[發明專利]采用往復絲桿的自平衡式慣容阻尼器

在審

• 申請號: 201910091009.0
• 申請日: 2019-01-30
• 公開（公告）號: CN109853764A
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 謝麗宇;薛智奇;薛松濤
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04H9/02
• 代理公司: 上海科律專利代理事務所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 葉鳳

本發明屬于工程結構耗能減震技術領域，提供一種采用往復絲桿的自平衡式慣容阻尼器，包括往復絲桿、磁體盤、導體盤、永磁體、絲桿螺母、軸承支座。本發明利用了往復絲桿在整個行程上同時布置了兩條螺距相同、旋向相反的螺紋的特點，配套一對磁體盤、導體盤成對設置，且使電渦流效應的作用力矩與反作用力矩同時作用在往復絲桿上并互相抵消；不但一方面可以實現阻尼系數的簡單易調、阻尼與剛度完全分離；而且另一方面還具有普通螺旋轉動阻尼器所不具有的自平衡性能；并且由于磁體盤、導體盤一同旋轉作用在往復絲桿上，轉動效應互相抵消，同時縱軸向力得到了兩倍的放大，進而使電渦流效應得到了兩倍的放大，獲得了更高的阻尼系數。

技術領域

本發明屬于工程結構耗能減震技術領域，尤其涉及一種采用往復絲桿的自平衡式慣容阻尼器。

背景技術

工程結構耗能減震技術，是在結構上附加消能減振裝置，通過附加減振裝置的耗能作用從而減小結構本身的動力響應，保證了結構的安全性、舒適性和正常使用性等功能要求。

目前，電渦流阻尼器主要作為調諧質量阻尼器的阻尼元件正逐步應用在土木工程結構的振動被動控制領域。

電渦流阻尼器作為新型高效的結構被動振動控制手段，是一種利用電渦流的阻尼效應制成的耗能減振裝置，具有非接觸、無機械性摩擦和損耗、無須潤滑、使用壽命長、和易安裝等優點。主要利用齒輪齒條或螺紋絲桿等方式，將結構的層間位移轉換為飛輪的轉動，以實現慣性增效和阻尼增效。通常的設計是絲桿上設置一個飛輪，在飛輪轉動過程中對絲桿產生扭矩，需要將絲杠固定在支座上，而且要保證慣容阻尼器兩端的位移僅發生在軸線上，這對慣容阻尼器兩端支座的要求很高。

電渦流阻尼的產生必須要有導體板作切割磁感線運動，即磁場源和導體板之間存在相對運動，產生的電磁力大小與相對運動速度大小成正比，故提高相對速度的放大效應一直是電渦流阻尼器的設計關鍵。傳統電渦流阻尼器中板式和擺式都直接將層間位移轉化為導體板和永磁體之間的相對直線運動，所提供的速度放大效應有限。而將直線運動轉化成旋轉運動的旋轉式電渦流阻尼器可以提供一定的放大系數，螺旋傳動由于其擁有較好的將直線運動轉化為轉動的放大效應，已開始被運用在旋轉式電渦流阻尼器中，但必須使用定子和轉子，一般把磁場源作為定子的部分，運動的導體板作為轉子部分，當然也可以把磁場源放在轉子上，將導體板固定。不論轉子和定子如何分配，始終必須有制動扭矩限制定子的轉動，否則工作過程中產生的電渦流力的反作用力必定會使定子轉動。

近年來，針對結構的快速地震康復策略受到了業內的關注，使用中心消能構件配合純拉力系統來快速提高結構的抗震性能成為了一種較好的方法。純拉力系統具有安裝和調試方便、造價便宜、受力清晰、自動重定心、消除補充負載單元破壞概率等特點。中心消能構件純拉力系統是一種較好的滿足快速抗震加固需求的阻尼器安裝方式，若能將電渦流阻尼器引入該系統加以運用將更好地發揮電渦流阻尼器的易安裝性能，但由于拉索對中心消能構件只能提供拉力無法限制轉動，對電渦流阻尼器提出了輕型化、自平衡等性能要求，板式、擺式阻尼器顯然都不符合要求，目前已有絲桿旋轉式電渦流阻尼器雖然已具有一定的速度放大能力，但由于螺紋絲桿式旋轉電渦流阻尼器必須同時使用固定端限制絲桿和定子的轉動，才能使阻尼器發揮作用，這一點使得它無法運用在純拉力系統中，拉索的連接無法提供這樣的制動力矩。因此，基于拉索的純拉力系統對阻尼器提出了輕質、自平衡、可復位性能的要求。

發明內容

本發明的目的在于，克服現有技術的不足，提供一種采用往復絲桿的自平衡式慣容阻尼器，安裝在結構中起抗震耗能的作用，其能夠充分利用構件之間的連接關系進行層間相對位移的轉換，通過將結構的水平位移轉化為阻尼器內部結構的旋轉運動進行控制，全程交叉布置的正反向螺紋提供整個絲桿作為工作行程，從而達到慣性增效、阻尼增效的目的；同時通過往復絲桿使阻尼器兩側導體盤，磁體盤始終以相反轉動方向繞軸線做轉動，電磁力和電磁力反作用力以等量相反方向作用在絲桿上，繞軸轉動方向上的扭矩互相抵消，實現了絲桿的自平衡性能。同時放松阻尼器兩端的安裝要求，可應用于純拉力系統中。