拉索發(fā)生振動時，切割磁力線運動的裝置中的面外導體盤和面內(nèi)導體盤在永磁鐵磁場中作切割磁力線運動產(chǎn)生電渦流阻尼，以耗散斜拉索的振動能量，實現(xiàn)了對斜拉索的面內(nèi)和面外振動同時進行有效控制，并且阻尼系數(shù)穩(wěn)定，可以適應各種溫度的變化。
【專利說明】—種斜拉索永磁式電渦流阻尼器及阻尼產(chǎn)生方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及橋梁結構振動控制領域，具體來講是一種斜拉索永磁式電渦流阻尼器及阻尼產(chǎn)生方法。
【背景技術】
[0002]斜拉索屬于斜拉橋的主要傳力構件，斜拉索為高強鋼絲絞制、外部熱擠PE護套制成，在大跨徑斜拉橋中，斜拉索本身的長度達到數(shù)百米，在外界風荷載、風雨聯(lián)合作用、車輛荷載引起的斜拉索端部激勵等外部作用下，會發(fā)生大幅度的空間振動，其振動軌跡為橢圓形，斜拉索的面內(nèi)振動方向為橢圓軌跡的長軸方向，面外振動方向為橢圓軌跡的短軸方向。無論斜拉索發(fā)生面內(nèi)振動還是面外振動，都會影響斜拉橋的安全性和耐久性，要想控制斜拉索在外界各種激勵下均不發(fā)生振動，需要對斜拉索的面內(nèi)和面外振動均應做出控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種斜拉索永磁式電渦流阻尼器及阻尼產(chǎn)生方法，能夠同時控制斜拉索的面內(nèi)和面外振動。
[0004]為達到以上目的，本發(fā)明采取的技術方案是:一種斜拉索永磁式電渦流阻尼器，包括底板、支座、連接桿及杠桿，所述支座固定設置于所述底板的上方，所述杠桿與所述連接桿、支座均活動連接，還包括阻尼產(chǎn)生裝置，所述阻尼產(chǎn)生裝置包括面外主動齒輪和面外從動齒輪，所述面外主動齒輪固定設置于連接桿的底端，且與所述面外從動齒輪嚙合；面外從動齒輪的中央固定插設有阻尼軸，所述阻尼軸上還套設一組或兩組作切割磁力線運動的裝置；所述作切割磁力線運動的裝置包括面外導體盤、固定盤、面內(nèi)導體盤、面內(nèi)從動齒輪及面內(nèi)主動齒輪，所述阻尼軸由面外從動齒輪向外依次穿過所述面外導體盤、固定盤及面內(nèi)從動齒輪；面外導體盤固定于阻尼軸，所述固定盤固定設置于連接桿的底端，且固定盤通過軸承與阻尼軸連接，所述面內(nèi)導體盤固定于所述面內(nèi)從動齒輪，且面內(nèi)導體盤位于固定盤與面內(nèi)從動齒輪之間；固定盤的每個盤面均固定設置至少一個永磁鐵，所述永磁鐵與面外導體盤、面內(nèi)導體盤之間均設有間隙；所述面內(nèi)主動齒輪固定于底板的上表面，且與面內(nèi)從動齒輪嚙合。
[0005]在上述技術方案的基礎上，當所述阻尼軸上只設有一組作切割磁力線運動的裝置時，所述切割磁力線運動的裝置位于面外從動齒輪的任意一側，當所述阻尼軸上設有兩組作切割磁力線運動的裝置時，兩組所述作切割磁力線運動的裝置分別對稱位于面外從動齒輪的兩側。
[0006]在上述技術方案的基礎上，所述固定盤兩個盤面上的永磁鐵，朝向面外導體盤的，鄰近面外導體盤的邊緣設置；朝向面內(nèi)導體盤的，鄰近面內(nèi)導體盤的邊緣設置。
[0007]在上述技術方案的基礎上，所述永磁鐵與面外導體盤、面內(nèi)導體盤之間的間隙均為 0.5mm 至 Imnin
[0008]在上述技術方案的基礎上，所述固定盤的每個盤面環(huán)向均設有多個凹槽，每個所述凹槽內(nèi)嵌入一個永磁鐵，所述永磁鐵的表面與固定盤的表面平齊，且相鄰兩個永磁鐵的磁極相反。
[0009]在上述技術方案的基礎上，所述面外主動齒輪的半徑大于面外從動齒輪的半徑，所述面內(nèi)主動齒輪的半徑大于面內(nèi)從動齒輪的半徑。
[0010]在上述技術方案的基礎上，還包括索夾，所述索夾位于所述連接桿的頂端。
[0011]在上述技術方案的基礎上，所述面外導體盤與面內(nèi)導體盤的材質(zhì)均為鋁。
[0012]一種斜拉索永磁式電渦流阻尼器的阻尼產(chǎn)生方法如下:
[0013]將所述連接桿連接于斜拉索，并將所述底板固定于橋面；
[0014]當斜拉索發(fā)生面外振動時，連接桿帶動面外主動齒輪和面外從動齒輪發(fā)生嚙合轉(zhuǎn)動，面外從動齒輪帶動面外導體盤作切割磁力線運動，從而產(chǎn)生電渦流阻尼以耗散斜拉索的振動能量；
[0015]當斜拉索發(fā)生面內(nèi)振動時，連接桿帶動面內(nèi)主動齒輪和面內(nèi)從動齒輪發(fā)生嚙合轉(zhuǎn)動，面內(nèi)從動齒輪帶動面內(nèi)導體盤作切割磁力線運動，從而產(chǎn)生電渦流阻尼以耗散斜拉索的振動能量；
[0016]當斜拉索同時發(fā)生面外振動和面內(nèi)振動時，面外導體盤和面內(nèi)導體盤同時作切割磁力線運動，從而產(chǎn)生電渦流阻尼以耗散斜拉索的振動能量。
[0017]在上述技術方案的基礎上，所述連接桿的頂端設有索夾，通過所述索夾將連接桿垂直連接于斜拉索。
[0018]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明利用面外導體盤和面內(nèi)導體盤在永磁鐵磁場中作切割磁力線運動產(chǎn)生電渦流阻尼，以耗散斜拉索的振動能量，實現(xiàn)了對斜拉索的面內(nèi)和面外振動同時進行有效控制，并且該阻尼系數(shù)穩(wěn)定，可以適應各種溫度的變化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明一種斜拉索永磁式電渦流阻尼器的結構圖；
[0020]圖2為圖1中阻尼產(chǎn)生裝置的結構圖；
[0021]圖3為圖2中多個永磁鐵位于固定盤一個盤面的示意圖；
[0022]圖4為斜拉索永磁式電渦流阻尼器安裝于橋面的示意圖。
[0023]附圖標記:底板I ;支座2，支座軸21 ;連接桿3 ;杠桿4，杠桿軸41 ;阻尼產(chǎn)生裝置5，面外主動齒輪51，面內(nèi)從動齒輪52，面外從動齒輪53，阻尼軸54，面外導體盤55，面內(nèi)主動齒輪56，面內(nèi)導體盤57，固定盤58，永磁鐵59 ;索夾6 ;斜拉索7。
【具體實施方式】
[0024]以下結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0025]如圖1、圖2所示，一種斜拉索永磁式電渦流阻尼器包括底板1、支座2、連接桿3、杠桿4、阻尼產(chǎn)生裝置5及索夾6，所述支座2固定設置于所述底板I的上方，所述杠桿4通過支座軸21與支座2鉸接，還通過杠桿軸41與所述連接桿3鉸接，所述索夾6固定位于連接桿3的頂端。所述阻尼產(chǎn)生裝置5包括面外主動齒輪51和面外從動齒輪53，所述面外主動齒輪51固定設置于連接桿3的底端，且與所述面外從動齒輪53嚙合，面外從動齒輪53內(nèi)固定插設有阻尼軸54。所述阻尼軸54上還套設一或兩組作切割磁力線運動的裝置，當只套設一組作切割磁力線運動的裝置時，該組作切割磁力線運動的裝置位于面外從動齒輪53的任意一側。本實施例中，所述阻尼軸54上套設兩組作切割磁力線運動的裝置，兩組作切割磁力線運動的裝置分別對稱位于所述面外從動齒輪53的兩側。
[0026]每組作切割磁力線運動的裝置包括面外導體盤55、固定盤58、面內(nèi)導體盤57、面內(nèi)從動齒輪52及面內(nèi)主動齒輪56，所述阻尼軸54由面外從動齒輪53向外依次穿過所述面外導體盤55、固定盤58及面內(nèi)從動齒輪52。所述面外導體盤55固定于阻尼軸54，所述固定盤58固定設置于連接桿3的底端，且固定盤58通過軸承與阻尼軸54連接，阻尼軸54可在軸承內(nèi)轉(zhuǎn)動；面內(nèi)從動齒輪52朝向58的一側具有凸輪，所述面內(nèi)導體盤57固定套設于凸輪上，即面內(nèi)導體盤57位于固定盤58與面內(nèi)從動齒輪52之間；固定盤58的每個盤面均設置至少一個永磁鐵59，所述永磁鐵59與面外導體盤55、面內(nèi)導體盤57之間均設有間隙；所述面內(nèi)主動齒輪56固定于底板I的上表面，且與面內(nèi)從動齒輪52哨合。
[0027]一個導體盤在固定盤一側的磁場中旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的阻尼系數(shù)為:
[0028]T=Cr ω
[0029]
【權利要求】
1.一種斜拉索永磁式電渦流阻尼器，包括底板(I)、支座(2)、連接桿(3)及杠桿(4)，所述支座(2)固定設置于所述底板(I)的上方，所述杠桿(4)與所述連接桿(3)、支座(2)均活動連接，其特征在于:還包括阻尼產(chǎn)生裝置(5)，所述阻尼產(chǎn)生裝置(5)包括面外主動齒輪(51)和面外從動齒輪(53)，所述面外主動齒輪(51)固定設置于連接桿(3)的底端，且與所述面外從動齒輪(53)嚙合；面外從動齒輪(53)的中央固定插設有阻尼軸(54)，所述阻尼軸(54)還套設一組或兩組作切割磁力線運動的裝置；所述作切割磁力線運動的裝置包括面外導體盤(55)、固定盤(58)、面內(nèi)導體盤(57)、面內(nèi)從動齒輪(52)及面內(nèi)主動齒輪(56)，所述阻尼軸(54)由面外從動齒輪(53)向外依次穿過所述面外導體盤(55)、固定盤(58)及面內(nèi)從動齒輪(52);面外導體盤(55)固定于阻尼軸(54)，所述固定盤(58)固定設置于連接桿(3)的底端，且固定盤(58)通過軸承與阻尼軸(54)連接，所述面內(nèi)導體盤(57)固定于所述面內(nèi)從動齒輪(52)，且面內(nèi)導體盤(57)位于固定盤(58)與面內(nèi)從動齒輪(52)之間；固定盤(58 )的每個盤面均固定設置至少一個永磁鐵(59 ),所述永磁鐵(59 )與面外導體盤(55 )、面內(nèi)導體盤(57)之間均設有間隙；所述面內(nèi)主動齒輪(56)固定于底板(I)的上表面，且與面內(nèi)從動齒輪(52)嚙合。
2.如權利要求1所述的斜拉索永磁式電渦流阻尼器，其特征在于:當所述阻尼軸(54)上只設有一組作切割磁力線運動的裝置時，所述切割磁力線運動的裝置位于面外從動齒輪(53)的任意一側，當所述阻尼軸(54)上設有兩組作切割磁力線運動的裝置時，兩組所述作切割磁力線運動的裝置分別對稱位于面外從動齒輪(53)的兩側。
3.如權利要求2所述的斜拉索永磁式電渦流阻尼器，其特征在于:所述固定盤(58)兩個盤面上的永磁鐵(59)，朝向面外導體盤(55)的，鄰近面外導體盤(55)的邊緣設置；朝向面內(nèi)導體盤(57)的，鄰近面內(nèi)導體盤(57)的邊緣設置。
4.如權利要求2所述的斜拉索永磁式電渦流阻尼器，其特征在于:所述永磁鐵(59)與面外導體盤(55)、面內(nèi)導體盤(57)之間的間隙均為0.5mm至1mm。`
5.如權利要求2至4所述的任一斜拉索永磁式電渦流阻尼器，其特征在于:所述固定盤(58)的每個盤面環(huán)向均設有多個凹槽,每個所述凹槽內(nèi)嵌入一個永磁鐵(59),所述永磁鐵(59)的表面與固定盤(58)的表面平齊，且相鄰兩個永磁鐵(59)的磁極相反。
6.如權利要求2所述的斜拉索永磁式電渦流阻尼器，其特征在于:所述面外主動齒輪(51)的半徑大于面外從動齒輪(53)的半徑，所述面內(nèi)主動齒輪(56)的半徑大于面內(nèi)從動齒輪(52)的半徑。
7.如權利要求2所述的斜拉索永磁式電渦流阻尼器，其特征在于:還包括索夾(6)，所述索夾(6)位于所述連接桿(3)的頂端。
8.如權利要求2所述的斜拉索永磁式電渦流阻尼器，其特征在于:所述面外導體盤(55)與面內(nèi)導體盤(57)的材質(zhì)均為鋁。
9.一種基于權利要求1所述的斜拉索永磁式電渦流阻尼器的阻尼產(chǎn)生方法，其特征在于: 將所述連接桿(3)連接于斜拉索(7)，并將所述底板(I)固定于橋面； 當斜拉索(7)發(fā)生面外振動時,連接桿(3)帶動面外主動齒輪(51)和面外從動齒輪(53)發(fā)生嚙合轉(zhuǎn)動，面外從動齒輪(53)帶動面外導體盤(55)作切割磁力線運動，從而產(chǎn)生電渦流阻尼以耗散斜拉索(7)的振動能量；當斜拉索(7)發(fā)生面內(nèi)振動時，連接桿(3)帶動面內(nèi)主動齒輪(56)和面內(nèi)從動齒輪(52)發(fā)生嚙合轉(zhuǎn)動，面內(nèi)從動齒輪(52)帶動面內(nèi)導體盤(57)作切割磁力線運動，從而產(chǎn)生電渦流阻尼以耗散斜拉索(7)的振動能量； 當斜拉索(7)同時發(fā)生面外振動和面內(nèi)振動時，面外導體盤(55)和面內(nèi)導體盤(57)同時作切割磁力線運動，從而產(chǎn)生電渦流阻尼以耗散斜拉索(7)的振動能量。
10.一種基于權利要求9所述的斜拉索永磁式電渦流阻尼器的產(chǎn)生阻尼的方法，其特征在于:所述連接桿(3)的頂端設有索夾(6)，通過所述索夾(6)將連接桿(3)垂直連接于斜拉索(7)
【文檔編號】F16F9/53GK103742585SQ201410004795
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月7日 優(yōu)先權日:2014年1月7日
【發(fā)明者】汪正興, 王波, 陳煒, 劉蓬風, 柴小鵬, 王艷芬, 邵貴平, 侍剛, 王翔, 劉鵬飛, 荊國強, 伊建軍, 高陽 申請人:中鐵大橋局集團武漢橋梁科學研究院有限公司, 中鐵大橋局集團有限公司