一種懸掛式雙自由度電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種懸掛式雙自由度電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，包括支架、至少一個擺桿、導體板(10)和內(nèi)置永磁體陣列(8)的質(zhì)量塊(7)，所述的擺桿設(shè)置在支架上，在擺桿下端安裝質(zhì)量塊(7)，工作時，擺桿帶動質(zhì)量塊(7)擺動并與導體板(10)感應(yīng)產(chǎn)生電渦流，所述的擺桿上還設(shè)有能帶動質(zhì)量塊(7)沿擺桿軸向運動的彈簧組件(5)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型能實現(xiàn)控制橋梁等橫向與豎向的振動，從而簡化抗風分析時的阻尼器設(shè)計，且阻尼裝置的控制效果好，結(jié)構(gòu)簡單，易于維護安裝，耐久性好等。
【專利說明】
一種懸掛式雙自由度電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及土木工程結(jié)構(gòu)振動控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種懸掛式雙自由度電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代橋梁設(shè)計由于計算理論、計算機技術(shù)的進步而逐漸向大跨、輕柔等方向發(fā)展，輕盈的造型勢必以犧牲橋梁剛度為代價，在風荷載作用下橋梁剛度不足造成的振動就成為了一個不可避免的難題。1940年7月I日通車的塔科馬大橋，僅在4個月后就被微風摧毀，也作為一個負面教材說明了橋梁抗風振的重要性。對于人行天橋，由于結(jié)構(gòu)體系偏柔，處于行人行走的動力激勵下，且自振頻率一般也與行人行走的步頻接近，約為2?3Hz，因此也容易產(chǎn)生豎向共振，引起行人的不適。
[0003]為了控制橋梁在風荷載或者行人荷載下的振動，傳統(tǒng)的技術(shù)手段是采用調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TMD) JMD主要是由一個質(zhì)量塊、可以提供彈性恢復力的彈性單元以及可以提供阻尼力的阻尼單元組成。TMD分為支撐式TMD和懸掛式TMD。支撐式TMD采用豎向彈簧提供恢復力，可以控制豎向振動。懸掛式TMD以質(zhì)量塊擺動時重力沿切線的分量作為恢復力，主要用來控制橫向振動。在實際工程中，當需要同時控制水平向和豎直向的振動時，必須在相應(yīng)的位置分別使用支撐式TMD和懸掛式TMD。
[0004]傳統(tǒng)的TMD采用液壓粘滯阻尼器提供阻尼，在提供阻尼的同時也會有一定的剛度，無法做到剛度與阻尼分離，因此要實現(xiàn)精確的阻尼調(diào)整有一定的難度。而且液壓粘滯阻尼器還存在漏油的隱患，不易養(yǎng)護，后期難以調(diào)節(jié)，增加后期維護的難度和成本。
[0005]電渦流阻尼器是基于傳統(tǒng)的液壓粘滯阻尼器的一大創(chuàng)新。電渦流阻尼器的原理是導體質(zhì)量塊在運動時切割磁力線，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在導體內(nèi)就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，形成電渦流，將振動能量轉(zhuǎn)化成導體的熱能，從而實現(xiàn)振動控制的目的。電渦流阻尼器的優(yōu)勢在于:在磁體與導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。目前，在橋梁振動控制中使用的電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器都是只能控制單一方向。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型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懸掛式雙自由度電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器。
[0007]本實用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0008]—種懸掛式雙自由度電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，包括支架、至少一個擺桿、導體板和內(nèi)置永磁體陣列的質(zhì)量塊，所述的擺桿設(shè)置在支架上，在擺桿下端安裝質(zhì)量塊，工作時，擺桿帶動質(zhì)量塊擺動并與導體板感應(yīng)產(chǎn)生電渦流，所述的擺桿上還設(shè)有能帶動質(zhì)量塊沿擺桿軸向運動的彈簧組件。導體板優(yōu)選為導體銅板。永磁體陣列的材料優(yōu)選為釹鐵硼(NdFeB)。
[0009]所述的永磁體陣列的N-S極方向均垂直于擺桿水平擺動與擺桿軸向運動的方向；
[0010]所述的永磁體陣列由多塊永磁體按N、S極方向交替布置而成。這樣可以保證質(zhì)量塊在隨擺桿水平擺動或沿擺桿軸向運動時，導體板始終能夠與永磁體陣列感應(yīng)產(chǎn)生電渦流，從而產(chǎn)生對質(zhì)量塊相應(yīng)的阻尼力。
[0011 ]導體板的大小與位置滿足:
[0012]當質(zhì)量塊水平擺動或沿擺桿軸向運動時，質(zhì)量塊與導體板保持間隔，且質(zhì)量塊在垂直于其運動平面方向上的投影始終落在導體板上。
[0013]所述的擺桿由直桿、彈簧組件和長螺桿依次連接組成，在支架上還設(shè)有轉(zhuǎn)動軸承，所述的直桿與轉(zhuǎn)動軸承連接，并繞轉(zhuǎn)動軸承擺動，所述的長螺桿的下端固定安裝有質(zhì)量塊。
[0014]所述的彈簧組件包括護筒和設(shè)置在護筒內(nèi)的彈簧，該彈簧的一端連接直桿，另一端連接長螺桿；
[0015]所述的直桿和長螺桿在與彈簧連接處均設(shè)有滾珠軸承。滾珠軸承和護筒的設(shè)置可以保證彈簧只能沿直桿軸向拉伸或壓縮。
[0016]所述的擺桿平行設(shè)有四個，分別貫穿連接質(zhì)量塊的四個角位置。這樣使得質(zhì)量塊與擺桿之間的連接更加穩(wěn)定。
[0017]所述的支架包括頂板、防護板和底板，所述的防護板圍繞頂板四周，并連接頂板和底板，形成箱體結(jié)構(gòu)。箱體結(jié)構(gòu)的支架能夠有效的保護質(zhì)量塊、導體板等結(jié)構(gòu)免受外部環(huán)境的影響。
[0018]所述的頂板下方安裝有可水平擺動的擺桿；
[0019]所述的防護板上設(shè)置導體板。
[0020]在導體板與防護板之間還設(shè)有墊板。墊板的設(shè)置可以調(diào)節(jié)永磁體陣列與導體板之間的距離，進而可以改變所提供的阻尼力的大小。
[0021 ]所述的頂板上設(shè)有用于與橋梁板底連接的第一螺栓。
[0022]當與本實用新型的阻尼器相連的主體結(jié)構(gòu)(橋梁板等)發(fā)生豎向振動時，通過擺桿將振動傳遞給質(zhì)量塊，質(zhì)量塊的振動方向總是與主體結(jié)構(gòu)的振動方向相反，質(zhì)量塊在豎向的振動會使導體板在豎向上切割磁感線，從而在導體板內(nèi)形成電渦流，進而給質(zhì)量塊提供豎向的阻尼力，將振動的能量轉(zhuǎn)化為熱能，起到控制豎向振動的目的。
[0023]當與本實用新型的阻尼器相連的主體結(jié)構(gòu)(橋梁板等)發(fā)生橫向振動時，質(zhì)量塊會產(chǎn)生水平方向的擺動，將重力沿切線方向的分量當作阻尼器的恢復力，同時，質(zhì)量塊的擺動會使其在水平方向與導體板感應(yīng)，從而在導體板內(nèi)形成電渦流，給質(zhì)量塊提供水平向的阻尼力，將振動的能量轉(zhuǎn)化為熱能，起到控制水平向振動的目的。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0025](I)可以同時控制橋梁等主體結(jié)構(gòu)的橫向或豎向的振動，簡化抗風分析或舒適度分析時的阻尼器設(shè)計。
[0026](2)采用永磁體陣列-導體板的阻尼裝置提供阻尼力，無需外接提供能源。
[0027](3)永磁體陣列與導體板之間有一定的間隔，無摩擦阻尼和磨損，且自身材質(zhì)為鋼材，耐久性好。
【附圖說明】
[0028]圖1為本實用新型的主視結(jié)構(gòu)不意圖；
[0029]圖2為本實用新型的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3為本實用新型的軸測結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031 ]圖4為本實用新型的彈簧組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖中，1-頂板，2-第一螺栓，3-轉(zhuǎn)動軸承，4-直桿，5-彈簧組件，6_防護板，7_質(zhì)量塊，8-永磁體陣列，9_墊板，10-導體板，11-第二螺檢，12-底板，13-長螺桿，14-彈黃，15-滾珠軸承，16-護筒。
【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。
[0034]實施例1
[0035]—種懸掛式雙自由度電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其結(jié)構(gòu)如圖1?圖3所示，包括支架和內(nèi)置永磁體陣列8的質(zhì)量塊7，支架包括頂板1、防護板6和底板12，防護板6圍繞頂板I四周，并連接頂板I和底板12，形成箱體結(jié)構(gòu)，頂板I上設(shè)有用于與橋梁板底連接的第一螺栓2，頂板I下方通過轉(zhuǎn)動軸承3安裝有繞轉(zhuǎn)動軸承3同向擺動的四個擺桿，擺桿的下端固定安裝質(zhì)量塊7，擺桿分別連接質(zhì)量塊7的四個角位置。擺桿由直桿4、彈簧組件5和長螺桿13依次連接組成，直桿4設(shè)置在支架上，并可繞轉(zhuǎn)動軸承3水平擺動，長螺桿13的通過第二螺栓11固定安裝有質(zhì)量塊7。彈簧組件5，其結(jié)構(gòu)如圖4所示，包括護筒16和設(shè)置在護筒16內(nèi)的彈簧14，該彈簧14的一端連接直桿4，另一端連接長螺桿13，直桿4和長螺桿13在與彈簧14連接處均設(shè)有滾珠軸承15。永磁體陣列的N-S極方向均垂直于擺桿水平擺動與擺桿軸向運動的方向，永磁體陣列8由永磁體按N、S極方向交替布置而成，如圖3所示，在導體板1與防護板6之間還設(shè)有墊板9，導體板10的大小與位置滿足:當質(zhì)量塊7水平擺動或沿擺桿軸向運動時，質(zhì)量塊7始終與導體板10保持間隔，且質(zhì)量塊7在垂直于其運動平面方向上的投影始終落在導體板10上。
[0036]當與本實用新型的阻尼器相連的主體結(jié)構(gòu)(橋梁板等)發(fā)生豎向振動時，通過擺桿將振動傳遞給質(zhì)量塊7，質(zhì)量塊7的振動方向總是與主體結(jié)構(gòu)的振動方向相反，質(zhì)量塊7在豎向的振動會使導體板10在豎向上切割磁感線，從而在導體板10內(nèi)形成電渦流，進而給質(zhì)量塊7提供豎向的阻尼力，將振動的能量轉(zhuǎn)化為熱能，起到控制豎向振動的目的。
[0037]當與本實用新型的阻尼器相連的主體結(jié)構(gòu)(橋梁板等)發(fā)生橫向振動時，質(zhì)量塊7會產(chǎn)生水平方向的擺動，將重力沿切線方向的分量當作阻尼器的恢復力，同時，質(zhì)量塊7的擺動會使其在水平方向與導體板10感應(yīng)，從而在導體板10內(nèi)形成電渦流，給質(zhì)量塊7提供水平向的阻尼力，將振動的能量轉(zhuǎn)化為熱能，起到控制水平向振動的目的。
[0038]上述的對實施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用實用新型。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本實用新型不限于上述實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實用新型的揭示，不脫離本實用新型范疇所做出的改進和修改都應(yīng)該在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種懸掛式雙自由度電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，包括支架、至少一個擺桿、導體板(10)和內(nèi)置永磁體陣列(8)的質(zhì)量塊(7)，所述的擺桿設(shè)置在支架上，在擺桿下端安裝質(zhì)量塊(7)，工作時，擺桿帶動質(zhì)量塊(7)擺動并與導體板(10)感應(yīng)產(chǎn)生電渦流，其特征在于，所述的擺桿上還設(shè)有能帶動質(zhì)量塊(7)沿擺桿軸向運動的彈簧組件(5)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種懸掛式雙自由度電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其特征在于，所述的永磁體陣列(8)的N-S極方向均垂直于擺桿水平擺動與擺桿軸向運動的方向； 所述的永磁體陣列由多塊永磁體按N、S極方向交替布置而成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種懸掛式雙自由度電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其特征在于，導體板(10)的大小與位置滿足: 當質(zhì)量塊(7)水平擺動或沿擺桿軸向運動時，質(zhì)量塊(7)與導體板(10)保持間隔，且質(zhì)量塊(7)在垂直于其運動平面方向上的投影始終落在導體板(10)上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種懸掛式雙自由度電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其特征在于，所述的擺桿由直桿(4)、彈簧組件(5)和長螺桿(13)依次連接組成，在支架上還設(shè)有轉(zhuǎn)動軸承(3)，所述的直桿(4)與轉(zhuǎn)動軸承(3)連接，并繞轉(zhuǎn)動軸承(3)擺動，所述的長螺桿(13)的下端固定安裝有質(zhì)量塊(7)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種懸掛式雙自由度電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其特征在于，所述的彈簧組件(5)包括護筒(16)和設(shè)置在護筒(16)內(nèi)的彈簧(14)，該彈簧(14)的一端連接直桿(4)，另一端連接長螺桿(13); 所述的直桿(4)和長螺桿(13)在與彈簧(14)連接處均設(shè)有滾珠軸承(15)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種懸掛式雙自由度電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其特征在于，所述的擺桿平行設(shè)有四個，分別貫穿連接質(zhì)量塊(7)的四個角位置。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種懸掛式雙自由度電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其特征在于，所述的支架包括頂板(I)、防護板(6)和底板(12)，所述的防護板(6)圍繞頂板(I)四周，并連接頂板(I)和底板(12)，形成箱體結(jié)構(gòu)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種懸掛式雙自由度電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其特征在于，所述的頂板(I)下方安裝有可水平擺動的擺桿； 所述的防護板(6)上設(shè)置導體板(10)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種懸掛式雙自由度電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其特征在于，在導體板(10)與防護板(6)之間還設(shè)有墊板(9)。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種懸掛式雙自由度電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其特征在于，所述的頂板(I)上設(shè)有用于與橋梁板底連接的第一螺栓(2)。
【文檔編號】E01D19/02GK205639427SQ201620206253
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月17日
【發(fā)明人】張全伍, 單伽锃, 施衛(wèi)星
【申請人】同濟大學