[发明专利]一种具有自耗能振子的调谐质量阻尼器

说明书

本发明公开了具有自耗能振子的调谐质量阻尼器，包括承重板、摆杆组件和自耗能振子，自耗能振子包括一级振子和耗能装置，一级振子包括一级质量块，摆杆组件两端分别与承重板、一级质量块铰接，耗能装置包括壳体、拉簧、磁钢、二级振子和导体板，壳体通过连接部与一级质量块连接，导体板安装在连接部上，二级振子包括上层质量块和下层质量块且二者具有安装间隙，下层质量块可移动的设于壳体底壁上，拉簧设置多个，拉簧水平置于安装间隙内，拉簧两端分别与壳体内壁、紧固组件连接，磁钢设于上层质量块顶部，磁钢与导体板之间具有间隙。本发明将阻尼器的耗能部分换成一个完整的小型阻尼器，提高了振子的有效质量占比，增大了吸振效果，减小了总重量。

技术领域

本发明涉及振动控制装置，尤其涉及一种具有自耗能振子的调谐质量阻尼器。

背景技术

桥梁、高层建筑与风电工程领域广泛应用调谐质量阻尼器(TMD)与调谐液体阻尼器(TLD)进行振动控制。阻尼器的工作原理是通过共振吸收被控设备的能量，然后通过耗能装置进行能量耗散，从而减小被控设备的振动。

阻尼器一般由振子、耗能装置、限位装置与支撑固定装置等组成。阻尼器的吸振效果主要由振子的有效质量决定，有效质量越大，效果越好。阻尼器的有效振子质量与总质量之比称为有效质量占比，有效质量占比越大，阻尼器总重就可以设计得越轻。TMD的振子是钢块等固体，振子质量一般全部是有效质量，有效质量占比可达到60％。TLD的振子是流体，有效质量只是部分流体，一般有效质量占比为20％或更低。

阻尼器的耗能装置类型也称阻尼类型，有黏滞阻尼、材料阻尼、摩擦阻尼、冲击阻尼与电磁阻尼等。黏滞阻尼是利用黏性液体运动耗散能量，应用比较成熟，例如各行业广泛使用的油黏滞耗能产品，但油黏滞耗能产品的密封件使用寿命较短，需要定期更换。所有的材料都存在材料阻尼，金属材料的分子、晶界位错运动与塑性滑移会发生能耗，橡胶与塑料分子链拉伸与扭转会发生能耗，例如铅挤压耗能器，橡胶阻尼材料等，材料阻尼一般很小且大部分材料使用寿命都比较短。摩擦阻尼耗能机理为摩擦生热耗能，结构简单可靠，但是目前的理论模型很难指导实际工程应用，一般需要根据实际工况反复测试确定阻尼参数。冲击阻尼是利用碰撞来消耗能量，冲击间隙与冲击时机要设计得当，没有持续不间断耗能的能力，一般应用在缓冲器上。电磁阻尼的耗能机理是指利用装置把振子的机械能转化为电能再转化为热能的方式，电磁阻尼没有物体的直接接触损耗，产品使用寿命长且不需要维护，是目前比较前缘的技术，阻尼器的耗能装置对减振效果有一定影响，但主要还是影响产品的使用寿命与工程应用的可靠性。然而，电磁阻尼虽然使用寿命长，可靠性高，但是电磁阻尼装置的重量与结构尺寸一般很大。动力设备对重量很敏感，一般安装空间也有限，一般要求阻尼器重量轻与结构尺寸小。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种将耗能装置集成在振子内部、突破了传统阻尼器的设计、大幅提高了阻尼器振子的有效质量占比、增大了阻尼器的吸振效果，减小阻尼器的总重量的具有自耗能振子的调谐质量阻尼器。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种具有自耗能振子的调谐质量阻尼器，包括承重板、摆杆组件和自耗能振子，所述自耗能振子包括一级振子和耗能装置，所述一级振子包括一级质量块，所述摆杆组件的上端与承重板铰接，下端与一级质量块铰接，所述耗能装置包括壳体、拉簧、磁钢、二级振子和导体板，所述壳体顶部设有连接部，所述连接部与一级质量块连接，所述导体板安装在连接部上，所述拉簧、磁钢、二级振子设于壳体内，所述二级振子包括上层质量块和下层质量块，所述上层质量块与下层质量块通过紧固组件连接，且上层质量块与下层质量块之间具有安装间隙，所述下层质量块可移动的设于壳体底壁上，所述拉簧设置多个，多个拉簧沿二级振子的外周间隔布置，所述拉簧水平置于所述安装间隙内，且拉簧一端与壳体内壁连接，另一端与紧固组件连接，所述磁钢设于上层质量块的顶部，并位于导体板下方，且磁钢与导体板之间具有间隙。

作为上述技术方案的进一步改进，所述耗能装置还包括可与磁钢产生吸附的屏磁钢板，所述屏磁钢板安装在连接部上，并位于导体板的上方。