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)本身共同承擔地震和風振等作用。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：

基于以上不足，通過兩節(jié)點質(zhì)量增效單元和電渦流單元串聯(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；本實用新型兩節(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)。本實用新型對兩節(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，本實用新型依據(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，通過外部兩單元串聯(lián)的方式提出一種具有更好頻域適用性的串聯(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：

一種串聯(lián)型加速度惰性消能器，其特征在于，包括旋轉(zhuǎn)單元、電渦流單元、附加質(zhì)量單元，所述旋轉(zhuǎn)單元的工作促使電渦流單元的同步工作；

一、所述旋轉(zhuǎn)單元，

包括左側(cè)的外筒(3)，

包括左側(cè)的一根滾珠螺桿(2)，通過本身的外螺紋與所述左側(cè)外筒(3)內(nèi)的內(nèi)螺紋連接，滿足軸向運動；

包括限位鉛塊(5)，設(shè)于所述滾珠螺桿(2)內(nèi)側(cè)端，用于防止外筒(3)脫離出滾珠螺桿(2)；

二、所述電渦流單元，

包括右側(cè)的外筒(3)；

包括內(nèi)筒(11)，置于右側(cè)的外筒(3)內(nèi)，

包括滾珠螺母(13)，所述內(nèi)筒(11)與滾珠螺母(13)固定；

包括永磁體(6)，布置于右側(cè)的外筒(3)的內(nèi)側(cè)；

包括右側(cè)的一根滾珠螺桿(2)，通過本身的外螺紋與滾珠螺母(13)連接，滿足軸向運動；

包括限位鉛塊(5)，設(shè)于所述右側(cè)滾珠螺桿(2)內(nèi)側(cè)端，用于防止脫離滾珠螺母(13)；

所述內(nèi)筒(11)外側(cè)環(huán)向纏繞布置有若干螺旋線圈(10)；所述螺旋線圈(10)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；右側(cè)滾珠螺桿(2)的徑向運動將帶動線圈內(nèi)筒(11)做環(huán)向運動，此環(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；

三、所述附加質(zhì)量單元6分布固定于左側(cè)的外筒(3)外側(cè)；

左側(cè)的外筒(3)與右側(cè)的外筒之間設(shè)置旋轉(zhuǎn)摩擦面(8)并構(gòu)成連接機構(gòu)，所述的旋轉(zhuǎn)摩擦面(8)固定于右側(cè)外筒(3)上，左側(cè)的外筒(3)在旋轉(zhuǎn)摩擦面(8)上進行相對的旋轉(zhuǎn)運動，從而耗散旋轉(zhuǎn)單元在旋轉(zhuǎn)過程中的能量；該連接機構(gòu)易于左側(cè)的外筒(3)與整個電渦流單元相互之間力的傳遞，又適宜兩者 能形成相對的獨立體；所述的連接機構(gòu)由旋轉(zhuǎn)槽(7)和連接軸組成，旋轉(zhuǎn)槽(7)內(nèi)設(shè)有滾珠，與連接軸形成旋轉(zhuǎn)軸承(9)；

所述內(nèi)筒(11)的左端與連接機構(gòu)中的旋轉(zhuǎn)軸承(9)連接。

所述的阻尼器，其特征在于，右側(cè)的外筒(3)通過滾珠(14)、滾珠螺母(13)與所述的滾珠螺桿(2)連接，以優(yōu)化旋轉(zhuǎn)性能，滾珠(14)的設(shè)置使得滾珠螺母(13)在滾珠螺桿(2)的徑向運動下進行相對的旋轉(zhuǎn)運動。

所述的阻尼器，其特征在于，左側(cè)的外筒(3)與旋轉(zhuǎn)螺母(4)固結(jié)。

所述的阻尼器，其特征在于，左右兩個外筒(3)，外筒(3)上各自的滾珠螺桿(2)處于同一轉(zhuǎn)軸線上。

進一步優(yōu)化技術(shù)方案，所述的阻尼器，其特征在于，還包括彈簧單元(15)、彈簧保護筒(16)，所述彈簧單元(15)與任一側(cè)或者兩側(cè)旋轉(zhuǎn)外筒(3)端側(cè)串聯(lián)，并置于彈簧保護筒(16)的內(nèi)部，起到質(zhì)量調(diào)諧的作用。

所述耳環(huán)(1)，用于連接工程結(jié)構(gòu)，輸入外力。

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，旋轉(zhuǎn)單元與電渦流單元串接，附加質(zhì)量的設(shè)置，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，并與彈簧單元15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,整個阻尼器裝置在處于同軸線的兩根滾珠螺桿(2)所在軸方向的線性運動通過滾珠螺桿(2)自身外部的螺紋與對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)螺母(4、13)的內(nèi)螺紋之間的相互作用可轉(zhuǎn)化成兩個旋轉(zhuǎn)螺母(4、13)和內(nèi)筒(11)的共同做環(huán)向運動。內(nèi)筒(11)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)單元的旋轉(zhuǎn)外筒(3)外側(cè)布置一定數(shù)量和形式的附加質(zhì)量(6)，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)格和附加質(zhì)量(6)相對運動滾珠螺桿(2)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10數(shù)量、永磁鐵12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，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,所述的內(nèi)筒11的環(huán)向運動將轉(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,與外筒(3)共同旋轉(zhuǎn)的若干附加質(zhì)量(6)，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，分擔更多的輸入結(jié)構(gòu)的能量，兩節(jié)點質(zhì)量增效能力與裝置規(guī)格和外筒(3)、滾珠螺桿(2)相對運動加速度有關(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，通過調(diào)節(jié)內(nèi)筒外壁纏繞的線10圈數(shù)和旋轉(zhuǎn)永磁體12磁力的大小，可以方便設(shè)定電磁阻尼力，有效降低結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。

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、本實用新型將裝置兩端的軸向運動利用滾珠螺桿原理轉(zhuǎn)化為高速的旋轉(zhuǎn)運動，并與旋轉(zhuǎn)的電渦流單元相串聯(lián)，組成兩節(jié)點惰性加速度型消能器。本實用新型通過兩節(jié)點質(zhì)量單元吸能，電渦流單元耗能，具有更好的頻域適用性，同時也可與彈性單元串聯(lián)，有一定的調(diào)諧作用。

2、本實用新型無密封要求，耗能效率高，可以更有效保護結(jié)構(gòu)安全，消耗地震、風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。

3、本實用新型中左右外筒的串聯(lián)并通過旋轉(zhuǎn)摩擦面接觸，附加兩節(jié)點質(zhì)量增效明顯，摩擦面和電渦流耗能相較于傳統(tǒng)電渦流阻尼器，效率更高。

4、本實用新型所提供的電磁阻尼力可通過調(diào)整線圈圈數(shù)、永磁體磁力大小來方便設(shè)置，從而滿足結(jié)構(gòu)振動控制需求。

5、本實用新型中與旋轉(zhuǎn)外筒共同旋轉(zhuǎn)的若干質(zhì)量塊，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)格和外筒、滾珠螺桿相對 運動加速度有關(guān)。

附圖說明

圖1為本實用新型示意圖；

圖2為圖1所示的一種串聯(lián)型加速度惰性消能器的主視圖；

圖3為圖1所示的一種串聯(lián)型加速度惰性消能器的俯視圖；

圖4為圖1所示的一種串聯(lián)型加速度惰性消能器的右視圖；

圖5為本實用新型消能器與彈簧單元串聯(lián)使用示意圖。

圖中標號：1連接耳環(huán)、2滾珠螺桿、3外筒、4旋轉(zhuǎn)螺母、5限位鉛塊、6附加質(zhì)量、7旋轉(zhuǎn)槽、8旋轉(zhuǎn)摩擦面、9旋轉(zhuǎn)軸承、10線圈、11內(nèi)筒、12永磁體、13滾珠螺母、14滾珠、15彈簧單元、16彈簧保護筒。

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，

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，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。

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)。