一种快速装配长度自适应型电涡流阻尼器

技术领域

本发明属于土木工程结构振动控制技术领域，具体是指一种可快速安装拆卸的电涡流阻尼器。

背景技术

目前，土木工程领域的阻尼器普遍适用于永久性结构，而对于临建结构和在建结构的振动控制研究较少，本发明提出了一种适用于临建结构和在建结构振动控制技术领域的电涡流阻尼器。与永久性结构相比，临建结构和在建结构所需要的振动控制周期短，但是对振动控制效率和安装便捷性有更高的需求，该阻尼器尤其适合用于减小临建结构和在建结构的风振和机械振动。电涡流阻尼器是基于导体在磁场中运动产生电涡流效应的原理来工作，当涡电流产生后，磁场便会对导体产生阻尼力阻止导体的运动，导体内产生的涡电流以热能的形式耗散到周围的介质中。于是电涡流阻尼器不断地将振源传来的动能转化为导体中的涡电流，又将涡电流转化成热能，达到耗能减振的目的，电涡流阻尼器具有结构简单、无接触、无磨损、无需工作介质、寿命长及阻尼可控等特点。为了减小工程结构的风振和机械振动，本发明基于电涡流效应耗能，提出了一种快速装配长度自适应型阻尼器，该装置具有于安装拆卸、长度可调节、耗能效率高和可重复使用等优点，将有利于提升临建结构和在建结构的安全性和稳定性，市场前景十分广阔。

发明内容

本发明为临建结构和在建结构的风振和机械振动控制提出了一种快速装配长度自适应型阻尼器。

本发明的技术方案：

一种快速装配长度自适应型电涡流阻尼器，包括圆柱空心体1、传动组件、旋转式电涡流阻尼产生器、轴承14、滚珠、固定销15、螺栓8、连接板组件；

所述的圆柱空心体1和盖板2通过螺栓8连接，二者构成阻尼装置的外壳；

所述的传动组件包括贯穿圆柱空心体1并作轴向运动的滑杆3、通过滚珠固定于圆柱空心体1上并作旋转运动的螺母4、通过轴承14固定于盖板2和隔板17上并作旋转运动的转轴5；滑杆3的轴向运动带动螺母4的旋转，实现第一次传动；螺母4的旋转带动转轴5的旋转，二者旋转轴垂直，实现第二次传动；

所述的旋转式电涡流阻尼产生器包括在螺母4两侧平行布置的两组永磁体组6和铜片7，其中永磁体组6的两个磁极分别固定在盖板2和隔板17上，铜片7固定于转轴5上并随之做旋转运动切割磁感线，永磁体的截面为圆环状；

所述的连接板组件包括“U”型开槽钢板18和附带螺丝的“一”字型开槽钢板19，四个螺丝沿“一”字型开槽钢板19的“一”字槽活动，但螺丝根部不能滑出“一”字型开槽；“一”字型开槽钢板19上设有销钉连接孔，用于与阻尼器连接，受控结构夹在“U”型开槽钢板18与“一”字型开槽钢板19中间。

为了防止永磁体组6发生滑动，分别在其内侧设置固定销15，保证铜片7片有足够的旋转空隙。

若受控结构为圆截面，在钢板与结构之间加垫块来固定。

所述的快速装配长度自适应型电涡流阻尼器的长度通过调整滑杆3的初始位置及长度实现；滑杆3的行程通过滑杆3和连接杆16进行控制，其中连接杆16中间设有间隙，保证滑杆3有足够的位移空间。

所述的整个装置由导磁材料制成，滚珠为球形钢珠。

所述的连接板组件中“一”字型开槽钢板19附带的螺丝与钢板为一个整体。

本发明的工作原理：

将所述阻尼器的滑杆与连接杆与受控结构的相对振动的两点连接后，当结构振动发生时，会强迫滑杆作轴向往复运动，这一运动将带动螺母和转轴的转动，进而导致铜片在永磁体之间转动。由楞次定律可知，铜片会受到一个抑制其运动的力。这是由于铜片中产生了动生电动势，电荷移动形成了电涡流，电涡流受到洛伦兹力，且方向总是与铜片的运动方向相反，从而形成了阻力，即电涡流阻尼力。与此同时，由于电流的热效应，一部分振动能量将被转化为热能，从而起到减小振动的作用。

本发明的有益效果：

(1)所述阻尼器将滑杆的轴向运动转化为铜片的转动并产生电涡流进行耗能，采取调整传动组件(滑杆、螺母和转轴)规格尺寸的方式控制阻尼器的传动比，两次传动方式可以实现传动比的大幅提高，即较短的滑杆位移便可引起较大角度的铜片转动，耗能效率大大提高；

(2)所述阻尼器只需要调整滑杆位置来控制阻尼器的长度，实现长度自适应，可适用于多种需求的实际工程。

(3)所述阻尼器可以通过调整两次机械传动放大系数、增加旋转式电涡流阻尼产生器个数、增加转盘的直径、增大磁体磁场强度等方式来增大阻尼器的阻尼系数，适合制造大中小型各类型阻尼器。

(4)所述阻尼器采用的两次传动方式都是种标准的机械传动，因此本阻尼器很容易实现标准化批量生产。

(5)所述阻尼器采用了导磁材料，可以有效避免磁路的漏磁，不仅提高了电涡流阻尼的效率，而且避免了对周围各种元器件的影响；

(6)所述阻尼器可以通过控制圆盘直径和个数达到控制效果优、空间尺寸有限的目的，适用性强；

(7)所述阻尼器设计了便于施工的连接板组件，构造简单、安装拆卸方便，可重复利用，特别适用于临建结构和在建结构等需要临时控制振动的结构；

(8)所述阻尼器除了适用于减小临建结构和在建结构的风振和机械振动，外，也可应用于永久性结构的振动控制。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种快速装配长度自适应型电涡流阻尼器的整体三维图；

图2为本发明实施例提供的一种快速装配长度自适应型电涡流阻尼器的A-A剖面图；

图3为本发明实施例提供的一种快速装配长度自适应型电涡流阻尼器的B-B剖面图；

图4为本发明实施例提供的一种快速装配长度自适应型电涡流阻尼器的C-C剖面图；

图5为本发明实施例提供的一种快速装配长度自适应型电涡流阻尼器的另一种实施方案的整体三维图；

图6为本发明实施例提供的一种快速装配长度自适应型电涡流阻尼器的连接板组件；

图中：1圆柱空心体；2盖板；3滑杆；4螺母；5转轴；6永磁体组；7铜片；8螺栓；9滚珠a；10滚珠b；11滚珠c；12滚珠d；13滚珠e；14轴承；15固定销；16连接杆；17隔板；18“U”型开槽钢板；19“一”字型开槽钢板。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图4，本发明实施例提供的一种快速装配长度自适应型电涡流阻尼器的一个实施例，包括圆柱空心体1、盖板2、滑杆3、螺母4、转轴5、永磁体组6、铜片7、螺栓8、滚珠a9、滚珠b10、滚珠c11、滚珠d12、滚珠e13、轴承14、固定销15、连接杆16、隔板17。

在本实施例中，圆柱空心体1和盖板2通过螺栓8连接，二者构成整个阻尼装置的外壳；

当结构振动发生时，会带动滑杆3作轴向滑动，这一运动将带动螺母4绕水平轴转动，螺母4中间位置右表面的螺纹带动具有齿轮的转轴5绕竖向轴转动，螺母4与转轴5的旋转轴相互垂直，铜片7固定在转轴5上，随转轴5的旋转而旋转，在永磁体组6之间切割磁感线。

螺母4通过滚珠a和滚珠b与圆柱空心体连接，通过滚珠c、滚珠d和滚珠e与隔板17连接，以保证转动的稳定性和顺畅性。

转轴15通过轴承14与隔板17和盖板2连接，铜片7固定于转轴5上，随转轴5的旋转而旋转，转轴15穿过盖板2和隔板17。

磁性相反的一对永磁体组6为圆环形，通过粘合剂分别固定于盖板2和隔板17上，为了防止工作时永磁体发生微小移动，在永磁体组6内侧设置固定销15，固定销15与圆柱空心体1相连，可保证永磁体组6与旋转铜片7之间留有足够的旋转空隙。

本发明将滑杆3的轴向运动通过两次机械传动转化为铜片7的转动并产生电涡流进行耗能，采取调整两次机械传动放大系数的方式将铜片7转动放大，较短的滑杆3位移即可引起较大角度的铜片7转动，耗能效率大大提高；通过调整永磁体组6的磁场强度、铜片7的厚度、铜片7与永磁体组6的间距，均可以实现阻尼参数的调节；采用永磁体组6提供连续不断的磁场源，无需外界能源，能产生长期稳定的减振效果；采用了导磁材料，可以有效避免磁路的漏磁，不仅提高了电涡流阻尼的效率，而且避免了对周围各种元器件的影响。

请参阅图5，本发明实施例提供的一种快速装配长度自适应型电涡流阻尼器的另一个实施例，根据实际工程需求制作长度合适的滑杆3，圆柱空心体1及其内部装置的个数也可自主配置，以满足耗能效率和空间尺寸要求，图5所示为5个阻尼器串联同时发挥作用。

请参阅图6，本发明实施例提供的一种快速装配长度自适应型电涡流阻尼器的连接板组件，此连接板组件构造简单、适用性强，可实现主体阻尼器的快速装配。

设计本发明时需要注意：第一，本阻尼器的转盘的直径和旋转式电涡流阻尼产生器个数应根据结构的振动强度合理取值；第二，所述第一次传动方式可以是滑动螺旋传动、滚动螺旋传动、静压螺旋传动及其它所有广义的螺旋传动方式；第三，所述整个装置由导磁材料制成，滚珠为球形钢珠，所有的滚珠涂抹润滑油以减少摩擦方便滚动，可根据需要调整滚珠的大小和数量；。

本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。