[实用新型]一种并联型加速度惰性消能器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种并联型加速度惰性消能器，属于土木工程结构耗能减震技术领域。

背景技术

消能减振技术，是在结构上附加消能减振装置，附加减振装置和结构本身共同承担地震和风振等作用。国内外学者已经对消能减振技术进行了大量研究。消能减震装置作为一种有效的减轻建筑和基础设施灾害的手段，通常分为速度型消能器和位移型消能器。速度型阻尼器耗能效果好，但是往往对消能器本身要求高，密封严格和缸体内压高；位移型消能器虽然成本较为低廉，但是耗能效果不如速度型阻尼器出色，另外面临震后难以自复位的问题；此外，常见的消能减震产品还有调谐质量阻尼器，但是其本身自重大，使用和安装不方便。

电涡流技术也逐渐运用到阻尼器的设计和研发当中。电磁阻尼力，是导体在磁场中切割磁力线时，导体中将产生感应电流，感应电流受到的安培力总是阻碍导体的运动，进而提供电磁阻尼，但一般耗能效率较低。

实用新型内容

本实用新型提出“两节点质量单元”的概念，设计应用于建筑、桥梁等工程结构领域，为首次公开一种新耗能原理的耗能减震消能器。具体说，“两节点质量单元”不同于既有的质量单元。既有质量单元模型可视为刚体，只存在刚体位移，不发生单元内部相对位移；两节点质量单元在单元内允许发生相对位移，且受到约束，单元外力可表示为质量与两节点加速度的矢量差的乘积，即F＝m(a2-a1)。两节点质量单元的提出主要为了区别惯性质量两节点单元单元模型与现有刚体质量单元模型的不同，依据两节点质量单元的理论模型，结合电涡流耗能原理，通过两单元并联的方式提出一种紧凑的并联型加速度惰性消能器。

为此，本实用新型技术方案表征为：

一种并联型加速度惰性消能器，其特征在于，包括连接耳环(1)、连接杆(2)、外筒(3)、旋转内筒(4)、螺旋线圈(5)、永磁体(6)、旋转螺母(9)、滚珠螺杆(10)、外附加质量(11)、内附加质量(12)；

旋转螺母(9)与旋转内筒(4)通过焊接连接为整体，共同旋转，构成旋转体；

旋转内筒(4)外侧环向缠绕布置有若干螺旋线圈(5)，随同线圈内筒(4)做径向运动；所述螺旋线圈(5)位置与外筒(3)内侧的永磁体(6)位置相对应，构成电涡流体；线圈内筒(4)的径向运动和旋转外筒(3)的环向运动将转化为磁场中的切割磁力线运动，产生涡流电流和电磁阻尼力；

所述旋转体与外筒(3)之间的接触处设有旋转辅助机构以减小两者之间旋转阻力；

所述外筒(3)内部为空腔体，分为两个功能区域，离旋转螺母(9)远端设计用于电涡流体工作区域，离旋转螺母(9)近端设计用于附加质量体工作区域；

在离旋转螺母(9)近端区域内布置一定数量和形式的内附加质量(12)，在所述外筒(3)外部布置一定数量和形式的外附加质量(11)；所述外附加质量(11)、内附加质量(12)都固定于所述旋转螺母(9)上，构成附加质量体；

滚珠螺杆(10)通过外螺纹约束在旋转螺母(9)上，满足轴向运动；

整个阻尼器装置在滚珠螺杆(10)轴方向的线性运动通过滚珠螺杆(10)自身外部的螺纹和旋转螺母(9)的内螺纹之间的相互作用可转化成旋转螺母(9)、旋转内筒(4)的共同做环向运动；

连接杆(2)位于整个阻尼器装置的滚珠螺杆(10)所在轴侧的另一端；所述连接杆(2)和滚珠螺杆(10)的外端侧分别与连接耳环(1)固定，用于连接工程结构。

本实用新型中，还包括弹簧单元13、弹簧保护筒14，所述弹簧单元13与旋转外筒3一端串联，并置于弹簧保护筒14的内部，起到质量调谐的作用。

两节点分别指的是线性运动中可以发生相对位移的结构，以上阻尼器技术方案当中指的是滚珠螺杆(10)可以相对阻尼器发生相对位移。本实用新型技术方案是由旋转单元、附加质量单元和电涡流单元组成，外筒作为旋转单元，附加质量设置更加方便，质量增效效果显著。本实用新型充分利用两节点质量单元吸能，通过增效机制将实际的小质量增效为等效大质量，分担更多的输入结构的能量，同时通过电涡流阻尼机制耗能，并于弹簧单元13串联，起到调谐质量的作用，这种增效机制可以更有效保护结构安全，消耗地震、风振和人致激励等振动能量，耗能性能优良，可广泛应用于减隔震(振)领域和能源基础设施领域。