包含弹簧阻尼器的对称液压回路拉索阻尼装置及控制方法制造方法及图纸

本申请提供了一种包含弹簧阻尼器的对称液压回路拉索阻尼装置及控制方法，该方法利用该装置对桥梁拉索进行减振，通过斜拉桥、悬索桥等拉索桥梁的拉索进行减振时，利用弹簧发挥首次阻尼减振效果，拉索的振动幅度超过弹簧的减振范围时，对称排布的磁流变液液压回路开始动作发挥普通液压阻尼装置的作用进行拉索的二次减振，当拉索振动幅度超过普通液压阻尼效果的承受范围时，磁流变液开始被磁化发挥MR(磁流变液)阻尼装置效果进行第三次减振。通过这样的阶段性减振方法可以对拉索的振动进行有效减振，并且在拉索小幅振动的情况下，只有弹簧阻尼功能起作用进行第一阶段减振，液压阻尼和磁流变液阻尼功能不动作，可以大幅延长液压缸的寿命。

Cable damping device and control method of symmetrical hydraulic circuit with spring damper

【技术实现步骤摘要】
包含弹簧阻尼器的对称液压回路拉索阻尼装置及控制方法
本专利技术是关于桥梁拉索阻尼器的一种方案，具体来说就是对在风雨激励和动载荷(车辆等)激励下的桥梁拉索振动现象进行控制的一种除振装置，是一种同时具有弹簧阻尼特性、液压阻尼特性和磁流变液阻尼特性的一体化阻尼器。本申请要求2018年04月26日提交的韩国专利(专利申请号为10-2018-0048238)的权益，在此将上述申请的全部内容引用并入本文。
技术介绍
斜拉桥是柔性拉索结构的建筑物,在实际运营中斜拉桥的斜拉索和悬索桥的拉杆一直都处于风雨和各种动载荷引起的微小振动当中，即使没有因为这些微小振动产生结构性破坏，也会对拉索的锚固部疲劳特性产生不良影响，进而缩短整体桥梁的寿命。斜拉桥拉索减振方式有很多，如在拉索保护管表面上加工螺旋线或凹坑，破坏风雨激励的涡流和水线振动频率。以及在拉索之间连接柔性索，但是主流减振方法都是在拉索上安装阻尼器对振动进行控制和预防。桥梁拉索领域通常为了消除拉索的风雨激振、参数振动(由桥梁结构如梁、塔传递过来的振动)等影响，采用的阻尼装置主要有各种外置式粘滞、剪切阻尼器、磁流变液(MR)阻尼器和内置式橡胶、摩擦阻尼器和内置式液压粘滞阻尼器。通常情况下，为了防止拉索结构物发生振动，现有技术的处理方法为设置液压阻尼装置或高衰减橡胶阻尼等产品，目前的方法存在阻尼率普遍较低和频繁维修和更换的问题。桥梁拉索是传递载荷的主要途径，由于其大柔性、小质量、小阻尼的特性，成为一种容易在风雨激振、动载荷(桥面通行车辆等)的作用下产生有害振动的构件，因此必须采取必要的预防措施防止因拉索有害振动现象引起的桥梁结构问题。桥梁拉索的有害振动通常包括涡流共振、风雨激振、尾流驰振、参数共振等几种形式，所有的振动不论小幅振动还是大幅振动都会对桥梁的寿命产生影响，为了遏制拉索的有害振动目前最为有效的方法就是增加拉索的阻尼比，既在拉索上安装阻尼器。目前已有技术的拉索阻尼器根据其安装的位置和发挥阻尼作用的方式，主要分为以下几种；外置式阻尼器如粘滞阻尼器、粘性剪切阻尼器、磁流变阻尼器，杠杆式阻尼器等。内置式阻尼器则主要有高阻尼橡胶阻尼器、摩擦阻尼器和液压阻尼器等。已有技术的阻尼器为了发挥更大的阻尼效果，如图1a和1b所示，通常都采用外置式。图1a和1b描述了已有技术为了控制斜拉桥拉索和悬索桥吊杆的振动现象所采用的阻尼器形式。图1a和1b的图示，主要描述了已有技术为了防止斜拉桥(10)的拉索(11)或悬索桥(20)的吊杆(21)产生振动现象，使用外置式粘滞阻尼器(12)和高阻尼橡胶阻尼器(22)安装在各自的拉索(11，21)端部，利用粘滞阻尼器(12)和高阻尼橡胶阻尼器(22)的粘滞特性进行振动衰减。但是目前的粘滞阻尼器(12)和高阻尼橡胶阻尼器(22)存在结构和寿命上的缺点，需要频繁保养或更换。特别是粘滞液压类的阻尼器，其共同的缺点是由于结构上的原因容易受到环境温度的影响和漏油。就消除物体的振动技术而言，最近的有根据记忆合金的特性开发的阻尼器和利用半固态物质开发的阻尼器，并且还有可以在流体和固体之间根据需要进行反复变化阻尼器，例如磁流变阻尼器MR(MagnetoRheological)等。但是由于各自结构上的待完善部分和成本等原因，目前只有用曾经普遍用于机械类设备减振装置的磁流变MR阻尼器实际应用到了桥梁工程上，其它产品没有实际使用记录。磁流变MR阻尼器不仅可以用在桥梁拉索减振上，还广泛应用在汽车悬架系统、精密机械减振、自动化设备等领域里。磁流变液具有可以在流体/固体间进行可逆变换的特性，并且在外部磁场的作用下只许1/1000秒，其液体特性就迅速转换为固体特性，反之亦然。磁流变液在磁场作用下变成的固体物质具有一定的弹性，可以吸收部分变形应力(YieldStress)从而提高阻尼器的衰减能力，由于该磁流变液MR具有在1000分之1秒内的可逆变化速度和特殊的物理特性，目前已有在桥梁拉索领域的使用记录。以目前已有的阻尼器产品而言，为了适应长大拉索桥梁建设为主的发展趋势，必须进行改进和升级才能适应目前的局面。
技术实现思路
为了解决上述桥梁拉索阻尼器的问题，本申请实施例提供了一种包含弹簧阻尼器的对称液压回路拉索阻尼装置及控制方法，计划达成的技术目标为；当阻尼器对桥梁拉索进行减振时，第一阶段由弹簧阻尼器进行拉索小幅振动的减振，当拉索的振动幅度超过弹簧阻尼器的容量范围时，由对称排布的磁流变液阻尼器进行普通粘滞阻尼器概念的第二阶段减振，当拉索的振动幅度超过液压阻尼器的阻尼范围时，液压缸里的磁流变液开始被磁化，从而在将磁流变液变成固体的过程中产生强大的第三阶段阻尼作用。本方案计划达成的另一个技术目标为；当桥梁拉索处于小幅振动的情况时，由弹簧阻尼器进行拉索振动的减振，而液压阻尼器不动作，以此来延长液压阻尼器的寿命。有鉴于此，本申请采用下述结构和原理；本案阻尼器产品安装在阻尼器安装底座上，并安装压紧在拉索上的六边形的索箍，索箍上装有用于维持索箍上的磁体与液压阻尼器上的磁体平行的平行平衡装置，保持中心相对安装的两个磁体接触面平行，并保持一定的距离，形成成对对面排布的液压缸，每一个液压缸都从各自的缸体上引出两个油路并与成对的对象缸体连接成回路，利用磁体同极排斥的原理实现无接触阻尼力的传递。每一个液压缸配有一个阻尼弹簧，连接在拉索索箍和液压缸本体上，用以在第一阶段控制和消除拉索的小福振动。当拉索振动的幅度超过弹簧设计压缩极限时，弹簧被压缩到极限位置，这时安装在拉索索箍上的永久磁体接近到液压杆前端磁体的磁场范围，在同级相斥的作用下，液压缸开始被压缩，代替弹簧开始进行第二阶段消除拉索振动的动作，同时另一侧的液压缸液压杆被推出，当拉索反向回振时阻尼器重复上述动作。当上述液压阻尼器上的磁体被压缩到一定的临界距离时，开始第三阶段的拉索振动和控制行为，液压缸里的磁流变液开始被磁化，并开始向弹性塑性体转变，磁体越接近液压缸，磁场越强，磁流变液的塑性化程度越强，在强磁场的作用下从靠近磁场端磁流变液开始被磁化，随着磁场越来越近，最终磁流变液完全转变成弹性塑性体，从而产生强大的阻尼力消除大幅振动的能量。即，当拉索的振动幅度超过上记弹簧阻尼器的阻尼范围时，对称排布的液压阻尼装置开始第二阶段的阻尼，进而当拉索的振动幅度超过了液压阻尼装置的阻尼范围时，磁流变MR阻尼装置开始第三阶段的阻尼。上述拉索索箍是在拉索穿过预埋导向管，并且阻尼器安装底座安装完成后，再紧致安装在阻尼器安装底座上部的拉索上，索箍可以分成第一，第二片的两片式，并做成合并后成为六边形。上述平行平衡装置安装在索箍表面，在第一固定的一定距离上安装第二固定板，为了保持安装在第二固定板上的磁体与液压缸上的磁体保持平行，在第一，第二固定板之间配置弹簧，并在两个固定板之间的中心部安装球面万向节，第二固定板上的磁体与液压缸上的磁体保持同极相对安装。当上记平行平衡装置上的磁体向液压缸方向移动时，同极相对安装在液压缸上的磁体连同液压杆被推动，从而产生阻尼效果。上记液压缸安装在阻尼器安装底座上，阻尼器安装底座可以是圆筒形，液压缸上面有两条引出的液压回路，液压缸距离拉索的位置可以利用液压缸体位置调节部件进行调整，并且液压缸上安装的磁体磁极方向与平行平衡装置上的磁体同极相向安装。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包含弹簧阻尼器的对称液压回路拉索阻尼装置，其特征在于，包括：索箍(410)，安装于阻尼器安装底座(300)上，其内部为圆形或多边形、外部为六边形，用于向拉索(100)施加阻力；平行平衡装置(420)，用于保持阻尼器液压缸(430)上的磁体与索箍(410)上的磁体平行；阻尼器液压缸(430)，与平行平衡装置(420)中心对应并保持预设间隙安装；两个对称设置的阻尼器液压缸(430)成对运行；液压回路(440)，从阻尼器液压缸(430)引出，且安装于阻尼器液压缸(430)上，用于使得两端对称安装、成对互动运行的阻尼器液压缸(430)按照预设方案运行；弹簧阻尼器(450)，安装于拉索(100)的索箍(410)与阻尼器液压缸(430)之间，用于利用弹簧的阻尼特性进行第一级拉索(100)振动控制；阻尼器液压缸(430)具体为兼具普通粘滞液压介质特性和MR液压介质特性的阻尼装置；阻尼器液压缸(430)根据拉索(100)发生的振动幅度的不同产生对应的普通粘滞液压介质特性或MR介质特性，并依次以普通粘滞液压介质特性对拉索(100)的振动进行二次减振，以磁流变液介质MR液压介质特性对拉索(100)进行第三阶段减振。...

【技术特征摘要】
2018.04.26 KR 10-2018-00482381.一种包含弹簧阻尼器的对称液压回路拉索阻尼装置，其特征在于，包括：索箍(410)，安装于阻尼器安装底座(300)上，其内部为圆形或多边形、外部为六边形，用于向拉索(100)施加阻力；平行平衡装置(420)，用于保持阻尼器液压缸(430)上的磁体与索箍(410)上的磁体平行；阻尼器液压缸(430)，与平行平衡装置(420)中心对应并保持预设间隙安装；两个对称设置的阻尼器液压缸(430)成对运行；液压回路(440)，从阻尼器液压缸(430)引出，且安装于阻尼器液压缸(430)上，用于使得两端对称安装、成对互动运行的阻尼器液压缸(430)按照预设方案运行；弹簧阻尼器(450)，安装于拉索(100)的索箍(410)与阻尼器液压缸(430)之间，用于利用弹簧的阻尼特性进行第一级拉索(100)振动控制；阻尼器液压缸(430)具体为兼具普通粘滞液压介质特性和MR液压介质特性的阻尼装置；阻尼器液压缸(430)根据拉索(100)发生的振动幅度的不同产生对应的普通粘滞液压介质特性或MR介质特性，并依次以普通粘滞液压介质特性对拉索(100)的振动进行二次减振，以磁流变液介质MR液压介质特性对拉索(100)进行第三阶段减振。2.根据权利要求1所述的一种包含弹簧阻尼器的对称液压回路拉索阻尼装置，其特征在于，当拉索(100)的振动幅度超过弹簧阻尼器(450)的阻尼范围时，阻尼器液压缸(430)对拉索(100)进行二次减振，当拉索(100)的振动幅度超过阻尼器液压缸(430)的阻尼范围时，阻尼器液压缸(430)中的MR介质被磁化，进行第三级减振。3.根据权利要求1所述的一种包含弹簧阻尼器的对称液压回路拉索阻尼装置，其特征在于，索箍(410)具体为六边形，且固定在拉索(100)上；阻尼器安装底座(300)安装在导向管(200)上；索箍(410)具体为两片式结构(410a,410b)，且通过连接螺栓(410)进行紧固。4.根据权利要求1所述的一种包含弹簧阻尼器的对称液压回路拉索阻尼装置及其控制方法，其特征在于，平行平衡装置(420)包括按照预定尺寸配合安装的第一固定板(421)和第二固定板(422)，平行平衡装置(420)通过第一固定板(421)安装于索箍(410)的外表面；第二固定板(422)外侧面安装有磁极(425)，磁极(425)与阻尼器液压缸(430)上的磁体(434)同极相对安装；第一固定板(421)和第二固定板(422)之间安装有平衡弹簧(423)，用于保持安装在第二固定板(422)上的磁极(425)与阻尼器液压缸(430)上的磁体(434)的相对面平行；第一固定板(421)和第二固定板(422)之间还设置有连接两个固定板(421，422)的球面万向节(424)。5.根据权利要求4所述的一种包含弹簧阻尼器的对称液压回路拉索阻尼装置，其特征在于，平行平衡装置(420)上的磁极(425)移动时，通过同极产生的排斥力推动阻尼器液压缸(430)上的磁体(434)，以此来吸收拉索(100)传递的振动能...

【专利技术属性】
技术研发人员：金相培，朴茂守，金熙正，
申请(专利权)人：株式会社韩国桥梁，
类型：发明
国别省市：韩国,KR