一种新型调谐惯质旋转阻尼器

本发明涉及建筑减震技术领域，具体为一种新型调谐惯质旋转阻尼器。

背景技术：

阻尼器作为新型耗能减震装置，被广泛的用于桥梁、高层建筑等工程结构的减振领域，一般阻尼器按功能可分为液体粘滞耗能、金属材料屈曲耗能及材料摩擦耗能等以消能减震为主的耗能型阻尼器与利用反点共振原理改善结构振动特性的调谐型阻尼器两种，随着阻尼器的运用日趋增多，对于结构振动控制往往需要同时使用耗能型阻尼器和调谐型阻尼器来满足设计要求，但是一般耗能型阻尼器在大位移变形下才能有良好的耗能效果，而调谐型阻尼器一般频率调节范围较小，而且整体质量较大，生产成本较高。

技术实现要素：

本发明为解决上述现有技术所存在的技术问题，提供一种新型调谐惯质旋转阻尼器。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种新型调谐惯质旋转阻尼器，包括用于传递结构轴向运动的弹簧部分和用以耗能的旋转阻尼部分，所述弹簧部分与旋转阻尼部分通过滚珠丝杠副连接，实现轴向运动到径向运动的转变并放大运动幅值，所述滚珠丝杠副连接的螺母还连接有可以调节的调节质量块，兼具耗能型阻尼器与调谐型阻尼器的功能。弹簧部分进行往复运动储存振动能量并将轴向运动传递给滚珠丝杠副，滚珠丝杠副将其转变为旋转运动后，旋转阻尼部分通过阻尼液或电涡流耗散振动能量。

优选的，所述弹簧部分包括轴、中间板、底板和弹簧，所述弹簧设置在中间板和底板之间，所述中间板固定在轴上，所述底板固定连接有连接管，所述轴的尾部伸入连接管并滑动连接，所述连接管的另一端和丝杆固定连接。

优选的，所述中间板的左侧设有前板，所述前板、中间板和底板之间穿有导向杆，所述弹簧放置在导向杆上，所述前板和轴滑动连接。

优选的，所述旋转阻尼部分为电涡流耗能单元。

优选的，所述旋转阻尼部分包括旋转筒和外筒，所述旋转筒和滚珠丝杆副的螺母固定在一起，所述外筒被隔空固定在旋转筒的外侧，所述旋转筒的外壁上环形吸附有磁铁，所述外筒的内壁上内嵌固定铜管。

优选的，所述滚珠丝杠副中丝杆的尾部机加工成光轴，所述旋转筒的底部固定安装有导向套，所述滚珠丝杠副的光轴伸入导向套并可以相对导向套进行轴向和径向的运动，起支撑与导向作用。

优选的，所述外筒的尾部连接有副缸，用于固定安装外筒。

优选的，所述滚珠丝杆副的螺母固定有调节质量安装段，所述调节质量块可拆卸安装在调节质量安装段上，滚珠丝杆副的丝杆穿过调节质量安装段，丝杆和调节质量安装段不接触，将调节质量块可拆卸设计，方便调节调节质量块整体质量。

优选的，所述滚珠丝杠副光轴与丝杠过渡区域设有限位装置，限位装置可以为限位螺母，防止滚珠丝杠副的丝杠轴与螺母分离失效。

优选的，弹簧部分中间板两侧弹簧总刚度相同，使阻尼器具有自复位功能。

本发明的有益效果：

1.本发明依靠滚珠丝杠副将阻尼器两端的轴向速度放大为铜管剪切磁铁磁场的线速度，利用电涡流原理耗能，同时通过增减调节质量块数量或调节质量块本体质量实现质量调节，兼具耗能型阻尼器与调谐型阻尼器的功能；

2.利用旋转筒和调节质量块转动时的惯性和滚珠丝杠副的运动放大能力，使具有较小质量的装置可以代替一般调谐型阻尼器的大质量。

3.在发生调谐振动时，由于旋转阻尼的惯性与弹簧的共振作用，阻尼部分的运动相位会与弹簧部分相反，从而时阻尼部分位移幅值大于振动输入位移，即有利于在小位移下产生大阻尼。

4.调节方便，通过调节弹簧部分总体刚度、滚珠丝杠副导程和调节质量块质量即可实现阻尼器性能参数快速调节。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的结构剖面示意图；

图3为图2中a的局部放大结构示意图；

图4为磁铁安装排布示意图。

图中1-耳板、2-轴、3-导向杆、4-弹簧、5-顶板、6-中间板、7-底板、8-铜环、9-连接管、10-杆直线轴承、11-轴直线轴承、12-固定螺母、13-丝杠锁紧螺母、14-滚珠丝杠副、15-压紧螺母、16-角接触轴承一、17-调节质量安装段、18-调节质量块、19-旋转筒、20-角接触轴承二、21-丝杠导向套、22-丝杠导向铜环、23-丝杠限位螺母、24-磁铁、25-铜管、26-外筒、27-副缸。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：一种新型调谐惯质旋转阻尼器，如图1-4所示，包括用于传递结构轴向运动的弹簧部分和用以耗能的旋转阻尼部分，所述弹簧部分与旋转阻尼部分通过滚珠丝杠副连接，实现轴向运动到径向运动的转变并放大运动幅值：

所述弹簧部分包括轴、导向杆、中间板、底板和弹簧，所述顶板中间固定嵌套有铜环，所述中间板中间固定安装有杆直线轴承，所述底板中间焊接固定连接管，连接管中可拆卸的安装有轴直线轴承，所述顶板、中间板、底板按顶板、中间板、底板的顺序排列与导向杆可拆卸的组装，两端用固定螺母固定，顶板与中间板、中间板与底板之间的导向杆上放置弹簧，中间板两侧弹簧总刚度相同，所述轴穿过顶板，与中间板固定连接，轴尾部与轴直线轴承配合连接；

所述旋转阻尼部分包括旋转筒和外筒，所述旋转筒和滚珠丝杆副的螺母固定在一起，所述外筒被隔空固定在旋转筒的外侧，所述旋转筒的外壁上环形吸附有磁铁，所述外筒的内壁上内嵌固定铜管，所述外筒连接有可调节数量的调节质量块。

所述旋转阻尼部分包括丝杠锁紧螺母、滚珠丝杠副、压紧螺母、角接触轴承一、调节质量安装段、调节质量块、旋转筒、角接触轴承二、丝杠导向套、丝杠导向铜环、丝杠限位螺母、磁铁、铜管、外筒和副缸，所述滚珠丝杠的螺母、调节质量安装段和旋转筒使用螺栓固定连接成一体，所述丝杠导向套内嵌固定丝杠导向铜环，并整体固定连接于旋转筒底部，并与滚珠丝杠副的丝杆尾端过渡配合，所述滚珠丝杠副中丝杆的尾部机加工成光轴，并在光轴与丝杠过渡区域设有限位螺母，所述磁铁环形吸附于旋转筒外壁，所述外筒内嵌固定铜管，所述外筒和调节质量安装段之间设有角接触轴承一，所述外筒与丝杠导向套之间装配有角接触轴承二，所述压紧螺母与外筒使用螺纹连接固定，顶紧角接触轴承一外侧，所述副缸与外筒使用螺纹连接固定，顶紧角接触轴承二外侧。

滚珠丝杠副将阻尼器两端的轴向相对位移转化为旋转阻尼部分的旋转运动，从而产生数倍于其本身质量的惯性质量，依靠滚珠丝杠副将阻尼器两端的轴向速度放大为铜管剪切磁铁磁场的线速度，利用电涡流原理耗能，旋转阻尼部分由于调谐作用与弹簧部分产生方向相反的轴向运动，阻尼器内部会放大输入位移，通过选用不同导程滚珠丝杠副，可实现阻尼与质量放大系数调节，通过调节弹簧部分总体刚度、滚珠丝杠副导程和调节质量块实现频率调节，通过增减调节质量块数量或调节质量块本体质量实现质量调节。

副缸和轴都连接有吊耳，用于连接主体结构。

调节质量安装段上加工有螺纹，调节质量块可通过螺纹可拆卸的固定于调节质量安装段上，进行阻尼器质量调节。

磁铁为瓦形汝铁硼磁铁，充磁方向为径向，环形排列的磁铁每相邻两个磁铁的磁极相反，外筒与旋转筒材料选用易磁化材质，提高磁屏蔽效果，增大磁场强度。

工作原理：安装有新型调谐惯质旋转阻尼器的结构受地震或风振作用产生层间变形时，新型调谐惯质旋转阻尼器弹簧部分发生拉压变形，从而带动滚珠丝杠副丝杠轴进行水平轴向运动，进一步驱动滚珠丝杠副螺母及固定连接于螺母的部件一起旋转，由于旋转惯性，旋转阻尼部分的运动会滞后于弹簧部分，由于调谐作用，弹簧部分与旋转阻尼部分作轴向方向相反的运动，运动位移数倍于结构振动变形位移，实现位移放大。旋转阻尼部分通过带动环形吸附的磁铁在铜管内旋转运动，当磁场相对于铜管转动时，铜管中会产生感应电流，感应电流使磁铁受旋转方向相反的安培力，即电磁阻尼力，实现耗能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。