可串聯(lián)組裝的頻率可調(diào)的電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種可串聯(lián)組裝的頻率可調(diào)的電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，包括外筒，內(nèi)筒，阻尼部分。外筒和內(nèi)筒均為同心圓柱筒體，內(nèi)筒套在外筒內(nèi)。外筒兩端安裝法蘭盤。阻尼部分安裝在內(nèi)筒內(nèi)部，主要包括底板，端豎板，電磁鐵，基礎導體質(zhì)量塊，調(diào)節(jié)導體質(zhì)量塊，螺旋彈簧和次螺旋彈簧。使用次螺旋彈簧和螺旋彈簧將導體質(zhì)量塊分別與底板和端豎板相連。本發(fā)明專利技術(shù)采用將阻尼部分與內(nèi)筒固定在一起實現(xiàn)了多角度抗振，通過外筒上的法蘭盤連接可實現(xiàn)多個阻尼器串聯(lián)組裝，通過調(diào)整導體質(zhì)量塊或彈簧可調(diào)節(jié)TMD固有頻率。通過調(diào)節(jié)永磁電磁鐵與導體塊之間的間距或控制電磁鐵磁場強度的大小控制TMD的阻尼比。TMD振動完全由彈簧控制，無摩擦阻尼。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種耗能減振的被動控制裝置，具體涉及到一種可串聯(lián)組裝的頻率可調(diào)的電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，屬于土木工程結(jié)構(gòu)振動控制領域。用于減小橋梁結(jié)構(gòu)在地震、風、車輛等外荷載作用下的振動響應。
技術(shù)介紹
隨著土木工程中設計技術(shù)和建筑材料的發(fā)展，現(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)越來越往長、細、輕、柔與低阻尼方向發(fā)展，，各地建成許多輕型大跨的橋梁。這類橋梁在地震、風、車輛等動力荷載作用下，容易產(chǎn)生大的變形和振動。橋梁結(jié)構(gòu)的振動是引起橋梁損壞(破壞)的一個重要因素。引起橋梁振動的因素主要有：地震引起的振動、荷載引起的振動及車-橋耦合作用引起的振動。振動使橋梁的內(nèi)部應力增大，降低它的耐久性。大跨度橋梁的大量興建和高效能建橋材料的廣泛應用，橋梁結(jié)構(gòu)的振動問題日趨突出。土木工程結(jié)構(gòu)振動控制就是在土木工程結(jié)構(gòu)的特定部位裝設某種裝置(如隔振墊等)或某種機構(gòu)(如消能支撐、消能剪力墻、消能節(jié)點、消能器等)或某種子結(jié)構(gòu)(如調(diào)頻質(zhì)量等)或施加外力(如外部能量輸入)或調(diào)整結(jié)構(gòu)的動力特性，在地震(或風)的作用下，使其結(jié)構(gòu)的動力響應(如加速度、速度、位移)得到合理的控制，確保結(jié)構(gòu)本身及結(jié)構(gòu)中的人員儀器設備的安全和處于正常的使用環(huán)境狀況。土木工程結(jié)構(gòu)振動控制可分為被動控制、主動控制、混合控制和智能控制四類。目前，在土木工程中廣泛應用的振動控制方式是被動控制。被動控制是通過某種裝置、某種機構(gòu)或某種子結(jié)構(gòu)改變工程結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動力響應，以達到隔離、調(diào)諧、吸能或耗能減振目的的控制技術(shù)。它不需要外部能量，且技術(shù)簡單，造價低廉、性能可靠、修復和更換方便。被動控制又分為隔振，耗能減振和吸能減振。為此，設計一種多角度抗振的頻率可調(diào)的電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器屬于結(jié)構(gòu)振動控制中的被動控制，且以耗能減振的方式對橋梁采取振動控制，已成為亟待解決的技術(shù)問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
專利技術(shù)目的：針對現(xiàn)有阻尼器只能實現(xiàn)單方向振動控制的問題，本專利技術(shù)提供一種多角度抗振的頻率可調(diào)的電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，通過改變不同的工作角度，實現(xiàn)多角度耗
能減振。技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供的可串聯(lián)組裝的頻率可調(diào)的電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，包括筒體和阻尼部分，所述筒體包括內(nèi)筒和外筒，所述外筒上具有用于串聯(lián)組裝的連接件，所述內(nèi)筒可旋轉(zhuǎn)地套設于外筒中，所述阻尼部分安裝在內(nèi)筒中。內(nèi)筒和外筒是由鋁合金制成的薄壁筒體。作為優(yōu)選，所述阻尼部分包括箱體、蓋板和TMD系統(tǒng)，所述TMD系統(tǒng)包括導體質(zhì)量塊、彈簧和電磁鐵，所述彈簧安裝在箱體和導體質(zhì)量塊之間，所述電磁鐵安裝在蓋板上。作為優(yōu)選，所述阻尼部分通過連接件與內(nèi)筒固定連接。作為優(yōu)選，所述箱體上具有移動槽，所述移動槽內(nèi)安裝有承重條固定螺栓，所述承重條固定螺栓與承重條連接，所述承重條與蓋板連接。移動槽用于調(diào)整承重條與導體質(zhì)量塊距離。作為優(yōu)選，所述箱體由底板和端豎板組成，所述端豎板正方形，其面積略小于內(nèi)筒內(nèi)接正方形的面積，所述移動槽開設于端豎板上。作為優(yōu)選，所述電磁鐵數(shù)量為兩個或四個，所述電磁鐵的鐵芯采用永磁體，采用相鄰電磁鐵磁極交錯布置的方式。即一個N極朝向?qū)w塊的電磁鐵與一個S極朝向?qū)w塊的電磁鐵相鄰布置。作為優(yōu)選，所述導體質(zhì)量塊是由螺栓連接在一起的基礎導體質(zhì)量塊和調(diào)節(jié)導體質(zhì)量塊，所述導體質(zhì)量塊通過主螺旋彈簧與端豎板相連，通過次螺旋彈簧與底板相連。主、次螺旋彈簧的有效長度可以調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)導體質(zhì)量塊為片狀標準質(zhì)量塊。作為優(yōu)選，所述主螺旋彈簧是對稱分布的八個，連接于四面端豎板和導體質(zhì)量塊之間；所述次螺旋彈簧是對稱分布的四個，連接于底板和導體質(zhì)量快之間。螺旋彈簧的有效長度通過旋轉(zhuǎn)壓環(huán)，在壓環(huán)調(diào)整螺栓的范圍內(nèi)調(diào)整作為優(yōu)選，所述阻尼部分安裝有8組紅外線發(fā)射/接受器，其中有4組布置在蓋板和底板上；另外4組布置在端豎板上導體質(zhì)量塊的上方和下方。使用時，外筒和內(nèi)筒為薄壁同心圓筒。為利于阻尼部分散熱，筒體材料采用鋁合金制成。外筒起固定和連接的作用，外筒兩端安裝法蘭盤，通過法蘭盤可將多個筒體串聯(lián)到一起。內(nèi)筒套在外筒內(nèi)，并可以以圓筒軸線為軸旋轉(zhuǎn)到指定角度。阻尼部分通過連接件與內(nèi)筒固定在一起，可隨內(nèi)筒一起旋轉(zhuǎn)到指定角度。阻尼部分由底板，端豎板a，端豎板b，蓋板和TMD部分組成。端豎板安裝在底板
上，與底板共同組成一個箱體。端豎板b上安裝連接件。端豎板a有開孔作為移動槽，承重條固定螺栓的位置可以在移動槽內(nèi)上下調(diào)整。TMD部分由導體質(zhì)量塊(包括基礎導體質(zhì)量塊和調(diào)節(jié)導體質(zhì)量塊)，主螺旋彈簧、次螺旋彈簧及電磁鐵構(gòu)成。導體質(zhì)量塊由基礎導體質(zhì)量塊和調(diào)節(jié)導體質(zhì)量塊構(gòu)成，兼具質(zhì)量塊和導體塊的功能，充分利用有效質(zhì)量。將二者通過長螺栓固定在一起，保證二者共同運動。可以根據(jù)實際需要選擇調(diào)節(jié)導體質(zhì)量塊的數(shù)量。基礎導體質(zhì)量塊和調(diào)節(jié)導體質(zhì)量塊采用相同的低電阻純銅材料制成，且底面為面積相同的正方形，通過次螺旋彈簧安裝在底板上，使底板的中心與導體質(zhì)量塊的中心在同一條豎直直線上。電磁鐵的鐵芯采用高矯頑力的硬磁材料，即永磁體。這樣可以保證TMD系統(tǒng)在無電力供應的情況下也可以正常工作。電磁鐵通電后，使外部繞制線圈中電流產(chǎn)生的磁場軸線與永磁體磁場軸線重合，控制電流大小和方向，即可改變磁場強弱。將電磁鐵安裝在蓋板上，蓋板搭接在承重條上，使用固定螺栓將二者連接。承重條的位置可以通過改變承重條固定螺栓的位置進行調(diào)整，改變電磁鐵與導體塊的間距。其他條件相同的情況下，磁鐵與導體的距離越近，在導體處產(chǎn)生的磁場越強，就會產(chǎn)生更大的電渦流，增大TMD的阻尼比。安裝8組紅外線監(jiān)控裝置，每組裝置由紅外線發(fā)射器和紅外線接收器組成。紅外線發(fā)射器持續(xù)將紅外線信號發(fā)射給與之對應的紅外線接收器。其中4組布置在蓋板和底板，紅外線發(fā)射器安裝在蓋板，對應的紅外線接收器安裝在底板，若導體質(zhì)量塊在水平方向的運動幅度過大，阻斷其中任意一組紅外裝置的信號傳輸時，流過電磁鐵的電流增大，磁場增強，在導體質(zhì)量塊內(nèi)產(chǎn)生更大的電渦流抑制導體質(zhì)量塊的運動，增強阻尼效果。同理，另外4組安裝在端豎板上，其中2組的位置在導體質(zhì)量塊以上，2組在導體質(zhì)量塊以下。限制導體質(zhì)量塊在豎向運動的幅度。在無電力供應的橋梁上，可以使用太陽能作為電磁鐵的能量來源，將太陽能電池板上的電纜接到阻尼器的插座上即可使用。除太陽能之外，還可以使用風能，水力等其他環(huán)保清潔能源。或者直接使用電磁鐵的鐵芯——永磁鐵，保證阻尼器正常工作。主螺旋彈簧連接豎板和導體質(zhì)量塊。次螺旋彈簧連接底板和導體質(zhì)量塊。主螺旋彈簧安裝前進行預拉伸。主、次螺旋彈簧的有效長度可以通過旋轉(zhuǎn)壓環(huán)在壓環(huán)調(diào)整螺栓的范圍內(nèi)調(diào)整。由于導體質(zhì)量塊的運動完全由彈簧控制，其摩擦阻尼為零。專利技術(shù)原理：TMD的工作過程中，導體質(zhì)量塊的運動與橋梁的振動同時發(fā)生，導體質(zhì)量塊與電磁鐵之間產(chǎn)生相對運動，穿過導體質(zhì)量塊的磁通量發(fā)生變化。由電磁感應原理，將在導體質(zhì)量塊內(nèi)部產(chǎn)生像漩渦一樣的電渦流。感應電渦流也會產(chǎn)生一個電磁場與電磁鐵磁場產(chǎn)生電磁阻尼效應來阻礙導體質(zhì)量塊的運動。在這個過程中，電渦流在導體質(zhì)量塊內(nèi)做功將產(chǎn)生大量的熱，從而將振動的機械能轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉。具體地，是阻尼器隨著橋梁振動時，導體質(zhì)量塊(包括基礎導體質(zhì)量塊和調(diào)節(jié)導體質(zhì)量塊)將在由電磁鐵產(chǎn)生的磁場中運動。由電磁感應原理，穿過導體質(zhì)量塊的磁通量發(fā)生變化，導體質(zhì)量塊內(nèi)部會產(chǎn)生像漩渦一樣的電流回路，稱為電渦流，感應本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種可串聯(lián)組裝的頻率可調(diào)的電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其特征在于：包括筒體和阻尼部分，所述筒體包括內(nèi)筒和外筒，所述外筒上具有用于串聯(lián)組裝的連接件，所述內(nèi)筒可旋轉(zhuǎn)地套設于外筒中，所述阻尼部分安裝在內(nèi)筒中。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種可串聯(lián)組裝的頻率可調(diào)的電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其特征在于：包括筒體和阻尼部分，所述筒體包括內(nèi)筒和外筒，所述外筒上具有用于串聯(lián)組裝的連接件，所述內(nèi)筒可旋轉(zhuǎn)地套設于外筒中，所述阻尼部分安裝在內(nèi)筒中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可串聯(lián)組裝的頻率可調(diào)的電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其特征在于：所述阻尼部分包括箱體、蓋板和TMD系統(tǒng)，所述TMD系統(tǒng)包括導體質(zhì)量塊、彈簧和電磁鐵，所述彈簧安裝在箱體和導體質(zhì)量塊之間，所述電磁鐵安裝在蓋板上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可串聯(lián)組裝的頻率可調(diào)的電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其特征在于：所述阻尼部分通過連接件與內(nèi)筒固定連接。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可串聯(lián)組裝的頻率可調(diào)的電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其特征在于：所述箱體上具有移動槽，所述移動槽內(nèi)安裝有承重條固定螺栓，所述承重條固定螺栓與承重條連接，所述承重條與蓋板連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可串聯(lián)組裝的頻率可調(diào)的電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其特征在于：所述內(nèi)筒和外筒是由鋁合金制成的薄壁筒體。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可串聯(lián)組裝的頻率可調(diào)的電渦流調(diào)諧質(zhì)量...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：謝發(fā)祥，魏永健，吉伯海，陳林，
申請(專利權(quán))人：河海大學，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32