一种并联型加速度惰性消能器制造技术

一种并联型加速度惰性消能器，包括连接耳环、连接杆、外筒、旋转内筒、螺旋线圈、永磁体、旋转螺母、滚珠螺杆、外附加质量、内附加质量；等。提出“两节点质量单元”的概念，设计应用于建筑、桥梁等工程结构领域，为首次公开一种新耗能原理的耗能减震消能器。既有质量单元模型可视为刚体，只存在刚体位移，不发生单元内部相对位移；两节点质量单元在单元内允许发生相对位移，且受到约束，单元外力可表示为质量与两节点加速度的矢量差的乘积，即F＝m(a2‑a1)。两节点质量单元的提出主要为了区别惯性质量两节点单元单元模型与现有刚体质量单元模型的不同，结合电涡流耗能原理，通过两单元并联的方式提出一种紧凑的并联型加速度惰性消能器。

A parallel acceleration inert energy dissipator

The utility model relates to a parallel acceleration inert energy absorber, which comprises a connecting earring, a connecting rod, an outer cylinder, a rotating inner cylinder, a spiral coil, a permanent magnet, a rotating nut, a ball bearing screw, an additional added mass, an added internal mass, etc.. The concept of \two node mass unit\ is put forward and applied to the engineering structures such as buildings and bridges. For the first time, a new energy dissipation device with energy dissipation principle is presented. Both the quality of unit model can be regarded as a rigid body, only rigid body displacement, relative displacement does not occur within the unit; two node quality unit allows the relative displacement in the unit, and the unit is constrained, the external force may be expressed as the product quality and the two node acceleration vector difference, i.e. F = m (A2 A1). The two node quality unit is designed to distinguish the inertial mass element with two nodes element model with the existing rigid quality unit model, combined with the eddy current principle of energy dissipation, by two units in parallel way of energy dissipation device of a compact parallel type acceleration inertia.

【技术实现步骤摘要】
一种并联型加速度惰性消能器
本专利技术涉及一种并联型加速度惰性消能器，属于土木工程结构耗能减震

技术介绍
消能减振技术，是在结构上附加消能减振装置，附加减振装置和结构本身共同承担地震和风振等作用。国内外学者已经对消能减振技术进行了大量研究。消能减震装置作为一种有效的减轻建筑和基础设施灾害的手段，通常分为速度型消能器和位移型消能器。速度型阻尼器耗能效果好，但是往往对消能器本身要求高，密封严格和缸体内压高；位移型消能器虽然成本较为低廉，但是耗能效果不如速度型阻尼器出色，另外面临震后难以自复位的问题；此外，常见的消能减震产品还有调谐质量阻尼器，但是其本身自重大，使用和安装不方便。电涡流技术也逐渐运用到阻尼器的设计和研发当中。电磁阻尼力，是导体在磁场中切割磁力线时，导体中将产生感应电流，感应电流受到的安培力总是阻碍导体的运动，进而提供电磁阻尼，但一般耗能效率较低。
技术实现思路
本专利技术提出“两节点质量单元”的概念，设计应用于建筑、桥梁等工程结构领域，为首次公开一种新耗能原理的耗能减震消能器。具体说，“两节点质量单元”不同于既有的质量单元。既有质量单元模型可视为刚体，只存在刚体位移，不发生单元内部相对位移；两节点质量单元在单元内允许发生相对位移，且受到约束，单元外力可表示为质量与两节点加速度的矢量差的乘积，即F＝m(a2-a1)。两节点质量单元的提出主要为了区别惯性质量两节点单元单元模型与现有刚体质量单元模型的不同，依据两节点质量单元的理论模型，结合电涡流耗能原理，通过两单元并联的方式提出一种紧凑的并联型加速度惰性消能器。为此，本专利技术技术方案表征为：一种并联型加速度惰性消能器，其特征在于，包括连接耳环(1)、连接杆(2)、外筒(3)、旋转内筒(4)、螺旋线圈(5)、永磁体(6)、旋转螺母(9)、滚珠螺杆(10)、外附加质量(11)、内附加质量(12)；旋转螺母(9)与旋转内筒(4)通过焊接连接为整体，共同旋转，构成旋转体；旋转内筒(4)外侧环向缠绕布置有若干螺旋线圈(5)，随同线圈内筒(4)做径向运动；所述螺旋线圈(5)位置与外筒(3)内侧的永磁体(6)位置相对应，构成电涡流体；线圈内筒(4)的径向运动和旋转外筒(3)的环向运动将转化为磁场中的切割磁力线运动，产生涡流电流和电磁阻尼力；所述旋转体与外筒(3)之间的接触处设有旋转辅助机构以减小两者之间旋转阻力；所述外筒(3)内部为空腔体，分为两个功能区域，离旋转螺母(9)远端设计用于电涡流体工作区域，离旋转螺母(9)近端设计用于附加质量体工作区域；在离旋转螺母(9)近端区域内布置一定数量和形式的内附加质量(12)，在所述外筒(3)外部布置一定数量和形式的外附加质量(11)；所述外附加质量(11)、内附加质量(12)都固定于所述旋转螺母(10)上，构成附加质量体；滚珠螺杆(10)通过外螺纹约束在旋转螺母(9)上，满足轴向运动；整个阻尼器装置在滚珠螺杆(10)轴方向的线性运动通过滚珠螺杆(10)自身外部的螺纹和旋转螺母(9)的内螺纹之间的相互作用可转化成旋转螺母(9)、旋转内筒(4)的共同做环向运动；连接杆(2)位于整个阻尼器装置的滚珠螺杆(10)所在轴侧的另一端；所述连接杆(2)和滚珠螺杆(10)的外端侧分别与连接耳环(1)固定，用于连接工程结构。本专利技术中，还包括弹簧单元12、弹簧保护筒14，所述弹簧单元12与旋转外筒3一端串联，并置于弹簧保护筒14的内部，起到质量调谐的作用。两节点分别指的是线性运动中可以发生相对位移的结构，以上阻尼器技术方案当中指的是滚珠螺杆(10)可以相对阻尼器发生相对位移。本专利技术技术方案是由旋转单元、附加质量单元和电涡流单元组成，外筒作为旋转单元，附加质量设置更加方便，质量增效效果显著。本专利技术充分利用两节点质量单元吸能，通过增效机制将实际的小质量增效为等效大质量，分担更多的输入结构的能量，同时通过电涡流阻尼机制耗能，并于弹簧单元13串联，起到调谐质量的作用，这种增效机制可以更有效保护结构安全，消耗地震、风振和人致激励等振动能量，耗能性能优良，可广泛应用于减隔震(振)领域和能源基础设施领域。本专利技术中,整个阻尼器装置在滚珠螺杆(10)轴方向的线性运动通过滚珠螺杆(10)自身外部的螺纹和旋转螺母(9)的内螺纹之间的相互作用可转化成旋转螺母(9)和旋转内筒(4)的共同做环向运动。旋转内筒(4)的环向运动又将转化为磁场中的切割磁力线运动，从而产生涡流电流和电磁阻尼力。本专利技术中,旋转内筒(4)外侧布置一定数量和形式的内附加质量(12)，旋转螺母(10)外侧布置一定数量和形式的外附加质量(11)，通过附加质量单元的两节点相对加速度，将线性运动转换为旋转运动，通过增效机制将实际的小质量增效为等效大质量，吸收等多输入结构的能量，两节点质量增效能力与装置规格和外附加质量(11)、内附加质量(12)相对运动滚珠螺杆(10)的加速度有关。本专利技术中，所述的利用电磁涡流产生阻尼，其电磁阻尼力可调。根据结构抗震需要，电涡流单元螺旋线圈5数量、永磁铁6布置数量、形式可根据所需阻尼力设计调整，从而方便设定电磁阻尼力，有效降低结构的地震响应。附加质量单元有外附近质量11、内附加质量12组成，其数量、形式可根据所需阻尼力设计调整。本专利技术中，所述的装置左侧、右侧各设一个耳环1，用于固定消能器。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点与有益效果：1、本专利技术利用附加质量单元与电涡流阻尼单元并联，内筒作为旋转单元，方便装置安装，有利于建筑安全，内外附加质量可方便设定质量增效能力。2、本专利技术提出一种两节点质量增效装置同电涡流阻尼单元并联，通过增效机制将实际的小质量增效为等效大质量，吸收等多输入结构的能量，同时通过电涡流阻尼机制耗能，弹簧单元作为调谐单元使用，这种增效机制可以更有效保护结构安全。3、本专利技术有耗能效率高、体型小、无密封、无高压、装配式、节约材料等特点，符合我国发展的安全、绿色、高效的社会和环境目标。4、本专利技术所提供的电磁阻尼力可调。根据结构抗震需要，电涡流单元螺旋线圈数量、永磁铁布置数量、形式可根据所需阻尼力设计调整，从而方便设定电磁阻尼力，有效降低结构的地震响应。5、本专利技术中附加质量单元由外附近质量11、内附加质量12组成，其数量、形式可根据所需阻尼力设计调整。通过旋转运动起到两节点质量增效作用，两节点质量增效能力与装置规格和外附加质量、内附加质量相对运动滚珠螺杆的加速度有关。附图说明图1为本专利技术并联型加速度惰性消能器的示意图；图2为图1的主视图；图3为图1的俯视图；图4为图1的右视图；图5为带有弹簧单元12、弹簧保护筒14的并联型加速度惰性消能器示意图；图中标号：1连接耳环、2连接杆、3外筒、4旋转内筒、5螺旋线圈、6永磁体、7滚珠、8旋转槽、9旋转螺母、10滚珠螺杆、11外附加质量、12内附加质量、13弹簧单元、14弹簧单元保护筒。具体实施方式下面结合附图和实施例作进一步说明，但不作为对本专利技术的限定。实施例1如图1-4所示，一种并联型加速度惰性消能器，其特征在于，包括连接耳环(1)、连接杆(2)、外筒(3)、旋转内筒(4)、螺旋线圈(5)、永磁体(6)、旋转螺母(9)、滚珠螺杆(10)、外附加质量(11)、内附加质量(12)；旋转螺母(9)与旋转内筒(4)通过焊本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种并联型加速度惰性消能器，其特征在于，包括连接耳环(1)、连接杆(2)、外筒(3)、旋转内筒(4)、螺旋线圈(5)、永磁体(6)、旋转螺母(9)、滚珠螺杆(10)、外附加质量(11)、内附加质量(12)；旋转螺母(9)与旋转内筒(4)通过焊接连接为整体，共同旋转，构成旋转体；旋转内筒(4)外侧环向缠绕布置有若干螺旋线圈(5)，随同线圈内筒(4)做径向运动；所述螺旋线圈(5)位置与外筒(3)内侧的永磁体(6)位置相对应，构成电涡流体；线圈内筒(4)的径向运动和旋转外筒(3)的环向运动将转化为磁场中的切割磁力线运动，产生涡流电流和电磁阻尼力；所述旋转体与外筒(3)之间的接触处设有旋转辅助机构以减小两者之间旋转阻力；所述外筒(3)内部为空腔体，分为两个功能区域，离旋转螺母(9)远端设计用于电涡流体工作区域，离旋转螺母(9)近端设计用于附加质量体工作区域；在离旋转螺母(9)近端区域内布置内附加质量(12)，在所述外筒(3)外部布置外附加质量(11)；所述外附加质量(11)、内附加质量(12)都固定于所述旋转螺母(10)上，构成附加质量体；滚珠螺杆(10)通过外螺纹约束在旋转螺母(9)上，满足轴向运动；整个阻尼器装置在滚珠螺杆(10)轴方向的线性运动通过滚珠螺杆(10)自身外部的螺纹和旋转螺母(9)的内螺纹之间的相互作用可转化成旋转螺母(9)、旋转内筒(4)的共同做环向运动；连接杆(2)位于整个阻尼器装置的滚珠螺杆(10)所在轴侧的另一端；所述连接杆(2)和滚珠螺杆(10)的外端侧分别与连接耳环(1)固定，用于连接工程结构。...

【技术特征摘要】
1.一种并联型加速度惰性消能器，其特征在于，包括连接耳环(1)、连接杆(2)、外筒(3)、旋转内筒(4)、螺旋线圈(5)、永磁体(6)、旋转螺母(9)、滚珠螺杆(10)、外附加质量(11)、内附加质量(12)；旋转螺母(9)与旋转内筒(4)通过焊接连接为整体，共同旋转，构成旋转体；旋转内筒(4)外侧环向缠绕布置有若干螺旋线圈(5)，随同线圈内筒(4)做径向运动；所述螺旋线圈(5)位置与外筒(3)内侧的永磁体(6)位置相对应，构成电涡流体；线圈内筒(4)的径向运动和旋转外筒(3)的环向运动将转化为磁场中的切割磁力线运动，产生涡流电流和电磁阻尼力；所述旋转体与外筒(3)之间的接触处设有旋转辅助机构以减小两者之间旋转阻力；所述外筒(3)内部为空腔体，分为两个功能区域，离旋转螺母(9)远端设计用于电涡流体工作区域，离旋转螺母(9)近端设计用于附加质量体工作区域；在离旋转螺母(9)近端区域内布置内附加质量(12)，在所述外筒(3)外部布置外附加质量(11)；所述外附加质量(11)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑞甫，赵志鹏，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31