[发明专利]电压驱动的桥梁结构摩擦耗能装置

说明书

本发明公开了一种电压驱动的桥梁结构摩擦耗能装置，第一位移转换齿条固定安装于桥梁，位移放大组件、摩擦耗能组件、电压调节输出组件均固定安装于桥梁与底座之间，第一位移转换齿条与位移输入端传动连接，电压调节输出组件中的主线圈和副线圈分别缠绕于铁芯，导电指针的上端与位移输出端传动连接、下端与主线圈滑动连接，主线圈和导电指针分别外接电源，以形成电回路并在调节电压下驱动摩擦耗能组件摩擦耗能，故桥梁的微小的水平振动经转换为位移放大单元的旋转运动，并使水平振动的位移放大后，在摩擦耗能组件的摩擦散热下得到耗散，且调整导电指针的位置，副线圈对摩擦耗能组件输出变化的电压，以适应不同程度的桥梁振动。

技术领域

本发明涉及结构振动控制技术领域，具体地为一种电压驱动的桥梁结构摩擦耗能装置。

背景技术

地震常造成国家和社会财产的损失，并造成大量人员伤亡和建筑物倒塌、毁坏。然而，现有的应对措施多为：通过增强结构的强度和刚度等方面来抵抗地震，以减轻地震所带来的负面影响，但此种成本高，经济性差；通过耗能减振来主动控制桥梁结构振动，具体地讲，其在阻尼器的作用下将输入桥梁的能量耗散，从而达到抑制桥梁结构振动的目的，进而减轻地震所带来的负面影响，常用的阻尼器包括粘弹性阻尼器、粘滞阻尼器、摩擦阻尼器和金属屈服阻尼器(根据阻尼器的耗能机理所进行的分类)。

其中，摩擦阻尼装置是一种利用摩擦机制实现耗能的减振制动装置，其工作机理是：阻尼装置在外荷载的作用下发生滑移或变形，通过相互间的摩擦将振动产生的能量转化为热能并将之耗散，其结构简单、成本较低且适用范围广；金属屈服阻尼器则多由两块翼缘钢板、多个耗能钢腹板等组成，其通过摩擦钢板和耗能钢腹板分阶段地进行耗能，但是，金属屈服阻尼器的耗能效果相较于摩擦阻尼装置较差。然而，现有的摩擦阻尼装置滑移或变形较小，当桥梁结构的振幅不大时，阻尼器对振幅的感应不敏感，耗能减振效果不佳，此外，如何在将摩擦阻尼装置应用于桥梁结构后，还可以主动、有效地调节摩擦力的大小以满足对桥梁振动耗能的要求，从而减轻地震所带来的负面影响，仍然是一个亟待解决的难点。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种电压驱动的桥梁结构摩擦耗能装置，以解决上述提及的当桥梁结构振动的位移不大时，无法主动有效调控桥梁的振动耗能的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种电压驱动的桥梁结构摩擦耗能装置,包括：

底座、第一位移转换齿条、位移放大组件、电压调节输出组件和摩擦耗能组件；

所述底座固定安装于所述桥梁的下方，所述第一位移转换齿条固定安装于所述桥梁，所述位移放大组件、电压调节输出组件和摩擦耗能组件均固定安装于所述桥梁与所述底座之间，所述位移放大组件具有一位移输入端、一位移放大单元和一位移输出端,所述第一位移转换齿条与所述位移输入端传动连接，以将所述桥梁的水平振动转化为所述位移放大单元的旋转运动，所述位移放大单元用于将所述桥梁的水平振动的位移放大后传递至所述位移输出端；所述电压调节输出组件包括主线圈、副线圈、导电指针和铁芯，所述主线圈和所述副线圈分别缠绕安装于所述铁芯，所述导电指针的一端与所述位移输出端传动连接、另一端与所述主线圈滑动连接，所述主线圈和所述导电指针分别外接电源的两极并向所述摩擦耗能组件输出调节电压，以在所述导电指针的滑动下调节所述主线圈的匝数；所述摩擦耗能组件与所述副线圈电连接，以在所述调节电压下驱使所述摩擦耗能组件摩擦耗能。

本发明提供的一种电压驱动的桥梁结构摩擦耗能装置，具有以下有益效果：第一位移转换齿条跟随桥梁沿水平方向振动，并经位移放大单元将桥梁的水平振动的位移间接放大后输出于电压调节输出组件，在导电指针的滑动下，主线圈的匝数改变，进而副线圈输出于摩擦耗能组件的电压改变，并在电压的驱动下驱使摩擦耗能组件摩擦耗能以将桥梁的水平振动产生的能量耗散；第二位移转换齿条的设置，便于再次将旋转运动转换为水平移动，以带动导电指针水平滑移，金属板的设置，有效避免导电指针与主线圈多次接触摩擦后出现磨损的现象；压电体的设置便于在调节电压的作用下改变伸缩量(电压的变化会导致压电体的振动伸缩量)，并推移制动蹄、摩擦衬片与作旋转运动的制动鼓之间摩擦耗能。