一种风车式斜拉索减振系统的制作方法

本实用新型涉及斜拉索减振技术领域，具体涉及一种风车式斜拉索减振系统。

背景技术：

作为大跨度斜拉桥的主要承载构件，斜拉索在风振作用下的大幅振动将导致索锚固区疲劳受损及高应力状态下的应力腐蚀加剧，其寿命将大大缩短。因此，斜拉索的振动控制是非常必要的。针对斜拉索十分复杂的振动机理，大量控制措施已被提出，且研究结果表明，只要采取措施提高斜拉索自身阻尼，使得斜拉索自由振动对数衰减率提高0.05以上，即可抑制斜拉索的各种振动；

斜拉索用阻尼器为目前公认的有效阻尼装置，如粘滞和磁流变阻尼器，阻尼器为固定位置控制，其减振效果在很大程度上取决于其安装位置，且这些阻尼器主要提供阻尼并不能有效实现风能收集；

另外，当斜拉索长度加大时，阻尼器存在连接刚度不足以及失稳的问题，而且会对斜拉桥的景观造成很不利的影响，因而现有的斜拉索减振装置的设计、制造与安装难度均较大；

因此，急需一种有效的斜拉索减振结构，从而解决上述问题。

技术实现要素：

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风车式斜拉索减振系统，能够有效的吸收周围气流流动带来的风能，从而在一定程度上降低风能对斜拉索的影响，避免斜拉索抖动程度超出安全范围，为桥梁结构提供安全保障。

为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种风车式斜拉索减振系统，所述系统包括：

斜拉索；

多个间隔设置在所述斜拉索上的阻尼减振风车；

所述阻尼减振风车的转动轴与所述斜拉索的中轴线共轴。

在上述技术方案的基础上，所述阻尼减振风车包括：

风车主体，所述风车主体包括：并排设置的电磁集能单元以及磁流变阻尼单元，所述电磁集能单元以及所述磁流变阻尼单元均为圆盘形结构；

穿设于所述电磁集能单元以及所述磁流变阻尼单元上的固定轴，所述固定轴为圆筒结构；

多个设置在所述风车主体侧壁上的风车扇叶，所述风车扇叶的底端同时固设于所述电磁集能单元以及所述磁流变阻尼单元的侧壁上；

其中，所述斜拉索穿设与所述固定轴内部；

所述电磁集能单元、所述磁流变阻尼单元、所述固定轴以及所述斜拉索的中轴线重合；

所述电磁集能单元与所述磁流变阻尼单元电连接。

在上述技术方案的基础上，所述电磁集能单元包括：

第一外壳，所述第一外壳内设置有第一腔体；

包裹在所述第一腔体的侧壁上的第一永磁体；

设置在所述第一腔体内部的第一转盘；

绕设在所述第一转盘上的定子线圈；

其中，所述第一转盘不可转动的套设在所述固定轴上，所述第一外壳以及所述第一腔体可转动的套设在所述固定轴上，所述固定轴、所述第一外壳、所述第一腔体以及所述第一转盘共轴。

在上述技术方案的基础上，所述第一外壳、所述第一腔体以及所述第一转盘均为圆盘形结构。

在上述技术方案的基础上，所述磁流变阻尼单元包括：

第二外壳，所述第二外壳内设置有第二腔体；

设置在所述第二腔体内部的剪切板；

绕设在所述剪切板的侧壁上的励磁线圈；

填充在所述第二腔体内部的磁流变液；

其中，所述剪切板不可转动的套设在所述固定轴上，所述第二外壳以及所述第二腔体可转动的套设在所述固定轴上，所述固定轴、所述第二外壳、所述第二腔体以及所述剪切板共轴；

所述电磁集能单元与所述励磁线圈电连接。

在上述技术方案的基础上，所述第二外壳、所述第二腔体以及所述剪切板均为圆盘结构。

在上述技术方案的基础上，所述固定轴与所述第二腔体的衔接处设置有密封圈。

在上述技术方案的基础上，所述固定轴与所述电磁集能单元以及所述磁流变阻尼单元的衔接处，均设置有止推轴承。

在上述技术方案的基础上，各所述风车扇叶呈正多边形的排列方式。

在上述技术方案的基础上，所述风车扇叶迎风设置，即其正对风向设置。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

(1)本实用新型能够有效的吸收周围气流流动带来的风能，从而在一定程度上降低风能对斜拉索的影响，避免斜拉索抖动程度超出安全范围，为桥梁结构提供安全保障。

附图说明

图1为本实用新型实施例1中风车式斜拉索减振系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1中阻尼减振风车的结构示意图；

图中：1、斜拉索；2、阻尼减振风车；20、风车主体；21、电磁集能单元；210、第一外壳；211、第一腔体；212、第一永磁体；213、第一转盘；214、定子线圈；22、磁流变阻尼单元；220、第二外壳； 221、第二腔体；222、剪切板；223、励磁线圈；224、磁流变液；225、密封圈；23、固定轴；24、风车扇叶；25、止推轴承；26、电能传递单元；261、导线；262、整流模块。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细说明。

实施例1

参见图1、2所示，本实用新型实施例1提供一种风车式斜拉索减振系统，该系统包括：

斜拉索1；

多个间隔设置在所述斜拉索1上的阻尼减振风车2；

所述阻尼减振风车2的转动轴与所述斜拉索1的中轴线共轴。

本实用新型实施例中，斜拉索1位于户外时，尤其是斜拉索1作为桥梁、高架、大坝或其他大型设备的稳定结构时，其工作环境经常会受到周围风力的影响；而阻尼减振风车2则能够有效的吸收周围气流流动带来的风能，从而在一定程度上降低风能对斜拉索1的影响，避免斜拉索1抖动程度超出安全范围，为桥梁结构提供安全保障。

需要说明的是，本实用新型实施例中，不仅仅是能够将风能进行消耗，还能够将因振动导致的气体流动而产生的能力进行消耗。

本实用新型实施例中，所述阻尼减振风车2包括：

风车主体20，所述风车主体20包括：并排设置的电磁集能单元 21以及磁流变阻尼单元22，所述电磁集能单元21以及所述磁流变阻尼单元22均为圆盘形结构；

穿设于所述电磁集能单元21以及所述磁流变阻尼单元22上的固定轴23，所述固定轴23为圆筒结构；

多个设置在所述风车主体20侧壁上的风车扇叶24，所述风车扇叶24的底端同时固设于所述电磁集能单元21以及所述磁流变阻尼单元22的侧壁上；

其中，所述斜拉索1穿设与所述固定轴23内部；

所述电磁集能单元21、所述磁流变阻尼单元22、所述固定轴23 以及所述斜拉索1的中轴线重合；

所述电磁集能单元21与所述磁流变阻尼单元22电连接；

其中，所述斜拉索1穿设与所述固定轴23内部，具体是固定设置在所述固定轴23内部，两者之间不发生转动。

电磁集能单元21主要用于基于风能进行发电，一方面将风能进行第一阶段的吸收，避免过多的风能引起斜拉索1的振动，另一方面，产生电能后，为磁流变阻尼单元22功能，从而借助磁流变阻尼单元 22对风能进行第二阶段的吸收，从而进一步削减风能对斜拉索1的影响，有效地保护了斜拉索1以及与斜拉索1相连的建筑结构。

需要说明的是，所述风车扇叶24的底端同时固设于所述电磁集能单元21以及所述磁流变阻尼单元22的侧壁上，具体是指，由于电磁集能单元21以及磁流变阻尼单元22并排设置，当风车扇叶24设置在风车主体20的侧壁上时，风车扇叶24的底部，一部分与电磁集能单元21的侧壁连接，而另一部分则与磁流变阻尼单元22的侧壁连接；

必要时，电磁集能单元21以及所述磁流变阻尼单元22均可采用圆盘形结构，而两者必要时，可采用同一厚度，即风车主体20可以是由两个相同尺寸的圆盘形结构组成，而风车主体20同样为一圆盘结构，此时，风车扇叶24的底部对称设置在电磁集能单元21以及所述磁流变阻尼单元22上，即风车扇叶24底部的一半设置在电磁集能单元21上，而风车扇叶24底部的另一半设置在磁流变阻尼单元22 上；

需要说明的是，风车扇叶24仅仅为一个扇叶，多个风车扇叶24 组成阻尼减振风车2的风扇结构，必要时，风车扇叶24可以是椭圆形。

本实用新型实施例中，所述电磁集能单元21包括：

第一外壳210，所述第一外壳210内设置有第一腔体211；

包裹在所述第一腔体211的侧壁上的第一永磁体212；

设置在所述第一腔体211内部的第一转盘213；

绕设在所述第一转盘213上的定子线圈214；

其中，所述第一转盘213不可转动的套设在所述固定轴23上，所述第一外壳210以及所述第一腔体211可转动的套设在所述固定轴 23上，所述固定轴23、所述第一外壳210、所述第一腔体211以及所述第一转盘213共轴；

当斜拉索1周围风力较大，并且足以带动风车扇叶24时，由于所述斜拉索1穿设与所述固定轴23内部，且具体固定设置在所述固定轴23内部，两者之间不发生转动，因此带动风车扇叶24时，实际上是风车主体20内的电磁集能单元21以及磁流变阻尼单元22发生转动，而又由于所述第一转盘213不可转动的套设在所述固定轴23 上，所述第一外壳210以及所述第一腔体211可转动的套设在所述固定轴23上，所述固定轴23、所述第一外壳210、所述第一腔体211 以及所述第一转盘213共轴，因此所述第一外壳210以及所述第一腔体211以及第一永磁体212均随着风车扇叶24发生转动，而所述第一转盘213则与固定轴23和斜拉索1保持不转动的状态，此时所述第一转盘213在电磁集能单元21切割磁感线，将一部分风能转化为电能。

优选的，所述第一外壳210、所述第一腔体211以及所述第一转盘213均为圆盘形结构；

从而使得本实用新型实施例的结构更加对称，更稳定。

本实用新型实施例中，所述磁流变阻尼单元22包括：

第二外壳220，所述第二外壳220内设置有第二腔体221；

设置在所述第二腔体221内部的剪切板222；

绕设在所述剪切板222的侧壁上的励磁线圈223；

填充在所述第二腔体221内部的磁流变液224；

其中，所述固定轴23穿设于所述第二外壳220、所述第二腔体 221以及所述剪切板222上，所述固定轴23与所述剪切板222固定连接，所述第二外壳220以及所述第二腔体221可转动的套设在所述固定轴23上，所述固定轴23、所述第二外壳220、所述第二腔体221 以及所述剪切板222共轴；

所述电磁集能单元21与所述励磁线圈223电连接。

需要说明的是，绕设在所述剪切板222的侧壁上的励磁线圈223，具体为：

励磁线圈223为环状结构，嵌设在所述剪切板222的侧壁上。

本实用新型实施例中，所述电磁集能单元21产生的电能供予所述励磁线圈223，从而使得所述磁流变阻尼单元22内部磁场发生变化，而此时由于所述剪切板222不可转动的套设在所述固定轴23上，所述第二外壳220以及所述第二腔体221可转动的套设在所述固定轴 23上，因此，所述剪切板222相对所述第二外壳220以及所述第二腔体221而言是转动的，此时所述剪切板222的相对转动会受到磁场的阻碍，故而能够进一步消耗风能，减小斜拉索1的抖动程度。

本实用新型实施例中，所述第二外壳220、所述第二腔体221以及所述剪切板222均为圆盘结构；

本结构能够使得本实用新型实施例的结构更加对称，更稳定。

本实用新型实施例中，所述固定轴23与所述第二腔体221的衔接处设置有密封圈225；

避免保障磁流变液224不会流出，进而为磁流变阻尼单元22的正常工作提供保障。

本实用新型实施例中，所述固定轴23与所述电磁集能单元21以及所述磁流变阻尼单元22的衔接处，均设置有止推轴承25；

避免本系统在工作过程中，所述电磁集能单元21以及所述磁流变阻尼单元22因工作产生的抖动和转动而导致发生位移，故而止推轴承25能在不对本系统的工作造成影响的前提下，为本系统的结构稳定提供保障。

本实用新型实施例中，各所述风车扇叶24呈正多边形的排列方式；

进使得本系统具有更对称稳定的结构，进一步为本系统的工作提供安全保障。

需要说明的是，所述电磁集能单元21与所述磁流变阻尼单元22 电连接，具体的电连接方式，可以是：

利用一电能传递单元26将定子线圈214与励磁线圈223进行连接，由于定子线圈214与励磁线圈223均随着固定轴23同轴转动，故而两者进行连接时，并不影响转动。

具体的，电能传递单元26包括导线261以及整流模块262，导线261的一端与定子线圈214，导线261的另一端与励磁线圈223连接，而导线261的中段可以铺设在固定轴23上，而整流模块262则可以设置在固定轴23上，设置在导线261的中段；

而整流模块262具体为整流电路。

优选的，本实用新型实施例中，阻尼减振风车2的风车扇叶24 迎风设置，即其正对风向设置。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。