并联阻尼和惯质单元的三元减振装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于结构振动控制技术领域，特别涉及一种并联阻尼和惯质单元的三元减振装置，该装置包括弹簧单元、阻尼单元和惯质单元，其中阻尼单元与惯质单元并联，进而与弹簧单元串联形成一种并联阻尼和惯质单元的三元减振构型。本实用新型专利技术采用一套滚珠丝杠系统实现了一种并联阻尼单元和惯质单元的三元减振构型，能够同时对阻尼力和惯性力起到调谐作用，充分发挥阻尼单元和惯质单元的减振能力。此外本实用新型专利技术采用装配式技术，具有易调节、耐久性好、耗能能力高等优点。

Three-element shock absorber with parallel damper and inertia element

【技术实现步骤摘要】
并联阻尼和惯质单元的三元减振装置
本技术属于结构振动控制
，特别涉及一种并联阻尼和惯质单元的三元减振装置。
技术介绍
近些年，结构负刚度振动控制理论，以及并联“负刚度弹簧单元”的被动、自适应阻尼器研发为提升结构振动控制效果提供了新的理论方法与技术手段；具有质量放大效应的“Inerter”(两节点惯性质量单元，简称“惯质单元”)为阻尼器研发提供了新的基本单元，阻尼器构型得到了进一步丰富，最终形成了基于“阻尼单元-弹簧单元-惯质单元”的结构三元被动减振理论雏形。研究表明，与传统的“阻尼单元”一元减振、以“阻尼单元-弹簧单元”、“阻尼单元-惯质单元”为代表的二元减振相比，三元被动减振有望进一步提升结构振动控制效果。目前，二元减振装置的研发多于三元被动减振装置，两种装置多将阻尼单元和惯质单元与滚珠丝杠系统相融合，从而实现惯性质量和等效阻尼系数的双重放大，增强阻尼器的耗能能力。各单元的主要实现方式具体如下：阻尼单元采用粘滞材料或电磁阻尼技术；弹簧单元采用弹簧或磁致刚度；惯质单元采用惯性飞轮。根据磁场源的不同，电磁阻尼器可分为电励磁式、永磁式、混合励磁式；根据导体构成形式，电磁阻尼器可分为电机阻尼器和电涡流阻尼器，其中电涡流阻尼器又可分为直线平板式、轴向相对运动式和轴向旋转式等。弹簧的实现方式主要分为对称预压弹簧(负刚度)或传统拉压弹簧(正刚度)，磁致刚度可采用永磁体或电磁体形成正负刚度。与传统的粘滞阻尼器相比，利用电磁感应耗能的电磁阻尼器具有无接触、低摩擦、无污染等优点，其中电涡流阻尼器已广泛应用于车辆悬架、汽车制动机械、航空航天等领域，在土木工程领域的成熟应用主要是为调谐质量阻尼器提供阻尼单元，且多采用直线平板型。目前，将电涡流阻尼技术和滚珠丝杠系统相融合形成旋转式电涡流阻尼技术，能够显著提升电涡流阻尼耗能效率，实现大吨位的电涡流阻尼器设计。此外研究表明，与传统拉压弹簧(正刚度)和磁致正刚度相比，对称预压弹簧(负刚度)和磁致负刚度均可以放大阻尼器位移增强耗能能力。根据相关文献和专利查阅，一些学者已对并联阻尼和惯质单元的三元减振构型进行了相关研究：1)Wen(DesignandEvaluationofTunedInerter-BasedDampersfortheSeismicControlofMDOFStructures)对TVMD从理论和仿真方面进行了参数优化，未提出并联阻尼和惯质单元的三元减振装置技术与实物；2)Ikago(Seismiccontrolofsingle-degree-of-freedomstructureusingtunedviscousmassdamper)进行了TVMD单自由度结构震动控制试验，将传统粘滞阻尼和惯性飞轮并联形成二元减振阻尼器VMD，进而将VMD与叶簧串联形成TVMD进行试验，但叶簧位于阻尼器VMD外部，装置体积较大，阻尼系数无调节装置；3)Asai(Outriggertunedinertialmasselectromagnetictransducersforhigh-risebuildingssubjecttolongperiodearthquakes)提出了一种TEMD装置实物图，将电机阻尼和惯性飞轮并联，进而与传统拉压弹簧串联，但未说明装置细部构件、设计和装配方法。由此可知，此构型能够同时对阻尼力和惯性力起到调谐作用，充分发挥阻尼单元和惯质单元的减振能力。目前对并联阻尼和惯质单元的的三元被动减振装置的研发很少，且现有此构型的减振装置阻尼单元存在易漏油(传统黏滞阻尼)、不易调节(黏滞、电机阻尼)等问题，弹簧单元正刚度(拉压弹簧或叶簧)不及负刚度耗能减振效果等问题，且缺乏阻尼系数、弹簧刚度与惯性质量均具有可调性的装置实物，需要进一步对此构型进行探索研发。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本技术提供一种并联阻尼和惯质单元的三元减振装置，融合旋转式电涡流阻尼、惯性飞轮和电磁体磁致刚度技术，采用一套滚珠丝杠系统实现了阻尼单元和惯质单元并联，进而与弹簧单元串联的构型，该装置能够同时对阻尼力和惯性力起到调谐作用，充分发挥阻尼单元和惯质单元的减振能力。为了实现上述目的，本技术采用以下的技术方案：本技术提供了一种并联阻尼和惯质单元的三元减振装置，包括弹簧单元、阻尼单元和惯质单元，所述阻尼单元和惯质单元并联后与弹簧单元串联；所述阻尼单元包括滚珠丝杠系统、多块导体板、两块E型铁芯和多组第一通电线圈，所述滚珠丝杠系统包括滚珠丝杆和套装在滚珠丝杆上的滚珠螺母，所述惯质单元包括飞轮，所述滚珠丝杆从上至下顺序穿过滚珠螺母、飞轮和导体板；所述弹簧单元包括运动电磁体、固定电磁体、直线导轨和直线轴承，所述直线导轨穿过运动电磁体、固定电磁体和直线轴承。进一步地，所述阻尼单元还包括第一外筒、第一圆板和第二圆板，所述第一圆板和第二圆板分别固定在第一外筒内壁的上下端；所述第一圆板和第二圆板的中心分别嵌入第一推力轴承和第二推力轴承，所述第一推力轴承和第二推力轴承均套装在滚珠丝杆上。进一步地，所述滚珠丝杆与直线导轨的中轴线位于同一直线，所述滚珠丝杆与直线导轨之间留有间隙；所述滚珠丝杆分别与飞轮、第一推力轴承、导体板和第二推力轴承装配为一体。进一步地，所述两块E型铁芯对称固定在第一外筒的内壁，且与每块导体板之间留有间隙；每块E型铁芯缠绕多组第一通电线圈，相邻第一通电线圈的电流方向相反，磁极相反，所述第一通电线圈的中轴线垂直于滚珠丝杆。进一步地，所述导体板和第一通电线圈均由导电材料制成。进一步地，所述滚珠螺母与连接件的下端固定连接，所述连接件为中空圆柱体，所述连接件的上端设有上连接端。进一步地，所述弹簧单元还包括第二外筒，所述第二外筒的上端与第二圆板固定连接；所述直线轴承包括第一直线轴承和第二直线轴承，所述固定电磁体包括第一固定电磁体和第二固定电磁体，所述第一直线轴承、第二直线轴承、第一固定电磁体和第二固定电磁体均固定在第二外筒的内壁，且第一固定电磁体、第二固定电磁体的中心孔与直线导轨之间留有间隙；所述直线导轨从上至下顺序穿过第二直线轴承、第二固定电磁体、运动电磁体、第一固定电磁体和第一直线轴承，下端设有下连接端。进一步地，所述运动电磁体、第一固定电磁体和第二固定电磁体的内部缠绕第二通电线圈；所述第一固定电磁体和第二固定电磁体的第二通电线圈的电流方向相同，磁极相同，同时运动电磁体两端磁极分别与相邻固定电磁体的磁极相反。与现有技术相比，本技术具有以下优点：1、本技术一种并联阻尼和惯质单元的三元减振装置融合旋转式电涡流阻尼、惯性飞轮和电磁体磁致刚度技术，采用一套滚珠丝杠系统实现了阻尼单元和惯质单元并联，进而与弹簧单元串联的构型，能够同时对阻尼力和惯性力起到调谐作用，充分发挥阻尼单元和惯质单元的减振能力。2、阻尼单元采用旋转式电涡流阻尼技术，克服了传统粘滞、粘弹性阻尼器易漏油、耐久性差的不足，采用滚珠丝杠系统显著提高电涡流阻尼系数。同时，阻尼单元磁场源采用E型铁芯和第一通电线圈，通过调节第一通电线圈中的电流强度和输入特性，可以简便快速的调节电涡流阻尼力幅值，以及实现电涡流阻尼力非线性特征。3、与传统拉压弹簧正刚度相比，弹簧单元采用电磁体可形成磁致正负刚度，通过调节电磁体第二通电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种并联阻尼和惯质单元的三元减振装置，其特征在于，包括弹簧单元、阻尼单元和惯质单元，所述阻尼单元和惯质单元并联后与弹簧单元串联；所述阻尼单元包括滚珠丝杠系统、多块导体板、两块E型铁芯和多组第一通电线圈，所述滚珠丝杠系统包括滚珠丝杆和套装在滚珠丝杆上的滚珠螺母，所述惯质单元包括飞轮，所述滚珠丝杆从上至下顺序穿过滚珠螺母、飞轮和导体板；所述弹簧单元包括运动电磁体、固定电磁体、直线导轨和直线轴承，所述直线导轨穿过运动电磁体、固定电磁体和直线轴承。

【技术特征摘要】
1.一种并联阻尼和惯质单元的三元减振装置，其特征在于，包括弹簧单元、阻尼单元和惯质单元，所述阻尼单元和惯质单元并联后与弹簧单元串联；所述阻尼单元包括滚珠丝杠系统、多块导体板、两块E型铁芯和多组第一通电线圈，所述滚珠丝杠系统包括滚珠丝杆和套装在滚珠丝杆上的滚珠螺母，所述惯质单元包括飞轮，所述滚珠丝杆从上至下顺序穿过滚珠螺母、飞轮和导体板；所述弹簧单元包括运动电磁体、固定电磁体、直线导轨和直线轴承，所述直线导轨穿过运动电磁体、固定电磁体和直线轴承。2.根据权利要求1所述的并联阻尼和惯质单元的三元减振装置，其特征在于，所述阻尼单元还包括第一外筒、第一圆板和第二圆板，所述第一圆板和第二圆板分别固定在第一外筒内壁的上下端；所述第一圆板和第二圆板的中心分别嵌入第一推力轴承和第二推力轴承，所述第一推力轴承和第二推力轴承均套装在滚珠丝杆上。3.根据权利要求2所述的并联阻尼和惯质单元的三元减振装置，其特征在于，所述滚珠丝杆与直线导轨的中轴线位于同一直线，所述滚珠丝杆与直线导轨之间留有间隙；所述滚珠丝杆分别与飞轮、第一推力轴承、导体板和第二推力轴承装配为一体。4.根据权利要求2所述的并联阻尼和惯质单元的三元减振装置，其特征在于，所述两块E型铁芯对称固定在第一外筒的内壁，且与每块导体板之间留有间隙；每块E型铁芯缠绕多组第一通电线...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪志昊，赵兵，熊坤，田文文，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：新型
国别省市：河南,41