一种绕组式电涡流调谐质量阻尼器

摘要

本实用新型涉及一种绕组式电涡流调谐质量阻尼器，包括有底座，对称地设置于底座上的若干根支柱，穿设在支柱的顶部的横梁，悬挂于横梁下方的质量块，悬挂于质量块底部的磁体，以及固定于底座上、对应磁体的位置处的电阻支架。在本实用新型中，基于绕圈电阻和阻尼垫双重阻尼耗能机制的绕组式电涡流调谐质量阻尼器是基于传统调谐质量阻尼器的一大创新，可实现三维减振：质量块竖向振动，悬臂梁与阻尼垫发生碰撞，从而实现阻尼耗能；质量块横向振动，绕圈电阻和磁体间发生相对运动，实现电涡流阻尼耗能。此外，通过改变梁的刚度、吊杆长度或质量块的大小可以调整该阻尼器的频率，通过增加或者减少线圈圈数可以精确调节阻尼器的阻尼参数。

说明书

技术领域

本实用新型涉及土木工程结构控制技术领域，尤其涉及一种绕组式电涡流调谐质量阻尼器。

背景技术

土木、机械领域广泛采用调谐质量阻尼器来控制结构低频振动。例如人行天桥，由于结构体系偏柔，处于行人行走的动力激励下，且自振频率一般也与行人行走的步频接近，约为2-3Hz，因此也容易产生竖向共振，引起行人的不适。为了控制桥梁在风荷载或者行人荷载下的振动，传统的技术手段是采用调谐质量阻尼器(TMD)。TMD一般由弹簧元件、阻尼元件和质量元件三部分组成，根据质量元件的运动方向可分为水平向TMD和竖向TMD，其中竖向TMD主要用于控制大跨度桥梁的涡激振动和抖振、工业厂房的楼板振动以及人行桥的人致振动。理论及实践均证明，调谐质量阻尼器对具有卓越频率的振动有良好的抑制效果。

尤其，随着结构计算、施工技术和建筑材料等方面科技水平的不断进步，桥梁的跨度越来越大，因此对桥梁的抗振动性能提出了更高的要求。调谐质量阻尼器(TMD) 主要由质量块，调谐频率的弹性元件，耗散结构振动能量的阻尼元件三大组件构成。小型TMD的阻尼构件一般采用橡胶，大型TMD则采用附加的液体粘滞阻尼器等。

现有的TMD存在的问题如下：(1)利用粘滞阻尼器实现精确的阻尼调整有一定的难度，且液压粘滞阻尼器存在漏油的隐患，不易养护，后期难以调节，增加后期维护的难度和成本；(3)对于大型梁式TMD，横梁跨度很大，往往因为振动产生较大的拉应力，使结构很快就出现裂缝，寿命很短；(2)传统TMD仅能实现竖向或横向振动控制，但建筑结构所受到的如风和地震的环境荷载的作用来自不同方向，传统的TMD无法对不同方向的风振和地震进行控制。

实用新型内容

为了克服现有技术存在的功能单一、不宜养护等问题，本实用新型提出了一种绕组式电涡流调谐质量阻尼器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种绕组式电涡流调谐质量阻尼器，包括有底座，对称地设置于所述底座上的若干根支柱，穿设在所述支柱的顶部的横梁，悬挂于所述横梁下方的质量块，悬挂于所述质量块底部的磁体，以及固定于所述底座上、对应所述磁体的位置处的电阻支架，其中：

所述电阻支架为左右两侧贯通的中空框体，由前后上下的支架面板、支架背板、支架顶板、以及支架底板组成，所述支架顶板和支架底板分别向下和向上凸出形成若干个凸块，在所述凸块上缠绕电阻丝从而形成绕圈电阻，所述磁体水平向地悬置于所述电阻支架的内部且与所述凸块之间无接触。

进一步地，所述若干根支柱包括有左右两端的悬臂支柱和中间若干根对称设置的减震支柱，所述减震支柱的数量为2根或4根。

进一步地，所述悬臂支柱和减震支柱上对应所述横梁的位置处开设有通孔，所述横梁的两端与所述通孔之间为间隙配合，以使所述横梁可沿所述通孔的轴线张拉。

进一步地，所述横梁两端开设有轴向盲孔，所述横梁与所述悬臂支柱通过所述轴向盲孔和与轴向盲孔相配合的高强螺栓实现张拉固定，以便在现场施工时通过张拉实现对横梁竖向刚度的调节。

优选地，所述减震支柱对应所述横梁的位置处还增设有阻尼垫。

进一步地，所述横梁中间固定有若干个吊索，所述吊索下端固定所述质量块，从而使所述质量块悬挂在所述横梁中部。

进一步地，所述质量块的左右两侧固定有悬吊角钢，所述悬吊角钢由相互垂直的固定条和悬挂条组成。

优选地，所述悬吊角钢的固定条固定在所述质量块侧面的底端，所述悬挂条上固定有若干个吊杆；所述吊杆的上端固定在所述悬挂条上，下端与所述磁体的外缘相固定，从而使所述磁体悬置于所述电阻支架内。

作为一种可替换的方案，在所述质量块前后侧固定悬吊角钢，所述悬吊角钢下方悬挂有竖向的磁体；在所述电阻支架的支架面板、支架背板上设置若干个凸块，在所述凸块上缠绕电阻丝形成绕圈电阻，且所述磁体为竖向悬置于所述电阻支架的内部且与所述凸块无接触。

与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果是：

(1)基于绕圈电阻和阻尼垫双重阻尼耗能机制的绕组式电涡流调谐质量阻尼器是基于传统调谐质量阻尼器的一大创新，可实现三维减振，且不存在漏油等状况，易于维护且耐久性好；

(2)通过改变梁的刚度、吊杆长度或质量块的大小可以调整该绕组式电涡流调谐质量阻尼器的频率，通过增加或者减少线圈圈数可以精确调节阻尼器的阻尼参数；

(3)通过质量块竖向振动，悬臂梁与阻尼垫发生碰撞，从而实现阻尼耗能，达到竖向振动控制的目的；通过质量块横向振动，绕圈电阻和磁体间发生相对运动，实现电涡流阻尼耗能，从而达到横向振动控制的目的；

(4)将绕圈电阻代替传统质量阻尼器中的铜板作为导体材料，可以减少导体材料的使用。

附图说明

附图仅用于展示具体实施案例，而并不认为是对本实用新型的限制，在所给出的附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为实施例1的绕组式电涡流调谐质量阻尼器的结构示意图。

图2为图1的A-A向剖视图。

图3为本实用新型的电阻支架6的正面视角的透视图。

图4为本实用新型的电阻支架6的左视图。

图5为实施例2的绕组式电涡流调谐质量阻尼器的结构示意图。

图6为图5的B-B向剖视图。

图中：

1-底座、2-支柱、3-横梁、4-质量块、5-磁体、6-电阻支架；

21-悬臂支柱、22-减震支柱、23-通孔、24-阻尼垫；

31-轴向盲孔、32-高强螺栓、33-吊索；

41-悬吊角钢、42-吊杆；411-固定条、412-悬挂条；

61-凸块、62-绕圈电阻、63-支架顶板、64-支架底板、65-支架面板、66-支架背板。

具体实施方式

下面结合附图，以具体实施例对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。应理解，以下实施例仅用于说明本实用新型而非用于限定本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1

结合图1和图2所示，本实用新型涉及的一种绕组式电涡流调谐质量阻尼器包括有底座1，对称地设置于所述底座1上的若干根支柱2，穿设在所述支柱2的顶部的横梁3，悬挂于所述横梁3下方的质量块4，悬挂于所述质量块4底部的磁体5，以及固定于所述底座1上、对应所述磁体5的位置处的电阻支架6，其中：

结合图3和图4所示，所述电阻支架6为左右两侧贯通的中空框体，由前后上下的支架面板65、支架背板66、支架顶板63、以及支架底板64组成，所述支架顶板 63和支架底板64分别向下和向上凸出形成若干个凸块61，在所述凸块61上缠绕电阻丝从而形成绕圈电阻62，所述磁体5水平向地悬置于所述电阻支架6的内部且与所述凸块61之间无接触，当质量块4发生横向振动时，所述磁体5和所述绕圈电阻 62之间发生相对运动，产生感应电流进而产生阻尼力，从而达到减震耗能的效果。

进一步地，如图1所示，所述若干根支柱2包括有左右两端的悬臂支柱21和中间若干根对称设置的减震支柱22，所述减震支柱22的数量为2根或4根。

优选地，所述悬臂支柱21和减震支柱22上对应所述横梁3的位置处开设有通孔23，所述横梁3的两端与所述通孔23之间为间隙配合，以保证所述横梁3可沿所述通孔23的轴线张拉。

优选地，所述横梁3两端开设有轴向盲孔31，所述横梁3与所述悬臂支柱21通过所述轴向盲孔31和与轴向盲孔31相配合的高强螺栓32实现张拉固定，以便在现场施工时通过张拉实现对所述横梁3竖向刚度的调节。

优选地，所述减震支柱22对应所述横梁3的位置处还增设有阻尼垫24，当所述质量块4竖向振动时，通过所述横梁3与所述阻尼垫24之间的碰撞实现耗能效果。

进一步地，所述横梁3中间固定有若干个吊索33，所述吊索33下端固定所述质量块4，从而使所述质量块4悬挂在所述横梁3中部。

进一步地，所述质量块4的左右两侧固定有悬吊角钢41，所述悬吊角钢41由相互垂直的固定条411和悬挂条412组成。所述悬吊角钢41的固定条411固定在所述质量块4侧面的底端，所述悬挂条412上固定有若干个吊杆42；所述吊杆42的上端固定在所述悬挂条412上，下端与所述磁体5的外缘相固定，从而使所述磁体5悬置于所述电阻支架6内。

在本实用新型实施例中，所述横梁3与所述吊索33之间、所述吊索33和所述质量块4之间、所述质量块4与所述悬吊角钢41之间、所述悬吊角钢41与所述吊杆 42之间、以及所述吊杆42与所述磁体5之间的固定方式，可以按照设计、加工或施工要求选用焊接、螺栓连接，可以是直接连接，也可以是通过中间转换装置间接连接。这里给出的固定方式仅作为示例，对本领域的技术人员，可以根据具体情况理解上述固定方式在本实用新型中的含义。

在本实施例中，当与本实用新型的阻尼器相连的结构件发生横向振动时，所述质量块4将振动传递给横向设置的磁体5，导致磁体5和电阻支架6中的绕圈电阻62 之间发生相对运动产生感应电流，而感应电流有又会产生与原磁场方向相反的新磁场进而形成阻碍两者相对运动的阻尼力，从而达到减震耗能的效果；当与本实用新型的阻尼器相连的结构件发生竖向振动时，则通过所述横梁3与所述阻尼垫24之间的碰撞实现耗能效果，从而使振动的幅度下降。

实施例2

如图3和图4所示的绕组式电涡流调谐阻尼器，与实施例1的区别在于：在所述质量块4前后侧固定悬吊角钢41，所述悬吊角钢41下方悬挂有竖向的磁体5；在所述电阻支架6的支架面板65、支架背板66上设置若干个凸块61，在所述凸块61上缠绕电阻丝形成绕圈电阻62，且所述磁体5为竖向悬置于所述电阻支架6的内部且与所述凸块61无接触。

在本实施例中，当与本实用新型的阻尼器相连的结构件发生竖向振动时，一方面通过所述横梁3与所述阻尼垫24之间的碰撞实现耗能效果，另一方面，所述质量块 4将振动传递给竖向设置的磁体5，导致磁体5和电阻支架6中的绕圈电阻62之间发生相对运动产生感应电流，而感应电流有又会产生与原磁场方向相反的新磁场进而形成阻碍两者相对运动的阻尼力，从而达到减震耗能的效果。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。