一种馈能式多重耗能防振锤转让专利
申请号 : CN202111144697.6
文献号 : CN113889956B
文献日 : 2022-04-29
发明人 : 田利 , 王晓阳 , 刘俊才 , 杨萌 , 马震 , 孟祥瑞 , 罗贤超
申请人 : 山东大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种馈能式多重耗能防振锤,其特征在于,包括线夹、连接杆a以及锤头组件,线夹固定在连接杆中部,所述连接杆两端设置锤头组件;所述的锤头组件包括两个相同的保护筒,所述的保护筒被隔板和质量块分成四个腔体,依次为第一腔体、第二腔体、第三腔体和第四腔体,其中一个保护筒的第二腔体与另一保护筒的第三腔体通过交叉设置的连接管连接;
在第一腔体内部设有能量收集单元;质量块设置在第二腔体和第三腔体分界处,且在质量块中设有永磁铁c,保护筒的内壁设有多个永磁体b,永磁铁b与质量块中永磁铁c的位置相对应,两磁铁间留有空隙,同时永磁铁c与永磁铁b相邻处磁性相同,在发生相对运动时提供负刚度,所述质量块内设有滑道,在滑道内设有耗能滚球,耗能滚球通过弹簧与质量块水平连接,且耗能滚球通过连接杆与保护筒内壁相连;在第四腔体内设有半主动控制单元,所述的保护筒内部设有滚珠螺杆,滚珠螺杆从上向下依次穿过四个腔体,所述的质量块通过螺母与滚珠螺杆配合;
所述的半主动控制单元包括线圈b、保险丝、控制器、磁流变液、蓄电池、加速度传感器、挡板和旋转板,旋转板固定在所述的滚珠螺杆上,通过两块竖直设置的挡板将第四腔体分为左中右三部分,旋转板位于中间部分,且中间部分被磁流变液充满,左右两部分分别放置线圈b、控制器、蓄电池、加速度传感器,所述的蓄电池与能量收集单元的蓄电池为同一块蓄电池。
2.如权利要求1所述的馈能式多重耗能防振锤,其特征在于,所述的能量收集单元位于第一腔体,包括转子铁芯、永磁铁a、定子铁芯、线圈a、整流器和蓄电池;所述的永磁铁a固定在转子铁芯上,转子铁芯固定在滚珠螺杆上,永磁铁a和转子铁芯随滚珠螺杆转动,线圈a缠绕在定子铁芯上,定子铁芯固定在保护筒上。
3.如权利要求2所述的馈能式多重耗能防振锤,其特征在于,所述的定子铁芯包括多个,沿保护筒的圆周方向均匀设置。
4.如权利要求1所述的馈能式多重耗能防振锤,其特征在于,所述隔板中心处留有通过滚珠螺杆的孔洞,滚珠螺杆穿过孔洞,两端伸入保护筒的轴承中,保证滚珠螺杆仅发生转动而不发生移动。
5.如权利要求1所述的馈能式多重耗能防振锤,其特征在于,所述的质量块为一个圆柱形,在圆柱形质量块内开有多个滑道,每个滑道沿着质量块径向方向设置,多个滑道在圆柱形质量块的圆周方向上均匀布置。
6.如权利要求1所述的馈能式多重耗能防振锤,其特征在于,在所述滚珠螺杆上下设有限位板,所述质量块在上下两个限位板之间运动。
7.如权利要求1所述的馈能式多重耗能防振锤,其特征在于,所述的弹簧采用形状记忆合金制作而成。
说明书 :
一种馈能式多重耗能防振锤
技术领域
背景技术
谐阻尼器主要是通过悬吊质量锤的钢绞线内部摩擦消耗能量,对能量的消耗效果过弱。
发明内容
的特点提供负刚度状态,将磁流变阻尼单元和惯容单元相结合提供正刚度,并结合半主动
控制理论,提出一种馈能式多重耗能防振锤。
筒,所述的保护筒被隔板和质量块分成四个腔体,依次为第一腔体、第二腔体、第三腔体和
第四腔体,其中一个保护筒的第二腔体与另一保护筒的第三腔体通过交叉设置的连接管连
接;在第一腔体内部设有能量收集单元;质量块设置在第二腔体和第三腔体分界处,且在质
量块中设有永磁铁c,保护筒的内壁设有多个永磁体b,永磁铁b与质量块中永磁铁c的位置
相对应,两磁铁间留有空隙,同时永磁铁c与永磁铁b相邻处磁性相同,在发生相对运动时提
供负刚度,所述质量块内设有滑道,在滑道内设有耗能滚球,耗能滚球通过弹簧与质量块水
平连接,且耗能滚球通过连接杆与保护筒内壁相连;在第四腔体内设有半主动控制单元,所
述的保护筒内部设有滚珠螺杆,滚珠螺杆从上向下依次穿过穿过四个腔体所述的质量块通
过螺母与滚珠螺杆配合。作为进一步的技术方案,所述的能量收集单元位于第一腔体,包括
转子铁芯、永磁铁a、定子铁芯、线圈 a、整流器和蓄电池;所述的永磁铁a固定在转子铁芯
上,转子铁芯固定在滚珠螺杆上,永磁铁a和转子铁芯随滚珠螺杆转动,线圈a缠绕在定子铁
芯上,定子铁芯固定在保护筒上。
板将第四腔体分为左中右三部分,旋转板位于中间部分,且中间部分被磁流变液充满,左右
两部分分别放置线圈b、控制器、蓄电池、加速度传感器,所述的蓄电池与能量收集单元的蓄
电池为同一块蓄电池。
置。
三腔体内的空气,为了平衡第二腔体和第三腔体内部的不均匀压强,第二腔体和第三腔体
内部的空气通过连接管循环流动;螺母随质量块同步移动,钢球随螺母的移动在滚珠螺杆
的螺纹中滚动,使得滚珠螺杆旋转,带动能量收集单元中的永磁铁旋转,缠绕在定子铁芯的
线圈内开始产生电流,电流经过整流器储存在蓄电池中,滚珠螺杆的旋转带动第四腔体内
旋转板的旋转,旋转板搅动磁流变液消耗能量。蓄电池与第四腔体内的线圈相连,加速度传
感器将保护筒的振动信号传给控制器,控制器根据保护筒的振动加速度响应控制蓄电池释
放的电流大小,使得第四腔体中磁流变液的流动性和粘度发生变化;实现能量收集单元、半
主动控制单元、惯容单元联合作用控制导线振动的目的;
状态被打破;由于同磁极相斥,从而产生一个与质量块运动方向相同的作用力,根据胡克定
律,力的方向与位移方向相同产生负刚度作用,加强装置对能量的消耗,实现减小建筑结构
振动响应的目的;
形状记忆合金显著的可恢复变形能力,将该防振锤恢复初始状态,保证下次应用时的正常
工作。
免活塞式阻尼器中可能出现的“空行程”现象,保证了“惯容‑阻尼”减振机构的可靠性。
工作状态。
幅振动转化成该防振锤中减振元件的剧烈运动,提高了防振锤的耗能能力,扩大了减振范
围。
理利用了能量,同时也提高了防振锤的耗能能力。
结束后,形状记忆合金利用其显著的可恢复变形能力,将该防振锤恢复到初始状态,保证下
次应用时的正常工作。
附图说明
杆;17弹簧;18钢球;19螺母;20橡胶密封圈;21挡板;22旋转板;23限位板;24磁流变液;25线
圈b;26半主动控制器组件;27第一腔体;28第二腔体;29第三腔体;30第四腔体;31能量收集
单元;32整流器;33保险丝;34加速度传感器;35蓄电池;36控制器;37质量块;38连接管。
具体实施方式
常理解的相同含义。
也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包
括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合;
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发明的限制。
电连接,可以是直接连接,也可以是通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部连接,或
者两个元件的相互作用关系,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上
述术语在本发明的具体含义。
连接杆a3以及锤头组件,线夹2固定在连接杆a中部,所述连接杆a3两端设置锤头组件,锤头
组件包括两个相同的保护筒4,保护筒4被两处隔板15和质量块37分成四处腔体,自上而下
依次为第一腔体27、第二腔体28、第三腔体29和第四腔体30,四个腔体内部设有能量收集单
元31、“惯容‑阻尼”单元、负刚度单元和半主动控制单元。沿着竖直方向,所述的保护筒4内
部设有滚珠螺杆16,滚珠螺杆16穿过四个腔体,两端伸入位于保护筒侧壁上保护筒的轴承9
中,保证滚珠螺杆16仅发生转动而不发生上下左右移动;
圈a6、整流器32和蓄电池35;所述的永磁铁a7固定在转子铁芯8上,转子铁芯8固定在滚珠螺
杆16上,永磁铁a7和转子铁芯8随滚珠螺杆16转动,线圈a6缠绕在定子铁芯5上,定子铁芯5
固定在保护筒4上;
中一个筒体的第二腔体28与另一筒体的第三腔体29 通过连接管38相连,两个连接管38形
成交叉;保护筒内质量块37的上下运动行程通过固定在滚珠螺杆16上的两个限位板23限制
在远端的预留孔之间,质量块37直径小于保护筒内径,使得在第二腔体和第三腔体之间留
有空气的流动通道;
b13与永磁铁c14相邻处磁性相同,在发生相对运动时提供负刚度;
块挡板21将第四腔体30分为左中右三部分,旋转板22位于中间部分,且中间部分被磁流变
液24充满,左右两部分分别放置线圈b25,控制器36、蓄电池35、加速度传感器34等固定在第
四腔体30的左部分,半主动控制单元的蓄电池35与能量收集单元的蓄电池35为同一块蓄电
池35。
和弹簧17,弹簧17一端连接在质量块37上,另一端连接在耗能滚球12上,同时保护筒4内设
有八根连接杆b11,八根连接杆b11用于连接8个耗能滚球12,连接杆b11一端通过万向铰10
固定在保护筒4内壁上,连接杆10另一端与耗能滚球12连接;耗能滚球12只能沿滑道滚动,
弹簧17随耗能滚球12的轴向运动而被拉伸或压缩,永磁铁c14固定在滑道的边缘。进一步
的,螺母19固定在质量块37的中心位置,随质量块37同步上下移动,同时螺母19通过钢球18
与滚珠螺杆16相连接,钢球18顺滚珠螺杆16的螺纹滚动,使得滚珠螺杆16转动。
腔体28或第三腔体29内的空气,为了平衡阻尼腔内部的不均匀压强,两个保护筒的第二腔
体28和第三腔体29内部的空气通过连接管38 循环流动;螺母19随质量块37同步移动,钢球
18随螺母19的移动在滚珠螺杆 16的螺纹中滚动,使得滚珠螺杆16旋转,带动能量收集单元
31中的永磁铁a7 旋转,缠绕在定子铁芯5的线圈a6内开始产生电流,电流经过整流器32储
存在蓄电池35中,滚珠螺杆16的旋转带动第四腔体30内旋转板22的旋转,旋转板 22搅动磁
流变液24消耗能量。蓄电池35与第四腔体内的线圈b25相连,加速度传感器34将保护筒4的
振动信号传给控制器36,控制器36根据保护筒4的振动加速度响应控制蓄电池35释放的电
流大小,使得第四腔体中磁流变液24的流动性和粘度发生变化;实现能量收集单元31、半主
动控制单元、惯容单元联合作用控制导线振动的目的;
对位移时,平衡状态被打破;由于同磁极相斥,从而产生一个与质量块37运动方向相同的作
用力,根据胡克定律,力的方向与位移方向相同产生负刚度作用,加强装置对能量的消耗,
实现减小建筑结构振动响应的目的;
后,利用形状记忆合金显著的可恢复变形能力,将该防振锤恢复初始状态,保证下次应用时
的正常工作。
避免活塞式阻尼器中可能出现的“空行程”现象,保证了“惯容‑阻尼”减振机构的可靠性。
定的工作状态。
振动转化成该减振装置中减振元件的剧烈运动,提高了防振锤的耗能能力,扩大了减振范
围。
既合理利用了能量,同时也提高了防振锤的耗能能力。
动结束后,形状记忆合金利用其显著的可恢复变形能力,将该防振锤恢复到初始状态,保证
下次应用时的正常工作。
本专利上述基本技术思想前提下,对本专利上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或
变更,均应落在本专利的保护范围之内。