一种多维自供电式磁流变减振装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多维自供电式磁流变减振装置，包括外部限位箱，衔接部和内部耗能桶三部分；内部耗能桶又包括外套筒和内旋转轮，外套筒固定在整个耗能桶外壁上。内旋转轮由第一滚轴，金属圆管，中空环形桶三部分焊接而成，在第一滚轴上从左到右焊接四组，每组四根金属圆管，左右每两组圆管端部焊接一中空环形桶。两环形桶中间设置两个不同磁极的磁体，两磁体中间设置一金属环形盘，在金属环形盘左右两侧对称设置电能提取与存储单元和控制器，从控制器引出励磁线圈缠绕金属圆管上。所述衔接部由弹簧，螺旋丝杆，齿轨组成，一端连接内部耗能桶，一端连接滑块，滑块可在外部限位箱箱壁内嵌轨道内滑动。外部限位箱固定在结构物上。

A multi-dimensional self powered MR damper

【技术实现步骤摘要】
一种多维自供电式磁流变减振装置
本专利技术属于土木工程专业的结构耗能减振领域，具体涉及一种多维自供电式磁流变减振装置。背景自然灾害一直以来都不是人为可控的，人们只是在能力所及范围内对不可控的灾害进行降级，通过各种有效措施使因灾害而造成的破坏降到最低，建筑结构在自然灾害比如地震，飓风等的作用下发生振动，如不对结构振动采取一定的减振措施，人们的生命财产安全将会受到威胁，给国家及社会稳定发展带来严重影响。传统的抗震设计是利用结构本身的抗震性能抵御地震作用，以达到抗震的目的，这是一种“硬碰硬”的方式，是消极被动的抗震方法，耗能减振技术作为一种被动控制措施，是在结构物某些部位(如支撑，剪力墙，节点，连接缝或连接件，楼层空间，相邻建筑间，主附结构间等)设置耗能装置(或元件)，通过耗能装置产生摩擦，弯曲(或剪切，扭转)弹塑性(或粘弹性)滞回变形耗能来耗散或吸收地震输入结构中的能量，以减小主体结构的地震反应，从而保证主体结构的安全。专利技术人发现调谐质量阻尼器是比较常用的耗能减震装置，但其要取得良好的减振效果需要质量体有较大的重量，如将整个减震装置置于建筑物顶端，其必将加重整个建筑物的负担，传统的摩擦耗能减震装置摩擦段小，方向单一，复位能力弱，尚具有一定的不足。
技术实现思路
基于目前的研究现状，本专利技术提供了一种多维自供电式磁流变减振装置。将地震作用下的水平运动转化为旋转运动，增加其耗能距离，旨在减小地震作用时结构各方向的振动效应，实现缓冲能量、吸收能量、消耗能量的功能，最终达到抑制振动的目的；本专利技术采用下述技术方案：本专利技术提出的一种多维自供电式磁流变减振装置，该装置包括外部限位箱，衔接部和内部耗能桶三部分；所述的内部耗能桶与外部限位箱之间通过衔接部相连，且内部耗能桶可沿外部限位箱箱壁内嵌轨道前后、左右滑动；所述内部耗能桶包括外套筒和内旋转轮，所述的外套筒为一个两端封闭的环形筒，所述的内旋转轮由一个第一滚轴、多个金属圆管和两个中空环形桶组成，两个中空环形桶并列设置，且均与外套筒同轴，每个中空环形桶内端通过一个环形金属片固定在外套筒内壁上；两个环形金属片上设有不同极性的磁铁，在不同极性的磁铁之间设置金属环形盘，金属环形盘固定在第一滚轴上，在金属环形盘侧设有电能提取与存储单元以及控制器；所述第一滚轴与中空环形桶同轴设置，且第一滚轴两端穿过外套筒；沿第一滚轴上的轴向和圆周方向均设有多根金属圆管，金属圆管位于中空环形桶内，从所述控制器外引出励磁线圈缠绕金属圆管上。作为进一步的技术方案，所述衔接部包括横向衔接部和纵向衔接部；所述的横向衔接部为左右两部分，左端部分为两根形状记忆合金弹簧，弹簧一端连接内部耗能桶，另外一端连接滑块，滑块可在外部限位箱箱壁内嵌轨道上纵向滑动；右端部分为螺旋丝杆，丝头与第一滚轴为一体，螺母连接一滑块，滑块可在外部限位箱箱壁内嵌轨道上纵向滑动。纵向衔接部包括左、右两个齿轨，两个齿轨与第二滚轴上的齿轮啮合，第二滚轴外套在第一滚轴上，且第二滚轴上沿圆周固定多个叶片，左、右两齿轨两端都分别连接同一滑块，该滑块可在外部限位箱箱壁内嵌轨道上横向滑动。进一步的技术方案为：所述的纵向衔接部还包括两根形状记忆合金弹簧，弹簧一端连接内部耗能桶，另外一端连接滑块，滑块可在外部限位箱箱壁内嵌轨道上横向滑动。进一步的技术方案为：本专利技术各部分除特别注明外均为不锈钢材料，防腐蚀且具有一定质量。进一步的技术方案为：衔接部与外部限位箱的轨道连接处涂上润滑油，保持二者间有足够大的光滑度，很容易发生相对运动。进一步的技术方案为：所述金属圆管，中空环形桶均为薄壁构件，整个内部耗能桶在左右运动时，第一滚轴能带动金属圆管和中空环形桶发生旋转。进一步的技术方案为：所述磁体与金属圆盘发生相对旋转运动，产生感应电流，通过电能感应与收集装置进行电能的收集和储存，再通过控制器将电能外放到励磁线圈中。进一步的技术方案为：励磁线圈依次缠绕在16根金属圆管上，金属圆管内充入磁流变液体，金属圆管内置一个可以上下运动的方形质量体，质量体与管壁间留有一定间隙，保证其能在圆管中往复运动。进一步的技术方案为：所述中空环形桶内沿圆周等距焊接8个隔板，隔板将环形桶分割成8个扇环形空间，在每个空间里放入4个空心球，空心球外包碰撞吸能材料，如弹性橡胶、碳纤维复合材料等。进一步的技术方案为：所述中空环形桶的一端在桶壁上沿圆周固定8个挡片，挡片与环形桶连接的一端为弹性橡胶，另一端为金属橡胶(DCLAN材料)，金属橡胶在无外力作用时呈现柔软状态，在发生撞击时能瞬间变硬并吸收大量能量。进一步的技术方案为：所述中空环形桶的外壁及侧壁上，外套筒的内壁上均覆有一层粘弹性材料，在第一滚轴带动金属圆管和中空环形桶旋转时，中空环形桶与外套筒之间发生相对旋转运动，通过增大摩擦力来加速耗能。进一步的技术方案为：所述的外套筒内装有一环形质量体，质量体沿圆周等距设置12个贯通圆孔，质量体左右两侧等距设置六根弹簧，另一端与耗能桶壁相连，外套筒内充满磁流变液体。进一步的技术方案为：所述的第二滚轴上连接的叶片为形状记忆合金材料，在第二滚轴连同叶片一起旋转时，叶片端部与中空环形桶上的挡片发生碰撞，吸收大量能量进一步的技术方案为：所述的弹簧由具有良好变形恢复能力的形状记忆合金材料制成。当内部耗能桶不再发生前后左右运动时，由于弹簧的变形恢复能力，耗能减振结构恢复原位。进一步的技术方案为：齿轨底部设置有卡槽，通过卡槽限制齿轨与内部耗能桶的横向相对运动，卡槽上涂上一层润滑油。进一步的技术方案为：内部耗能桶底端的四个角上安装上球形滚轮，保证内部耗能桶能在水平面内的各个方向运动。具体的，本专利技术的工作原理如下：结构在风、地震等外力作用下发生振动时，该装置的内部耗能桶通过衔接部进行前后左右的往复运动，横向是通过滚珠丝杆将横向水平运动转化为旋转运动，通过摩擦，颗粒小球，阻尼液体等方式耗散能力。纵向是通过齿轨与齿轮的啮合将纵向水平运动转化为旋转运动，通过碰撞耗散能力。此外利用电涡流发电，通过电能提取与存储单元储存电能，再通过控制器将电流导出到励磁线圈中，励磁线圈缠绕在装有磁流变液的金属圆管上，其通过第一滚轴转动速度的大小来改变磁场强弱，即转速越快，质量体所受的阻尼力越大。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术利用滚珠丝杆和齿轨分别将振动体的横向和纵向运动转化为旋转运动，即使在水平运动较小的情况下，也能得到较大的旋转位移，从而增强了耗能响应，达到更好的减震耗能效果。(2)本专利技术中将横向与纵向水平运动转化为旋转的方式互不影响，解决了了将横向和纵向水平运动转化为同一物体的旋转运动而造成的相互抵制效果，能最大程度的消耗建筑体传来的能量。(3)本专利技术中金属圆管在一个面内呈九十度设置四根，每根圆管内都充满磁流变液体，圆管外缠绕励磁线圈，圆管内的质量体在圆管内往复运动耗能，四根圆管朝向不同方向，此外外套筒内的质量体以及中空环形桶内的小球能水平运动，因此实现了整个装置在水平、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多维自供电式磁流变减振装置，其特征在于，包括外部限位箱，衔接部和内部耗能桶三部分；所述的内部耗能桶与外部限位箱之间通过衔接部相连，且内部耗能桶可沿外部限位箱箱壁内嵌轨道前后、左右滑动；/n所述内部耗能桶包括外套筒和内旋转轮，所述的外套筒为一个两端封闭的环形筒，所述的内旋转轮由一个第一滚轴、多个金属圆管和两个中空环形桶组成，两个中空环形桶并列设置，且均与外套筒同轴，每个中空环形桶内端通过一个环形金属片固定在外套筒内壁上；两个环形金属片上设有不同极性的磁铁，在不同极性的磁铁之间设置金属环形盘，金属环形盘固定在第一滚轴上，在金属环形盘侧设有电能提取与存储单元以及控制器；/n所述第一滚轴与中空环形桶同轴设置，且第一滚轴两端穿过外套筒；沿第一滚轴上的轴向和圆周方向均设有多根金属圆管，金属圆管位于中空环形桶内，从所述控制器外引出励磁线圈缠绕金属圆管上。/n

【技术特征摘要】
1.一种多维自供电式磁流变减振装置，其特征在于，包括外部限位箱，衔接部和内部耗能桶三部分；所述的内部耗能桶与外部限位箱之间通过衔接部相连，且内部耗能桶可沿外部限位箱箱壁内嵌轨道前后、左右滑动；
所述内部耗能桶包括外套筒和内旋转轮，所述的外套筒为一个两端封闭的环形筒，所述的内旋转轮由一个第一滚轴、多个金属圆管和两个中空环形桶组成，两个中空环形桶并列设置，且均与外套筒同轴，每个中空环形桶内端通过一个环形金属片固定在外套筒内壁上；两个环形金属片上设有不同极性的磁铁，在不同极性的磁铁之间设置金属环形盘，金属环形盘固定在第一滚轴上，在金属环形盘侧设有电能提取与存储单元以及控制器；
所述第一滚轴与中空环形桶同轴设置，且第一滚轴两端穿过外套筒；沿第一滚轴上的轴向和圆周方向均设有多根金属圆管，金属圆管位于中空环形桶内，从所述控制器外引出励磁线圈缠绕金属圆管上。


2.如权利要求1所述的一种多维自供电式磁流变减振装置，其特征在于，
所述衔接部包括横向衔接部和纵向衔接部；所述的横向衔接部为左右两部分，左部分为两根形状记忆合金弹簧，弹簧一端连接内部耗能桶，另外一端连接滑块，滑块可在外部限位箱箱壁内嵌轨道上纵向滑动；右端部分为螺旋丝杆，丝头与第一滚轴为一体，螺母连接一滑块，滑块可在外部限位箱箱壁内嵌轨道上纵向滑动。
纵向衔接部包括左、右两个齿轨，两个齿轨与第二滚轴上的齿轮啮合，第二滚轴外套在第一滚轴上，且第二滚轴上沿圆周固定多个叶片，左、右两齿轨两端都分别连接同一滑块，该滑块可在外部限位箱箱壁内嵌轨道上横向滑动。


3.如权利要求2所述的一种多维自供电式磁流变减振装置，其特征在于，所述的纵向衔接部还包括两根形状记忆合金弹簧，弹簧一端连接内部耗能桶，...

【专利技术属性】
技术研发人员：田利，刘文棚，刘勇，董旭，付朝阳，周梦瑶，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37