本實用新型涉及一種并聯(lián)型加速度惰性消能器，屬于土木工程結(jié)構(gòu)耗能減震技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

消能減振技術(shù)，是在結(jié)構(gòu)上附加消能減振裝置，附加減振裝置和結(jié)構(gòu)本身共同承擔(dān)地震和風(fēng)振等作用。國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)對消能減振技術(shù)進行了大量研究。消能減震裝置作為一種有效的減輕建筑和基礎(chǔ)設(shè)施災(zāi)害的手段，通常分為速度型消能器和位移型消能器。速度型阻尼器耗能效果好，但是往往對消能器本身要求高，密封嚴(yán)格和缸體內(nèi)壓高；位移型消能器雖然成本較為低廉，但是耗能效果不如速度型阻尼器出色，另外面臨震后難以自復(fù)位的問題；此外，常見的消能減震產(chǎn)品還有調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，但是其本身自重大，使用和安裝不方便。

電渦流技術(shù)也逐漸運用到阻尼器的設(shè)計和研發(fā)當(dāng)中。電磁阻尼力，是導(dǎo)體在磁場中切割磁力線時，導(dǎo)體中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流受到的安培力總是阻礙導(dǎo)體的運動，進而提供電磁阻尼，但一般耗能效率較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型提出“兩節(jié)點質(zhì)量單元”的概念，設(shè)計應(yīng)用于建筑、橋梁等工程結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，為首次公開一種新耗能原理的耗能減震消能器。具體說，“兩節(jié)點質(zhì)量單元”不同于既有的質(zhì)量單元。既有質(zhì)量單元模型可視為剛體，只存在剛體位移，不發(fā)生單元內(nèi)部相對位移；兩節(jié)點質(zhì)量單元在單元內(nèi)允許發(fā)生相對位移，且受到約束，單元外力可表示為質(zhì)量與兩節(jié)點加速度的矢量差的乘積，即F＝m(a2-a1)。兩節(jié)點質(zhì)量單元的提出主要為了區(qū)別慣性質(zhì)量兩節(jié)點單元單元模型與現(xiàn)有剛體質(zhì)量單元模型的不同，依據(jù)兩節(jié)點質(zhì)量單元的理論模型，結(jié)合電渦流耗能原理，通過兩單元并聯(lián)的方式提出一種緊湊的并聯(lián)型加速度惰性消能器。

為此，本實用新型技術(shù)方案表征為：

一種并聯(lián)型加速度惰性消能器，其特征在于，包括連接耳環(huán)(1)、連接桿(2)、外筒(3)、旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒(4)、螺旋線圈(5)、永磁體(6)、旋轉(zhuǎn)螺母(9)、滾珠螺桿(10)、外附加質(zhì)量(11)、內(nèi)附加質(zhì)量(12)；

旋轉(zhuǎn)螺母(9)與旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒(4)通過焊接連接為整體，共同旋轉(zhuǎn)，構(gòu)成旋轉(zhuǎn)體；

旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒(4)外側(cè)環(huán)向纏繞布置有若干螺旋線圈(5)，隨同線圈內(nèi)筒(4)做徑向運動；所述螺旋線圈(5)位置與外筒(3)內(nèi)側(cè)的永磁體(6)位置相對應(yīng)，構(gòu)成電渦流體；線圈內(nèi)筒(4)的徑向運動和旋轉(zhuǎn)外筒(3)的環(huán)向運動將轉(zhuǎn)化為磁場中的切割磁力線運動，產(chǎn)生渦流電流和電磁阻尼力；

所述旋轉(zhuǎn)體與外筒(3)之間的接觸處設(shè)有旋轉(zhuǎn)輔助機構(gòu)以減小兩者之間旋轉(zhuǎn)阻力；

所述外筒(3)內(nèi)部為空腔體，分為兩個功能區(qū)域，離旋轉(zhuǎn)螺母(9)遠端設(shè)計用于電渦流體工作區(qū)域，離旋轉(zhuǎn)螺母(9)近端設(shè)計用于附加質(zhì)量體工作區(qū)域；

在離旋轉(zhuǎn)螺母(9)近端區(qū)域內(nèi)布置一定數(shù)量和形式的內(nèi)附加質(zhì)量(12)，在所述外筒(3)外部布置一定數(shù)量和形式的外附加質(zhì)量(11)；所述外附加質(zhì)量(11)、內(nèi)附加質(zhì)量(12)都固定于所述旋轉(zhuǎn)螺母(9)上，構(gòu)成附加質(zhì)量體；

滾珠螺桿(10)通過外螺紋約束在旋轉(zhuǎn)螺母(9)上，滿足軸向運動；

整個阻尼器裝置在滾珠螺桿(10)軸方向的線性運動通過滾珠螺桿(10)自身外部的螺紋和旋轉(zhuǎn)螺母(9)的內(nèi)螺紋之間的相互作用可轉(zhuǎn)化成旋轉(zhuǎn)螺母(9)、旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒(4)的共同做環(huán)向運動；

連接桿(2)位于整個阻尼器裝置的滾珠螺桿(10)所在軸側(cè)的另一端；所述連接桿(2)和滾珠螺桿(10)的外端側(cè)分別與連接耳環(huán)(1)固定，用于連接工程結(jié)構(gòu)。

本實用新型中，還包括彈簧單元13、彈簧保護筒14，所述彈簧單元13與旋轉(zhuǎn)外筒3一端串聯(lián)，并置于彈簧保護筒14的內(nèi)部，起到質(zhì)量調(diào)諧的作用。

兩節(jié)點分別指的是線性運動中可以發(fā)生相對位移的結(jié)構(gòu)，以上阻尼器技術(shù)方案當(dāng)中指的是滾珠螺桿(10)可以相對阻尼器發(fā)生相對位移。本實用新型技術(shù)方案是由旋轉(zhuǎn)單元、附加質(zhì)量單元和電渦流單元組成，外筒作為旋轉(zhuǎn)單元，附加質(zhì)量設(shè)置更加方便，質(zhì)量增效效果顯著。本實用新型充分利用兩節(jié)點質(zhì)量單元吸能，通過增效機制將實際的小質(zhì)量增效為等效大質(zhì)量，分擔(dān)更多的輸入結(jié)構(gòu)的能量，同時通過電渦流阻尼機制耗能，并于彈簧單元13串聯(lián)，起到調(diào)諧質(zhì)量的作用，這種增效機制可以更有效保護結(jié)構(gòu)安全，消耗地震、風(fēng)振和人致激勵等振動能量，耗能性能優(yōu)良，可廣泛應(yīng)用于減隔震(振)領(lǐng)域和能源基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域。

本實用新型中,整個阻尼器裝置在滾珠螺桿(10)軸方向的線性運動通過滾珠螺桿(10)自身外部的螺紋和旋轉(zhuǎn)螺母(9)的內(nèi)螺紋之間的相互作用可轉(zhuǎn)化成旋轉(zhuǎn)螺母(9)和旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒(4)的共同做環(huán)向運動。旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒(4)的環(huán)向運動又將轉(zhuǎn)化為磁場中的切割磁力線運動，從而產(chǎn)生渦流電流和電磁阻尼力。

本實用新型中,旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒(4)外側(cè)布置一定數(shù)量和形式的內(nèi)附加質(zhì)量(12)，旋轉(zhuǎn)螺母(9)外側(cè)布置一定數(shù)量和形式的外附加質(zhì)量(11)，通過附加質(zhì)量單元的兩節(jié)點相對加速度，將線性運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動，通過增效機制將實際的小質(zhì)量增效為等效大質(zhì)量，吸收等多輸入結(jié)構(gòu)的能量，兩節(jié)點質(zhì)量增效能力與裝置規(guī)格和外附加質(zhì)量(11)、內(nèi)附加質(zhì)量(12)相對運動滾珠螺桿(10)的加速度有關(guān)。

本實用新型中，所述的利用電磁渦流產(chǎn)生阻尼，其電磁阻尼力可調(diào)。根據(jù)結(jié)構(gòu)抗震需要，電渦流單元螺旋線圈5數(shù)量、永磁鐵6布置數(shù)量、形式可根據(jù)所需阻尼力設(shè)計調(diào)整，從而方便設(shè)定電磁阻尼力，有效降低結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。附加質(zhì)量單元有外附近質(zhì)量11、內(nèi)附加質(zhì)量12組成，其數(shù)量、形式可根據(jù)所需阻尼力設(shè)計調(diào)整。

本實用新型中，所述的裝置左側(cè)、右側(cè)各設(shè)一個耳環(huán)1，用于固定消能器。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點與有益效果：

1、本實用新型利用附加質(zhì)量單元與電渦流阻尼單元并聯(lián)，內(nèi)筒作為旋轉(zhuǎn)單元，方便裝置安裝，有利于建筑安全，內(nèi)外附加質(zhì)量可方便設(shè)定質(zhì)量增效能力。

2、本實用新型提出一種兩節(jié)點質(zhì)量增效裝置同電渦流阻尼單元并聯(lián)，通過增效機制將實際的小質(zhì)量增效為等效大質(zhì)量，吸收等多輸入結(jié)構(gòu)的能量，同時通過電渦流阻尼機制耗能，彈簧單元作為調(diào)諧單元使用，這種增效機制可以更有效保護結(jié)構(gòu)安全。

3、本實用新型有耗能效率高、體型小、無密封、無高壓、裝配式、節(jié)約材料等特點，符合我國發(fā)展的安全、綠色、高效的社會和環(huán)境目標(biāo)。

4、本實用新型所提供的電磁阻尼力可調(diào)。根據(jù)結(jié)構(gòu)抗震需要，電渦流單元螺旋線圈數(shù)量、永磁鐵布置數(shù)量、形式可根據(jù)所需阻尼力設(shè)計調(diào)整，從而方便設(shè)定電磁阻尼力，有效降低結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。

5、本實用新型中附加質(zhì)量單元由外附近質(zhì)量11、內(nèi)附加質(zhì)量12組成，其數(shù)量、形式可根據(jù)所需阻尼力設(shè)計調(diào)整。通過旋轉(zhuǎn)運動起到兩節(jié)點質(zhì)量增效作用，兩節(jié)點質(zhì)量增效能力與裝置規(guī)格和外附加質(zhì)量、內(nèi)附加質(zhì)量相對運動滾珠螺桿的加速度有關(guān)。

附圖說明

圖1為本實用新型并聯(lián)型加速度惰性消能器的示意圖；

圖2為圖1的主視圖；

圖3為圖1的俯視圖；

圖4為圖1的右視圖；

圖5為帶有彈簧單元13、彈簧保護筒14的并聯(lián)型加速度惰性消能器示意圖；

圖中標(biāo)號：

1連接耳環(huán)、2連接桿、3外筒、4旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒、5螺旋線圈、6永磁體、7滾珠、8旋轉(zhuǎn)槽、9旋轉(zhuǎn)螺母、10滾珠螺桿、11外附加質(zhì)量、12內(nèi)附加質(zhì)量、13彈簧單元、14彈簧單元保護筒。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例作進一步說明，但不作為對本實用新型的限定。

實施例1

如圖1-4所示，一種并聯(lián)型加速度惰性消能器，其特征在于，包括連接耳環(huán)(1)、連接桿(2)、外筒(3)、旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒(4)、螺旋線圈(5)、永磁體(6)、旋轉(zhuǎn)螺母(9)、滾珠螺桿(10)、外附加質(zhì)量(11)、內(nèi)附加質(zhì)量(12)；

旋轉(zhuǎn)螺母(9)與旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒(4)通過焊接連接為整體，共同旋轉(zhuǎn)，構(gòu)成旋轉(zhuǎn)體；

旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒(4)外側(cè)環(huán)向纏繞布置有若干螺旋線圈(5)，隨同線圈內(nèi)筒(4)做徑向運動；所述螺旋線圈(5)位置與外筒(3)內(nèi)側(cè)的永磁體(6)位置相對應(yīng)，構(gòu)成電渦流體；線圈內(nèi)筒(4)的徑向運動和旋轉(zhuǎn)外筒(3)的環(huán)向運動將轉(zhuǎn)化為磁場中的切割磁力線運動，產(chǎn)生渦流電流和電磁阻尼力；

所述旋轉(zhuǎn)體與外筒(3)之間的接觸處設(shè)有旋轉(zhuǎn)輔助機構(gòu)以減小兩者之間旋轉(zhuǎn)阻力；

所述外筒(3)內(nèi)部為空腔體，分為兩個功能區(qū)域，離旋轉(zhuǎn)螺母(9)遠端設(shè)計用于電渦流體工作區(qū)域，離旋轉(zhuǎn)螺母(9)近端設(shè)計用于附加質(zhì)量體工作區(qū)域；

在離旋轉(zhuǎn)螺母(9)近端區(qū)域內(nèi)布置一定數(shù)量和形式的內(nèi)附加質(zhì)量(12)，在所述外筒(3)外部布置一定數(shù)量和形式的外附加質(zhì)量(11)；所述外附加質(zhì)量(11)、內(nèi)附加質(zhì)量(12)都固定于所述旋轉(zhuǎn)螺母(9)上，構(gòu)成附加質(zhì)量體；

滾珠螺桿(10)通過外螺紋約束在旋轉(zhuǎn)螺母(9)上，滿足軸向運動；

整個阻尼器裝置在滾珠螺桿(10)軸方向的線性運動通過滾珠螺桿(10)自身外部的螺紋和旋轉(zhuǎn)螺母(9)的內(nèi)螺紋之間的相互作用可轉(zhuǎn)化成旋轉(zhuǎn)螺母(9)、旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒(4)的共同做環(huán)向運動；

連接桿(2)位于整個阻尼器裝置的滾珠螺桿(10)所在軸側(cè)的另一端；所述連接桿(2)和滾珠螺桿(10)的外端側(cè)分別與連接耳環(huán)(1)固定，用于連接工程結(jié)構(gòu)。

如圖5所示，還包括彈簧單元13、彈簧保護筒14，所述彈簧單元13與旋轉(zhuǎn)外筒3一端串聯(lián)，并置于彈簧保護筒14的內(nèi)部。

如圖1-3、圖5所示，所述旋轉(zhuǎn)輔助機構(gòu)通過設(shè)計滾珠(7)、旋轉(zhuǎn)槽(8)來實現(xiàn)，所述滾珠(7)容納約束在旋轉(zhuǎn)槽(8)內(nèi)，旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒(4)兩端通過旋轉(zhuǎn)槽(8)和滾珠(7)限位在外筒(3)內(nèi)，并滿足繞滾珠螺桿(10)的旋轉(zhuǎn)運動。

通過在耗能減震裝置上附加多個質(zhì)量單元，利用其兩節(jié)點相對加速度，將線性運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動，起到兩節(jié)點質(zhì)量增效作用，具有良好的吸能效果。電渦流技術(shù)運用到阻尼器的設(shè)計和研發(fā)當(dāng)中，電磁阻尼力，是導(dǎo)體在磁場中切割磁力線時，導(dǎo)體中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流受到的安培力總是阻礙導(dǎo)體的運動，進而提供電磁阻尼。本實用新型通過兩節(jié)點質(zhì)量增效單元和電渦流單元并聯(lián)，可以同時利用電渦流阻尼力和加速度消能減震的增效原理來有效消耗地震、風(fēng)振的能量，耗能性能優(yōu)良，可廣泛應(yīng)用于減隔震(振)領(lǐng)域，具有極強的工程現(xiàn)實價值。

本實用新型利用附加質(zhì)量單元與電渦流阻尼單元并聯(lián)，內(nèi)筒作為旋轉(zhuǎn)單元，方便裝置安裝，有利于建筑安全，內(nèi)外附加質(zhì)量可方便設(shè)定質(zhì)量增效能力。本實用新型提出一種兩節(jié)點質(zhì)量增效裝置同電渦流阻尼單元并聯(lián)，通過增效機制將實際的小質(zhì)量增效為等效大質(zhì)量，吸收等多輸入結(jié)構(gòu)的能量，同時通過電渦流阻尼機制耗能，還可與彈簧單元13串聯(lián)實現(xiàn)調(diào)諧質(zhì)量的作用，這種增效機制可以更有效保護結(jié)構(gòu)安全。

上述的對實施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本實用新型。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本實用新型不限于這里的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實用新型的揭示，對于本實用新型做出的改進和修改都應(yīng)該在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。