多級復(fù)合型吸能耗能減振裝置、應(yīng)用及方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)公開了多級復(fù)合型吸能耗能減振裝置、應(yīng)用及方法，它解決了現(xiàn)有技術(shù)中在復(fù)雜的載荷作用，無法進(jìn)行多方向的能量耗散的不足，可有效實(shí)現(xiàn)多級多方向的減振，其方案如下：裝置包括外箱，外箱的頂部和底部各自設(shè)有一永磁體，兩永磁體的磁極相反；質(zhì)量塊設(shè)于外箱內(nèi)部，質(zhì)量塊的側(cè)面通過第一彈性減振組件與外箱內(nèi)壁連接以實(shí)現(xiàn)質(zhì)量塊水平方向上的耗能減振作用；設(shè)于質(zhì)量塊下方的液體容器，液體容器內(nèi)乘有設(shè)定體積的液體，液體容器內(nèi)設(shè)有第二彈性減振組件，第二彈性減振組件底端與液體容器內(nèi)底部連接，頂端與質(zhì)量塊固定，同時，質(zhì)量塊在移動過程中，切割兩永磁體產(chǎn)生的磁感線以將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的形式進(jìn)行耗散。

Multi stage composite energy absorption energy dissipation damping device, application and method

The invention discloses a multi-stage composite energy absorbing energy dissipation device, application and method, it solves the problems in complex load, lack of energy dissipation to multi direction, multi direction vibration can be effectively implemented, the scheme is as follows: the device comprises an outer box, the outer box at the top and bottom of each with a permanent magnet, two permanent magnet polarity; internal quality block is arranged outside the box, the mass side connected by a first elastic damping component and the outer walls to achieve energy dissipation effect of mass in the horizontal direction; the liquid container is arranged below the mass, the liquid container is set by the volume of liquid, liquid the container is provided with second elastic damping components, second elastic damping component and the bottom end of the liquid container is connected to the bottom, top and fixed at the same time, mass, mass in mobile In the process, the magnetic induction line produced by cutting the two permanent magnet is cut to dissipate the mechanical energy into the form of electric energy.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
多級復(fù)合型吸能耗能減振裝置、應(yīng)用及方法
本專利技術(shù)涉及結(jié)構(gòu)工程振動控制領(lǐng)域，特別是涉及多級復(fù)合型吸能耗能減振裝置、應(yīng)用及方法。
技術(shù)介紹
輸電塔-線體系、通訊鐵塔等高聳結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)高，整體結(jié)構(gòu)柔性強(qiáng)等特征，一旦失效或破壞將會對社會造成巨大損失。地震或風(fēng)荷載作用下，高聳結(jié)構(gòu)振動十分明顯，倒塌破壞時有發(fā)生，易損性較高。減小輸電塔等高聳結(jié)構(gòu)的振動，提高高聳結(jié)構(gòu)的可靠性具有十分重要的意義。傳統(tǒng)的抗震方法強(qiáng)調(diào)的是“抗”，利用構(gòu)件的承載能力和變形能力消耗地震或風(fēng)的能量，減輕地震或風(fēng)反應(yīng)，這種方法是不經(jīng)濟(jì)的、不合理的。針對實(shí)際工程的振動問題，國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于結(jié)構(gòu)振動控制技術(shù)開展了大量的研究，取得了突破性進(jìn)展。簡單來說，結(jié)構(gòu)振動控制是通過采取一定的控制措施以減輕動力荷載引起的反應(yīng)。振動控制分為被動控制、主動控制、混合控制、智能控制四個部分。被動控制分為隔振、耗能減振和吸能減振三類。隔振技術(shù)主要為基礎(chǔ)隔振、層間隔振。耗能減振技術(shù)是在結(jié)構(gòu)上設(shè)置耗能機(jī)構(gòu)，從而耗散或者吸收結(jié)構(gòu)的振動能量以達(dá)到減小結(jié)構(gòu)的振動。吸能減振技術(shù)通常在結(jié)構(gòu)頂部安裝附加結(jié)構(gòu)，如調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TMD)、調(diào)諧液體阻尼器(TLD)或懸掛質(zhì)量擺(SMP)，調(diào)節(jié)附加結(jié)構(gòu)的頻率與結(jié)構(gòu)主頻率一致，振動時與結(jié)構(gòu)產(chǎn)生共振，產(chǎn)生與結(jié)構(gòu)振動方向相反的慣性力，從而降低結(jié)構(gòu)的振動。主動控制技術(shù)需要額外的能量，技術(shù)復(fù)雜并且造價高。混合控制具有主動控制與被動控制的優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)性強(qiáng)、控制效果好。智能控制采用智能化的控制系統(tǒng)，振動時根據(jù)環(huán)境主動調(diào)節(jié)內(nèi)部參數(shù)，改變減振裝置特性從而迅速減小振動。而對輸電塔-線體系、通訊鐵塔等高聳結(jié)構(gòu)，所受震動或風(fēng)荷載作用方向具有較強(qiáng)的隨機(jī)性，而現(xiàn)有技術(shù)的減震方案控制較為單一，不能實(shí)現(xiàn)綜合性的有效控制，某一方向的能量耗散受到影響，耗散速度較慢，因此，需要對適用于高聳結(jié)構(gòu)的多級復(fù)合型吸能耗能減振裝置進(jìn)行進(jìn)一步研究分析。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)提供了多級復(fù)合型吸能耗能減振裝置，該裝置可實(shí)現(xiàn)多方向的振動控制，并可將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)行耗散，整個裝置具有良好的耐久性、可靠性，有效提高能量耗散效率。多級復(fù)合型吸能耗能減振裝置的具體方案如下：多級復(fù)合型吸能耗能減振裝置，包括：外箱，外箱的頂部和底部各自設(shè)有一永磁體，兩永磁體的磁極相反；質(zhì)量塊，質(zhì)量塊設(shè)于外箱內(nèi)部，質(zhì)量塊的側(cè)面通過第一彈性減振組件與外箱內(nèi)壁連接以實(shí)現(xiàn)質(zhì)量塊水平方向上的耗能減振作用；設(shè)于質(zhì)量塊下方的液體容器，液體容器內(nèi)乘有設(shè)定體積的液體，液體輔助減振，液體容器內(nèi)設(shè)有第二彈性減振組件，第二彈性減振組件底端與液體容器內(nèi)底部連接，頂端與質(zhì)量塊固定，以通過第二彈性減振組件帶動質(zhì)量塊上下移動以實(shí)現(xiàn)豎直方向上的耗能減振作用，同時，質(zhì)量塊在移動過程中，切割兩永磁體產(chǎn)生的磁感線以將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的形式進(jìn)行耗散。上述的吸能耗能減振裝置屬于被動控制范疇，通過能夠第一彈性減振組件、第二彈性減振組件的設(shè)置配合永磁體額的設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)多級多方向有效地減振，同時能夠根據(jù)結(jié)構(gòu)振動的強(qiáng)弱，自動選擇不同減振方式進(jìn)行結(jié)構(gòu)的減振控制。其中，所述質(zhì)量塊底部設(shè)有卡槽，這樣質(zhì)量塊底部形成一個容納腔，以用于容納所述液體容器的頂部；所述質(zhì)量塊卡槽頂部與液體容器頂部之間有設(shè)定的高度，液體容器頂部可設(shè)置保護(hù)蓋，第二彈性減振組件穿過保護(hù)蓋設(shè)置，以避免內(nèi)部液體流出，保護(hù)蓋與液體容器可拆卸設(shè)置，以便于對液體的添加，而且液體為水，液體容器能夠在動荷載較小時就可以發(fā)生晃動，產(chǎn)生與結(jié)構(gòu)振動方向相反的慣性力，同時水與水箱容器的碰撞消耗主體結(jié)構(gòu)的振動能量，實(shí)現(xiàn)有效地減振。所述質(zhì)量塊豎直方向開有通孔，通孔內(nèi)設(shè)置豎向?qū)驐U，豎向?qū)驐U底部與液體容器內(nèi)底部固定，所述第二彈性減振組件套于豎向?qū)驐U外部，豎向?qū)驐U對第二彈性減振組件的震動起到一個引導(dǎo)作用，以保證質(zhì)量塊在豎直方向上的上下移動，此外，通孔為矩形孔，大于豎向?qū)驐U的直徑，以確保質(zhì)量塊在水平方向的運(yùn)動。所述通孔底部設(shè)有擋板，擋板與質(zhì)量塊固定，擋板的尺寸大于通孔的尺寸，所述第二彈性減振組件頂部與擋板固定，以保證第二彈性減振組件的運(yùn)動。所述質(zhì)量塊的側(cè)面設(shè)置豎向?qū)к墸Q向?qū)к墐?nèi)設(shè)置滑塊，滑塊與所述第一彈性減振組件連接，以保證質(zhì)量塊在向上移動過程中，滑塊帶動第一彈性減振組件向上移動，從而使得第一彈性減振組件保持水平狀態(tài)，其中，豎向?qū)к夗敳吭O(shè)置限位塊以避免滑塊離開豎向?qū)к墶榱吮ＷC結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一性，所述液體容器的底部與外箱底部的永磁體固定，液體容器為不銹鋼制成的剛性容器。所述液體容器表面粘貼黏彈性材料，當(dāng)結(jié)構(gòu)振動較大時時能夠緩沖質(zhì)量塊與液體容器之間的碰撞進(jìn)行耗能。其中，所述第一彈性減振組件為彈簧；進(jìn)一步的，所述第二彈性減振組件同樣為彈簧；進(jìn)一步的，所述彈簧為Ti-Ni形狀記憶合金彈簧，該彈簧阻尼大，可提供高效的阻尼力，能夠有效地減小結(jié)構(gòu)的振動，具有很強(qiáng)的自復(fù)位能力，能夠在變形后恢復(fù)原狀。所述質(zhì)量塊為電導(dǎo)率較高的紫銅，該質(zhì)量塊產(chǎn)生的渦流大，便于能量的轉(zhuǎn)化。為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)還提供了多級復(fù)合型吸能耗能減振裝置的應(yīng)用，所述裝置可應(yīng)用于輸電塔-線體系、通訊鐵塔，這樣有效地對這兩個裝置高處所受的載荷進(jìn)行耗散，有效提高使用壽命。為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)還提供了一種減小輸電塔振動的方法，采用所述的多級復(fù)合型吸能耗能減振裝置，并將該裝置設(shè)于輸電塔橫擔(dān)絕緣子串串點(diǎn)處和輸電鐵塔頂部，因絕緣子串位置較高，所受風(fēng)向多變，承受的載荷為多方向的，可有效對絕緣子串串點(diǎn)處的能量進(jìn)行耗散，保證絕緣子串的懸掛壽命。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果是：(1)本專利技術(shù)的多級復(fù)合型吸能耗能減振裝置，通過第一彈性減振組件、第二彈性減振組件的設(shè)置，使得質(zhì)量塊有多方向的振動，能夠?qū)崿F(xiàn)對結(jié)構(gòu)多方向有效的減振控制，減振效果明顯，而且多個方向共用一個質(zhì)量塊，能夠減輕結(jié)構(gòu)的負(fù)荷，可以通過改變質(zhì)量塊的質(zhì)量，使其能夠?qū)崿F(xiàn)不同頻率結(jié)構(gòu)的振動控制，不需要外加能量輸入，構(gòu)造簡單。(2)本專利技術(shù)通過質(zhì)量塊水平方向的振動，能夠切割磁感線，引起質(zhì)量塊磁通量的變化，內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，形成電渦流，將機(jī)械能以電能的形式耗散，有效提高了減振耗散的效率。(3)該裝置中彈簧采用Ti-Ni形狀記憶合金彈簧，阻尼與彈性模量較大，能夠提供高阻尼力，同時具有很強(qiáng)的自動恢復(fù)功能。(4)通過液體容器內(nèi)液體的設(shè)置，能夠在小風(fēng)或小震作用下就能夠引起液體的晃動，產(chǎn)生與結(jié)構(gòu)運(yùn)動相反方向的動水壓力，消耗結(jié)構(gòu)的振動能量從而減小結(jié)構(gòu)的振動，原理簡單、成本較低、安裝簡單優(yōu)點(diǎn)。(5)該裝置在強(qiáng)風(fēng)或強(qiáng)震作用下引起質(zhì)量塊與水箱容器的碰撞，黏彈性材料能夠緩沖兩者之間的碰撞吸收能量。(6)該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)輸電鐵塔等高聳結(jié)構(gòu)多方向的有效振動控制，保證結(jié)構(gòu)的安全性，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用前景。附圖說明構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進(jìn)一步理解，本申請的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當(dāng)限定。附圖1是多級復(fù)合型電磁耗能減振裝置正視圖。附圖2是多級復(fù)合型電磁耗能減振裝置A-A剖面圖。附圖3是多級復(fù)合型電磁耗能減振裝置B-B剖面圖。附圖4是多級復(fù)合型電磁耗能減振裝置圖2中C-C剖面圖。圖中：1外箱，2磁鐵塊，3豎向?qū)驐U，4質(zhì)量塊，5導(dǎo)軌，6第一彈簧，7水箱容器，8黏彈性材料，9擋板，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
多級復(fù)合型吸能耗能減振裝置，其特征在于，包括：外箱，外箱的頂部和底部各自設(shè)有一永磁體，兩永磁體的磁極相反；質(zhì)量塊，質(zhì)量塊設(shè)于外箱內(nèi)部，質(zhì)量塊的側(cè)面通過第一彈性減振組件與外箱內(nèi)壁連接以實(shí)現(xiàn)質(zhì)量塊水平方向上的耗能減振作用；設(shè)于質(zhì)量塊下方的液體容器，液體容器內(nèi)乘有設(shè)定體積的液體，液體容器內(nèi)設(shè)有第二彈性減振組件，第二彈性減振組件底端與液體容器內(nèi)底部連接，頂端與質(zhì)量塊固定，以通過第二彈性減振組件帶動質(zhì)量塊上下移動以實(shí)現(xiàn)豎直方向上的耗能減振作用，同時，質(zhì)量塊在移動過程中，切割兩永磁體產(chǎn)生的磁感線以將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的形式進(jìn)行耗散。

【技術(shù)特征摘要】
1.多級復(fù)合型吸能耗能減振裝置，其特征在于，包括：外箱，外箱的頂部和底部各自設(shè)有一永磁體，兩永磁體的磁極相反；質(zhì)量塊，質(zhì)量塊設(shè)于外箱內(nèi)部，質(zhì)量塊的側(cè)面通過第一彈性減振組件與外箱內(nèi)壁連接以實(shí)現(xiàn)質(zhì)量塊水平方向上的耗能減振作用；設(shè)于質(zhì)量塊下方的液體容器，液體容器內(nèi)乘有設(shè)定體積的液體，液體容器內(nèi)設(shè)有第二彈性減振組件，第二彈性減振組件底端與液體容器內(nèi)底部連接，頂端與質(zhì)量塊固定，以通過第二彈性減振組件帶動質(zhì)量塊上下移動以實(shí)現(xiàn)豎直方向上的耗能減振作用，同時，質(zhì)量塊在移動過程中，切割兩永磁體產(chǎn)生的磁感線以將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的形式進(jìn)行耗散。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級復(fù)合型吸能耗能減振裝置，其特征在于，所述質(zhì)量塊底部設(shè)有卡槽，以用于容納所述液體容器的頂部；所述質(zhì)量塊卡槽頂部與液體容器頂部之間有設(shè)定的高度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級復(fù)合型吸能耗能減振裝置，其特征在于，所述質(zhì)量塊豎直方向開有通孔，通孔內(nèi)設(shè)置豎向?qū)驐U，豎向?qū)驐U底部與液體容器內(nèi)底部固定，所述第二彈性減振組件套于豎向?qū)驐U外部。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多級復(fù)合型吸能耗能減振裝置，其特征在于，所述通孔底部設(shè)有擋板...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：田利，易思銀，劉玉萍，王彥明，榮坤杰，
申請(專利權(quán))人：山東大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：山東,37