一种电涡流三维减振装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电涡流三维减振装置，该减振装置包括箱体、连接螺孔A、转轴、扭力弹簧、外层球体、中层球体、内层球体、附加质量块A、附加质量块B、连接螺孔B、内层球体扇叶、内层球体底座、中层球体扇叶、中层球体底座、外层球体扇叶、外层球体底座。当结构发生振动时，首先由附加质量块、扭力弹簧和各个球体组成的TMD阻尼器进行能量转移，减小结构振动；其次，在TMD阻尼器工作过程中，由导体与永磁体相对运动产生的电涡流阻尼来耗散能量。该装置利用球体嵌套，实现附加质量块的三维运动；通过设置不同的球体材料，利用电涡流阻尼进行能量耗散，实现多维减振。通过调整扭力弹簧刚度以及附加质量块质量，可对减振装置的使用频率范围进行调节。 1

【技术实现步骤摘要】
一种电涡流三维减振装置
本专利技术涉及一种电涡流三维减振装置，适用于桥梁、建筑、输电塔、海上风机等各类土木工程结构的减振控制。
技术介绍
随着我国基础设施建设的不断完善，超大跨桥梁、超高层建筑结构、高速铁路及地铁等重要性结构与日俱增，并且随着土木工程技术和建筑材料的发展，土木工程结构趋向于结构轻型、大跨度、超高层、形式复杂的特点。此类结构在动力荷载作用下，易产生较大变形和振动。结构发生振动不仅会使上部人员产生不舒适感，过大的变形和振动容易增大结构的内部应力，降低结构耐久性，甚至会导致结构破坏，危及生命财产安全。如何减小结构的振动响应是一个前沿且重要的课题。结构振动控制通过在结构中设置减振或隔振装置来消耗或隔离振动能量，或者施加外部的能量以抵消外部激励对结构的作用。它具体是通过在结构的某些部位，装设某种装置(如隔震垫)、或某种机构(如各种阻尼器)，或某种子结构(如调频调谐质量)，以改变或调整结构的动力特性或动力作用，使结构的动力响应得到合理的控制，确保结构本身及结构中的人、仪器、设备等的安全和正常使用。目前针对振动控制装置的研发多集中于被动减振装置，这些装置具有构造相对简单，无需人工干预的优点，调谐质量阻尼器(tunedmassdamper，TMD)是其中一类应用十分广泛的被动减振装置。TMD的减振机理是：在主振动系统上附加一个小质量动力消振系统。当满足消振系统响应滞后于主振动系统响应π/2的条件时，此时消振系统的弹性力对主振系统相当于粘滞阻力，抑制主振系统的位移，从而最大限度地降低主振系统的振动，达到减振的效果。其构造简单、经济、减震效果较好，目前已被广泛应用于工程结构的振动控制中。传统的TMD阻尼器可以有效地控制结构某一方向的振动，然而结构振动是多维的，各种荷载激励下，结构会不可避免地在多个方向发生振动。因而多维减振就成为国内外急于解决的一个技术难题。为了确保阻尼器对结构振动控制的可靠性，通常需要在结构两主轴方向同时设置阻尼器，从而大大增加了结构振动控制的成本。因此，考虑到结构振动的复杂性，传统的振动控制装置无法很好的满足振动控制的要求。另外，目前的TMD大多未考虑耗能和阻尼，较低的阻尼系数也在一定程度上限制了TMD的应用发展。电涡流阻尼是基于电磁感应原理的一种物理现象。当非磁性导体处于磁场中做切割磁感线运动时，穿过导体的磁通量就会发生连续变化。根据法拉第电磁感应定律，导体内会产生相应的感生电动势，从而形成类似涡旋的电流，即电涡流。根据楞次定律，电涡流同时会产生一个与原磁场方向相反的新磁场，形成阻碍二者相对运动的阻尼力。如此循环的结果最终导致振动能量通过导体的电阻热效应被消耗掉，这就是电涡流阻尼。在这一过程中，导体板与磁场相对运动的动能先转变为电能，再在导体板内转化为热能消耗，于是起到耗能减振的作用。电涡流阻尼器采用非接触式耗能的方式，具有耐久性好、安装方便等优点，得到广泛使用。针对以往单维减振装置以及传统TMD减振装置低阻尼的不足，本装置利用球体嵌套与电涡流原理相结合，实现空间三维减振。该装置具有模块化生产，安装便捷，维修方便，使用简单，外观优美等特点，市场前景十分广阔。
技术实现思路
技术问题：针对现有土木工程结构工作过程中振动复杂的问题，本专利技术提供一种电涡流三维减振装置。该装置利用球体嵌套，实现附加质量块在装置特定空间的多维运动；通过设置不同的球体材料，利用电涡流原理进行能量耗散，实现多维减振。通过调整扭力弹簧刚度以及附加质量块质量，可对减振装置的使用频率范围进行调节。该装置安装维护方便、使用寿命长，造型美观，可用于土木工程结构的减振控制。技术方案：为实现上述目的，本专利技术一种电涡流三维减振装置采用的技术方案为：该减振装置包括箱体、连接螺孔A、转轴、扭力弹簧、外层球体、中层球体、内层球体、附加质量块A、附加质量块B、连接螺孔B、内层球体扇叶、内层球体底座、中层球体扇叶、中层球体底座、外层球体扇叶、外层球体底座；其中，附加质量块A、附加质量块B安装在相对称的两个内层球体扇叶之上，内层球体扇叶安装在内层球体底座之上，通过连接螺孔B采用螺栓进行连接，组成内层球体；内层球体通过转轴安装在中层球体扇叶之上，扭力弹簧套在转轴之外；中层球体扇叶安装在中层球体底座之上，通过连接螺孔B采用螺栓进行连接，组成中层球体；中层球体通过转轴安装在外层球体扇叶之上，扭力弹簧套在转轴之外，外层球体扇叶安装在外层球体底座之上，通过连接螺孔B采用螺栓进行连接，组成外层球体5；外层球体通过转轴安装在箱体之上，扭力弹簧套在转轴之外，减振装置通过连接螺孔A与主体结构相连接。所述转轴、扭力弹簧、外层球体、中层球体、内层球体、附加质量块A、附加质量块B组成嵌套球体装置，能够实现附加质量块在内层球体空间内的三维运动。外层球体、中层球体、内层球体分别与附加质量块A、附加质量块B、转轴、扭力弹簧组成单个TMD减振装置，各TMD减振装置嵌套组成TMD减振系统，实现多维减振。所述内层球体扇叶由永磁体构成，中层球体扇叶由导体材料构成，外层球体扇叶由永磁体构成，构成电涡流阻尼器的主体部分，内层球体扇叶和外层球体扇叶之间产生的相互磁力作用也为各TMD减振装置提供了恢复力。转轴与各球体扇叶之间的接触位置均涂有润滑剂，减小其相对的摩擦力，减少装置内部的磨损损耗。内层球体扇叶、外层球体扇叶的永磁体材料采用钕铁硼，该材料具有优异的磁性能，能够产生持续稳定的磁场。转轴、箱体、内层球体底座、中层球体底座、外层球体底座均采用无磁材料，保障各球体转动过程中不受附加磁力影响。所述的无磁材料为无磁铝合金材料、碳纤维材料。当结构产生振动时，由于惯性，内层球体上的附加质量块与结构运动方向相反。运动时与结构本身运动存在相位差，对结构的运动有阻碍作用，可以有效减小结构体的振动幅度。结构振动的机械能通过附加质量块的运动，带动永磁体与导体的相对运动，产生电磁感应，在铜板内产生电涡流，电涡流又产生与永磁体本身磁场极性相反的电磁场，这两个极性相反的电磁场互相阻碍运动，产生电涡流阻尼效应。质量块动能转化为热能，热能通过空气等介质传导消耗。质量块在电涡流阻尼效应作用下，运动速度越来越慢，直到停止。以上过程中，结构振动的能量最终转化为电涡流发热的热能，实现耗能作用，达到减振目的。有益效果：1、本专利技术装置借用球体嵌套装置内附加质量块能够在特定空间内多维运动的特点，结合电涡流原理，实现多维减振，极大地提升阻尼器的工作效率。2、本专利技术通过调节弹簧刚度、附加质量块质量可以控制TMD阻尼器的工作频率，使该装置的可调性更大，适应性更强。3、本专利技术通过在转轴等连接装置上涂附石墨烯材料或其他润滑剂，有效减小装置工作过程中的摩擦阻力，减小装置磨损，有效延长使用寿命。4、本专利技术采用板式电涡流原理，采用非接触式耗能方式，无需外部能源输入，可通过装置自身对结构进行实时控制，具有构造简单，耐久性好，维护方便等优点。5、本专利技术减振装置所有生产、装配均可在工厂里进行，避免了现场高空作业的装配困难、精确度差，提高现场效率、保证减振效果。便于实现减振装置的规范化设计、制造与安装，提高工作效率。6、本专利技术减振装置外观造型奇特、优美，不会对被减振对象造成外观影响，可作为装饰物安装于被控结构之上。方便使用者直接观看理解电涡流阻尼本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电涡流三维减振装置，其特征在于：该减振装置包括箱体(1)、连接螺孔A(2)、转

【技术特征摘要】
1.一种电涡流三维减振装置，其特征在于：该减振装置包括箱体(1)、连接螺孔A(2)、转轴(3)、扭力弹簧(4)、外层球体(5)、中层球体(6)、内层球体(7)、附加质量块A(8)、附加质量块B(9)、连接螺孔B(10)、内层球体扇叶(11)、内层球体底座(12)、中层球体扇叶(13)、中层球体底座(14)、外层球体扇叶(15)、外层球体底座(16)；其中，附加质量块A(8)、附加质量块B(9)安装在相对称的两个内层球体扇叶(11)之上，内层球体扇叶(11)安装在内层球体底座(12)之上，通过连接螺孔B(10)采用螺栓进行连接，组成内层球体(7)；内层球体(7)通过转轴(3)安装在中层球体扇叶(13)之上，扭力弹簧(4)套在转轴(3)之外；中层球体扇叶(13)安装在中层球体底座(14)之上，通过连接螺孔B(10)采用螺栓进行连接，组成中层球体(6)；中层球体(6)通过转轴(3)安装在外层球体扇叶(15)之上，扭力弹簧(4)套在转轴(3)之外，外层球体扇叶(15)安装在外层球体底座(16)之上，通过连接螺孔B(10)采用螺栓进行连接，组成外层球体5；外层球体(5)通过转轴(3)安装在箱体(1)之上，扭力弹簧(4)套在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩，祝青鑫，郑文智，茅建校，胡所亭，赵欣欣，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32