一种实现结构减振的摆式电涡流调谐质量阻尼器的制造方法

文档序号:10140267
一种实现结构减振的摆式电涡流调谐质量阻尼器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及结构减振技术领域,具体来讲是一种实现结构减振的摆式电涡流 调谐质量阻尼器。
【背景技术】
[0002] 随着现代建筑技术的快速发展,新建大楼的高度和桥梁的跨度越来越大。新结 构、新材料的应用导致建筑的长细比增大、自身阻尼减小,进而使得结构稳定性差。特别是 高耸、细长的建筑结构在地震、风和行车等外界荷载激励下极易发生振动,从而导致结构的 破坏或疲劳损伤,进而影响结构使用安全性和使用寿命。而调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper-TMD)由于能有效控制结构固定频率的振动,因此得到了广泛的应用。
[0003] 调谐质量阻尼器(TMD) -般是由弹簧、阻尼器和质量块组成,其减振机理是:将 TMD的振动频率调整到主结构频率附近,通过调整阻尼至优化的参数值,使主结构的振动能 量最大限度地向TMD转移并由其耗散,从而达到降低主结构振动的目的。
[0004] 调谐质量阻尼器作为振动控制的主要装置,要求其具有良好的稳定性和耐久性, 同时要有精确、连续的参数调节功能。但是,现有的调谐质量阻尼器由于存在各种缺陷,均 不能很好的满足上述要求。
[0005] 例如,专利号为ZL200610057990. 8的"悬吊式调谐质量阻尼器减振控制装置"专 利,公开了一种刚性杆悬吊式多向水平振动、摩擦耗能的调谐质量阻尼装置,能通过摩擦耗 能,在一定程度上实现振动控制的目的,且刚性吊杆的设计增加了质量块振动的稳定性。但 该阻尼器的缺点在于:使用摩擦片接触式耗能,对阻尼器稳定性和耐久性不利,并且该阻尼 器将拉簧置于质量块底部的刚性杆上,通过微调弹簧作用点的位置来调节阻尼器频率,使 得可调范围较小,无法实现精确、连续的参数调节功能。
[0006] 又例如,公告号为CN103132628B的"摆式电涡流调谐质量阻尼装置"专利,公开了 一种柔性吊索多向水平振动、电涡流耗能的调谐质量阻尼装置,能通过安装在质量块底部 的电涡流阻尼产生装置,实现振动控制的目的,且非接触式耗能提高了阻尼器的稳定性和 耐久性。但该阻尼器的缺点在于:由于采用柔性吊索带动质量块的运动,使得对质量块的动 态稳定性难以控制,无法达到阻尼器稳定性和耐久性要求;除此之外,该阻尼器通过调节吊 索长度的方式调节质量块振动频率,使得其频率可调范围极小,仅适用于较低的阻尼器自 振频率,应用范围不大。
[0007] 因此,如何解决现有技术中质量块运动状态不稳定、耗能方式不可靠、频率调节范 围小等问题,是调谐质量阻尼器研究中亟待解决的技术问题。 【实用新型内容】
[0008] 针对现有技术中存在的缺陷,本实用新型的目的在于提供一种实现结构减振的摆 式电涡流调谐质量阻尼器,不但质量块运动状态稳定、耗能方式可靠,而且频率调节范围 大,可适应中高自振频率。
[0009] 为达到以上目的,本实用新型采取的技术方案是:提供一种实现结构减振的摆式 电涡流调谐质量阻尼器,包括阻尼器主体,阻尼器主体包括长方体结构的支架,支架包括前 板、后板、顶板和底板;其中,所述顶板的底部固定有两个与前板、后板平行的轴承,两个轴 承的内圈通过一水平设置的转轴连接;转轴的下方竖直设置有摆杆,摆杆的顶部与转轴连 接,底部焊接有质量块,质量块朝向前板、后板的两侧面均嵌有多个永磁铁,前板、后板与质 量块对应之处均设置有涡流板;
[0010] 所述摆杆的左、右两侧均设置有弹簧,摆杆的中部开有1个摆杆导向孔,前板的板 壁上开有左右2个前板导向孔,后板与前板导向孔对应之处开有左右2个后板导向孔;所述 摆杆导向孔、前板导向孔和后板导向孔内均设置有锁紧螺栓,每根弹簧的两端分别设置有 第一弹簧挡板和第二弹簧挡板;左侧弹簧的一端通过第一弹簧挡板与摆杆导向孔内的锁紧 螺栓连接,另一端通过第二弹簧挡板分别与左侧前板导向孔、左侧后板导向孔的锁紧螺栓 连接;右侧弹簧的一端通过第一弹簧挡板与摆杆导向孔内的锁紧螺栓连接,另一端通过第 二弹簧挡板分别与右侧前板导向孔、右侧后板导向孔的锁紧螺栓连接。
[0011] 在上述技术方案的基础上,所述前板与涡流板、所述后板与涡流板均通过用于调 节涡流板与永磁铁之间的距离的调节组合件固定。
[0012] 在上述技术方案的基础上,所述调节组合件为内六角螺钉和螺母。
[0013] 在上述技术方案的基础上,该阻尼器还包括外壳,所述阻尼器主体封装于外壳内, 该外壳扣设有可拆卸式外壳盖板,所述外壳与阻尼器主体的支架顶部固定连接。
[0014] 在上述技术方案的基础上,所述质量块位于摆动方向上的两侧面均设置有缓冲橡 胶垫。
[0015] 在上述技术方案的基础上,所述质量块设有永磁铁的两个侧面,开有多个用于固 定永磁铁的凹槽,每个凹槽内嵌有一个永磁铁,且永磁铁按照摆动方向上磁极交替变化的 规则设置。
[0016] 在上述技术方案的基础上,所述摆杆导向孔、前板导向孔和后板导向孔均为条形 孔。
[0017] 在上述技术方案的基础上,所述质量块的纵截面为倒梯形。
[0018] 在上述技术方案的基础上,所述质量块采用软铁制成。
[0019] 在上述技术方案的基础上,所述永磁铁选用大小相同的矩形汝铁硼永磁铁;所述 涡流板选用铜板或铝板。
[0020] 本实用新型的有益效果在于:
[0021] 1、本实用新型中,通过电涡流耗能产生阻尼力,非接触式耗能提高了阻尼器的稳 定性和耐久性;采用刚性的摆杆作为摆动的传动部件,使得质量块运动状态更加稳定;弹 簧和摆杆组合提供系统刚度,使系统的刚度和阻尼完全分离;摆动的转轴与轴承配合使用, 降低了机械摩擦,使阻尼器的结构摩擦阻尼小于1%,后期通过改变涡流板与永磁铁的间 距、以及弹簧与转轴的间距,使得阻尼器的阻尼比和频率都可以实现无级调节,频率调节范 围大,可适应中高自振频率,进而达到结构减振的目的。
[0022] 2、本实用新型的阻尼器主体封装于一个外壳内,该外壳的设计一方面能隔离外界 的水汽,使外壳内部的阻尼器主体不易受到侵蚀,从而保证了阻尼器的使用寿命;另一方 面,外壳的内壁能对质量块的摆动起到安全限位的作用,进而保证了阻尼器的使用安全。除 此之外,该外壳还扣设有可拆卸式外壳盖板,不但拆卸方便、便于后期使用和维护,而且外 形美观。
[0023] 3、本实用新型中,质量块位于摆动方向上的两侧面均设置有缓冲橡胶垫,该缓冲 橡胶垫的设计保证阻尼器在最不利地工况下(即质量块摆幅达到最大时),能缓冲质量块 与外壳内壁之间的碰撞,维持阻尼器的安全运行。
[0024] 4、本实用新型中,永磁铁按照摆动方向上磁极交替变化的规则进行设置,使得在 相对运动的方向上,涡流板处于交替变化的磁场中。与单一磁场方向的方案比较而言,涡流 板在方向交错的磁场中会产生更大的电涡流,继而输出更大的阻尼力,具备较好的阻尼性 能。
[0025] 5、本实用新型的阻尼器结构简单,便于制造,后期的调试与养护便捷,且使用寿命 长,经济适用。
【附图说明】
[0026] 图1为本实用新型实施例中摆式电涡流调谐质量阻尼器的主视图;
[0027] 图2为图1另一视角的示意图;
[0028] 图3为内六角螺钉与螺母配合的示意图;
[0029] 图4为外壳与外壳盖板配合的不意图;
[0030] 图5为质量块的受力简图。
[0031] 附图标记:
[0032] 1-支架;2_固定耳板;3_转轴;4_轴承;5_轴承端盖;6_第一弹黃挡板;7_弹黃; 第二弹簧挡板;9-锁紧螺栓;10-摆杆;11-内六角螺钉;12-质量块;13-永磁铁;14-缓 冲橡胶垫;15-涡流板;16-螺母;17-外壳;18-外壳盖板;19-连接耳板。
【具体实施方式】
[0033] 以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细说明。
[0034] 参见图1和图2所示,本实用新型实施例提供一种实现结构减振的摆式电涡流调 谐质量阻尼器,包括阻尼器主体,阻尼器主体包括长方体结构的支架1,该支架1包括前板、 后板、顶板和底板,其中,顶板的底部通过固定耳板2固设有两个与前板、后板平行的轴承 4 (优选为深沟球轴承),每个轴承4的端面设置有轴承端盖5,两个轴承4的内圈通过一水 平设置的转轴3连接,该转轴3的下方竖直设置有摆杆10,摆杆10的顶部与转轴3连接,底 部焊接有质量块12,该质量块12朝向前板、后板的两侧面均嵌有多个永磁铁13,前板、后板 与质量块12对应之处均设置有涡流板15,涡流板15为铜板、铝板等不可被磁化的金属板。 该涡流板15与质量块12的永磁铁13构成了阻尼器的阻尼元件,当质量块12的永磁铁13 随摆杆10做往复运动时,涡流板15内将产生感应电动势,进而在涡流板15内产生电流(即 电涡流),根据楞次定律(感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因),即产生了阻尼 力的来源,从而达到减小结构振动的目的。
[0035] 另外,摆杆10的左、右两侧均水平设置有弹簧7,摆杆10的中部开有1个摆杆导向 孔,前板的板壁上开有左右2个前板导向孔,后板与前板导向孔对应之处开有左右2个后板 导向孔;所有摆杆导向孔、前板导向孔和后板导向孔内均设置有锁紧螺栓9,每根弹簧7的 两端均分别设置有第一弹簧挡板6和第二弹簧挡板8 ;左侧弹簧7的一端通过第一弹簧挡 板6与摆杆导向孔内的锁紧螺栓9连接
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