[发明专利]一种测试电涡流阻尼器旋转阻尼系数的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及斜拉索振动控制技术领域，具体来讲是一种测试电涡流阻尼器旋转阻尼系数的装置及方法。

背景技术

斜拉索是斜拉桥的重要受力构件，由于斜拉索的初始阻尼小、长细比大，在交通荷载和外界风荷载作用下，易发生振动问题。经过实践检验，通过安装斜拉索阻尼器来增加斜拉索系统的模态阻尼，以控制斜拉索振动的做法是一种行之有效的做法。目前的斜拉索阻尼器有多种类型，包括液压阻尼器、脉冲阻尼器、旋转阻尼器、粘滞阻尼器、电涡流阻尼器等。其中，电涡流阻尼器是一种新型斜拉索阻尼器，该阻尼器通过位移传递系统，将斜拉索的振动转化为阻尼盘在永磁铁形成的环向交变磁场中转动，从而产生电涡流阻尼来控制斜拉索的振动。

决定电涡流阻尼器振动控制效果的最重要参数是电涡流阻尼器的旋转阻尼系数C_r。旋转阻尼系数C_r仅与阻尼装置的内部构造有关，即阻尼盘的尺寸、材料电导率、永磁铁的磁感应强度、阻尼盘与永磁铁的距离等，而与斜拉索的动力响应无关。为了得到阻尼系数C_r，通常可以采用理论计算、数值模拟和试验测试三种方法。

理论计算是指在一定假设的前提下，建立阻尼盘在磁场中转动时产生的阻尼作用的理论模型，基于此理论模型而计算阻尼系数。但是永磁铁构成的交变磁场在空间分布规律非常复杂，理论公式难以准确描述，因此计算结果往往误差较大。

数值模拟是利用电磁场有限元分析软件(如Maxwell)，建立阻尼装置的有限元模型，模拟永磁铁形成的空间变化磁场和阻尼盘在该空间磁场内运动产生的电涡流阻尼作用。该方法比理论计算模型更接近真实，但实际上永磁铁本身磁感应强度是不均匀的，永磁铁在磁铁固定盘作用下的磁感应强度的变化，受磁铁固定盘材料性质的影响，由于这两个参数无法准确测量，因此有限元模型的输入参数存在一定误差，导致了最终的数值模拟结果也存在一定的误差。

试验测试方法采用的是万能试验机，万能试验机不能直接应用，需要将电涡流阻尼装置的旋转运动转化为线性运动，试验方式较为复杂。除此之外，常用的万能试验机的吨位较大，而电涡流阻尼器的阻尼系数较小，使得测试结果精度不高。

比较以上三种方法可知，理论计算和数值模拟的缺点不易改变(误差较大)，只能作为阻尼器初步设计的参考，最终的阻尼系数还是需要通过试验来确定；而采用万能试验机测试，操作复杂而且精度不高。因此，采用一种简单实用的试验检测方法，准确测试阻尼器阻尼系数C_r是当务之急。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种测试电涡流阻尼器旋转阻尼系数的装置及方法，不但结构简单，易于操作；而且测试精度高。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：提供一种测试电涡流阻尼器旋转阻尼系数的装置，包括底板和固定于底板顶部的测试仪支架、电机支架，测试仪支架的顶部固定有用于测试旋转扭矩和转速的测试仪，电机支架的顶部固定有电机和减速机，电机与减速机通过驱动芯轴连接；测试仪的中心水平设置有测试仪芯轴，测试仪芯轴的一端通过第一联轴器与所述驱动芯轴连接，另一端通过第二联轴器连接有用于与电涡流阻尼器连接的阻尼轴；所述阻尼轴的外部套设有两个用于限制电涡流阻尼器轴向移动的定位挡圈，两个定位挡圈均固定于阻尼轴；阻尼轴的外部还套设有无线应变测试仪，无线应变测试仪连接有至少三套三向应变片，所述三向应变片固定于阻尼轴外表面，并沿阻尼轴周向均匀分布。

在上述技术方案的基础上，所述测试仪通过至少2个调节螺母固定于测试仪支架。

在上述技术方案的基础上，所述调节螺母为四个，四个调节螺母沿测试仪的纵轴线对称设置。

在上述技术方案的基础上，所述阻尼轴的外表面沿其周向均匀分布有四套三向应变片。

在上述技术方案的基础上，所述测试仪的内部设置有扭矩采集模块和转速采集模块。

在上述技术方案的基础上，该装置还包括微控制器，所述微控制器分别与电机、减速机、测试仪、无线应变测试仪连接。

本发明还提供一种基于上述装置的测试电涡流阻尼器旋转阻尼系数的方法，包括如下步骤：

S1：测试系统的搭建：将安装好的测试电涡流阻尼器旋转阻尼系数的装置与待测的电涡流阻尼器进行连接，转到S2；

S2：测试系统的试运转：启动所述装置；所述装置通过阻尼轴带动待测的电涡流阻尼器不停转动，直至所述装置与待测的电涡流阻尼器均保持匀速转动，转到S3；