[发明专利]偏心式电涡流调谐质量阻尼装置

说明书

技术领域

本发明属于建筑结构的减振技术领域，具体涉及一种利用电涡流提供阻尼的调谐质量阻尼装置。

背景技术

随着城市建设的发展，各种高层、超高层建筑和细高结构、大跨度建筑物日益增多，同时，城市交通网络越来越发达，各种大跨度的机场登机桥、人行天桥、港口栈桥等桥梁结构得到了广泛的应用，为人们的生活和出行带来了极大的便利。但是，此类细高建筑物及桥梁在强风或地震等外力激励作用下容易发生共振，给居民或行人带来不舒服的感觉，造成结构物自身结构损坏，甚至严重威胁到人和车辆的安全。如何防止这类大跨度、低频结构物发生破坏性共振成为工程建设中不得不着手解决的现实问题。实践证明，调谐质量减振器（也有文献中称质量调谐阻尼器，或称质量调谐减振器，本文中也简称减振器或TMD）是一种有效的振动控制装置，将它的固有频率调整到接近结构的自振频率，然后安装在结构上。当结构受到激振力干扰发生振动时，引起TMD的共振，吸收并消耗外部激振能量，达到减小结构反应的目的。要想最大限度发挥TMD的减振作用，要求其固有频率要尽可能与主结构的自振频率一致，否则TMD的减振效果就会大幅下降。需要指出的是，没有阻尼元件的TMD在实践上很少使用，因为一但参数不准或激振力频率发生改变，结构的振幅就会迅速增大，形成新的共振，所以无阻尼TMD的减振频率范围很窄。由此可见，要想最大限度发挥TMD的减振作用，不仅要求其固有频率要尽可能接近结构的自振频率，还需要其阻尼比保持在最佳值。这就要求TMD的固有频率和阻尼比都应该可以随时进行相应调整。可是，现有TMD中，阻尼器多为小孔节流式或液压油活塞式结构，阻尼器的阻尼比都是一定的，调整阻尼比只能更换阻尼器，此外，阻尼器处于往复振动条件下密封损坏较快，密封损坏后阻尼腔的压力差无法保持原设计，阻尼力下降，必须更换，而阻尼器的价格很高，依靠更换的方法解决此类问题势必造成极大的浪费。另外，此类产品的刚度与阻尼相互影响，参数不易精确调整，特别是一但产品成形，其阻尼难以实现后期调节，从而严重影响TMD产品的减振效果，同时也增加后期维护的难度和成本。

另一方面，对于某些机械设备或建筑结构，其振动不单纯表现在垂向振动或单一横向振动，而是同时带有扭转振动或/和水平面内的多方向振动，现有TMD产品尚无法有效满足上述复杂振动的减振要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种刚度与阻尼完全分离、阻尼参数调节便利的偏心式电涡流调谐质量阻尼装置。

本发明偏心式电涡流调谐质量阻尼装置是这样实现的，包括导体板和永磁体，其特征在于还包括主轴、弹簧和偏心质量块，所述偏心质量块固定设置在主轴上或者偏心质量块与主轴之间设有转动轴承，弹簧的一端与偏心质量块相连，导体板垂直于主轴中轴线方向固定设置在偏心质量块的一侧，永磁体位于导体板与偏心质量块之间并且固定设置在偏心质量块上，导体板与永磁体之间留有间隙，所述导体板、永磁体、主轴、弹簧和偏心质量块共同构成一组电涡流调谐质量阻尼结构。

本发明中所述弹簧的具体形式可以多种多样，包括拉簧、扭簧、板簧、压缩弹簧、剪切式橡胶弹簧、聚氨酯弹簧及弹性绳索等，实际应用中可以根据需要选择。弹簧的一端与偏心质量块相连，另一端与其他固定结构相连。当偏心质量块固定设置在主轴上时，偏心质量块可以在弹簧的约束下随主轴一起绕主轴的中轴线往复摆动；当偏心质量块与主轴之间设有转动轴承时，偏心质量块可以在弹簧的约束下绕主轴往复摆动。此外，偏心质量块与主轴之间还可以通过直臂连杆结构或曲臂连杆结构相连，并且在直臂连杆结构或曲臂连杆结构与主轴之间设置转动轴承。另外，偏心质量块还可以包括至少两个子偏心质量块，每个子偏心质量块分别通过直臂连杆结构或曲臂连杆结构与主轴相连，所述子偏心质量块中至少一个子偏心质量块与弹簧相连，并且子偏心质量块之间彼此非对称地布置在主轴周围，这样既可以保证偏心的效果，又可以避免采用单个偏心质量块时容易出现单个偏心质量块的重量过大或主轴某个方向承受弯矩过大等问题。