[发明专利]一种旋转式磁负刚度减振装置

说明书

本发明公开了一种旋转式磁负刚度减振装置，包括外筒，外筒内设有第一滚珠丝杠副、第二滚珠丝杠副和两个工作体；第一、第二滚珠丝杠副的轴线相互平行，位于两个工作体之间；且第一、第二滚珠丝杠副的丝杆两端均各自连接一个刚性杆，四个刚性杆穿过工作体连接在外筒内壁上；刚性杆上位于所述工作体内的部分设有磁铁；第一滚珠丝杠副、第二滚珠丝杠副下方设有滑动槽，滑动槽内壁与第一、第二滚珠丝杠副的螺母固定连接；滑动槽的底部设有滑轮，滑轮可沿着外筒底部来回滑动；在滑动槽内放置有质量块，质量块与滚珠丝杠轴线平行的两侧预留有凹槽，凹槽与固定在滑动槽内壁上的滑块配合；质量块与滚珠丝杠轴线垂直的两侧通过弹簧与滑动槽相连。

技术领域

本发明属于土木工程的振动控制领域，具体涉及一种旋转式磁负刚度减振装置，主要应用于控制高层建筑和高耸结构的振动响应。

背景技术

传统的抗震结构是通过增大结构自身的刚度从而来抵抗地震作用。这种方法常常利用建筑结构的延性来消耗地震或风荷载带来的能量，并以此尽可能的减少损失。然而外界环境荷载具有不可避免的随机性，当达到一定的强度后，传统设计的抗震结构可能无法承受，造成建筑结构发生破坏，导致更严重的生命和财产损失。随着建筑结构形式的不断创新，并结合结构在外界环境作用下的破坏机理，振动控制技术得到了广泛的应用。

目前，根据是否需要从外界输入能量，振动控制分为被动控制和主动控制。理论上，主动控制可以实现的减振效果要显著优于被动控制。但是，由于理论上和工程实际条件限制等原因，工程中应用最多和研究最成熟的还是被动控制。其中，调谐质量阻尼器和调谐液体阻尼器由于构造简单，具有良好的减振效果，是工程中最典型的应用。但是，它们的减振效果取决于其自振频率与被控结构的振动频率是否相调谐。当激励在一个较宽的频率范围的时候，调谐质量阻尼器和调谐液体阻尼器的减振效果显著降低。主动控制技术往往比被控阻尼器达到更好的控制效果。主动控制在工作过程中可以产生一种具有显著负刚度特性的阻尼力-变形关系，并且在一定程度上有益于控制效果。因此一种被动式负刚度阻尼器应运而生，其能够产生与主动阻尼器相似的滞回特性并达到相同的控制性能。

发明内容

本发明目的是提供一种旋转式磁负刚度减振装置，旨在减小高层建筑或高耸结构在风荷载及地震作用下的水平振动响应，达到耗能减振的目的。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种旋转式磁负刚度减振装置，包括一个外筒，所述的外筒内设有第一滚珠丝杠副、第二滚珠丝杠副和两个工作体；所述工作体内部中空形成工作腔；所述的第一滚珠丝杠副、第二滚珠丝杠副的轴线相互平行，位于两个工作体之间；且第一滚珠丝杠副、第二滚珠丝杠副的丝杆两端均各自连接一个刚性杆，四个刚性杆穿过工作体连接在外筒内壁上；所述刚性杆上位于所述工作体内的部分设有磁铁；所述的第一滚珠丝杠副、第二滚珠丝杠副下方设有滑动槽，所述的滑动槽内壁与第一滚珠丝杠副、第二滚珠丝杠副的螺母固定连接；所述滑动槽的底部设有滑轮，所述的滑轮可沿着外筒底部来回滑动；在所述的滑动槽内放置有质量块，所述质量块与滚珠丝杠轴线平行的两侧预留有凹槽，所述的凹槽与固定在滑动槽内壁上的滑块配合；所述的质量块与滚珠丝杠轴线垂直的两侧通过弹簧与所述的滑动槽相连。

进一步的技术方案为：所述的外筒由不锈钢绝缘材料制成，在露天环境下对内部装置起到保护作用。

进一步的技术方案为：所述的外筒固定安装在主体结构振动敏感位置。

进一步的技术方案为：所述的第一、第二滚珠丝杠副在平面内相对布置，即当两个螺母同时发生同向的轴线运动时，两个丝杆的旋转方向相反。

进一步的技术方案为：所述的刚性杆穿过工作体上的通孔，且在通孔处设有平面轴承，所述的刚性杆与平面轴承相接触，确保刚性杆能与丝杆同步转动而不能发生轴向位移。

进一步的技术方案为：所述的工作体由导电材料制作而成，所述的刚性杆由绝缘材料制作而成。