[实用新型]一种磁流变悬吊质量摆阻尼器

说明书

技术领域：

本实用新型属于土木工程的振动控制领域，具体的说，是通过改变摆轴的磁流变体系状态来控制摆动的角速度和摆动角度，从而达到调节控制力的半主动控制阻尼器。 

背景技术：

传统土木工程结构的抗震抗风设计是通过提高结构自身的能力来耗散地震能量。然而，对于比较严重的自然灾害，如强震台风等，这种方法既不经济，也无法满足对安全的要求，达不到预期效果。结构振动控制是结构抗风抗震的有效方法，近三十年来，在理论研究和工程应用方面取得了丰硕成果。悬吊质量摆体系是一种应用于柔性结构和高层结构的有效减振措施，且设计安装简单方便、造价低，是一种实用性好的控制装置。将悬吊质量摆悬吊在结构上，通过质量摆的周期与结构周期相近，给出了与结构运动相反的惯性力来达到减震效果。研究表明，在最优的控制参数下，悬吊质量摆体系能减少主体受控结构风振或地震反应达50%以上，因此，在输电塔体系、电视塔、高层建筑中有广泛的应用前景。 

传统的悬吊质量摆阻尼器主要由配重块、吊杆（吊线）组成。对于传统的质量摆体系，存在如下问题：（1）一般的悬吊质量摆的摆动角度在一定的范围内，才能起到控制效果。然而若地震或风振较大，吊杆（吊线）摆动角度较大，又会影响结构的减振效果，甚至起到相反的作用。（2）传统的质量摆，不能根据具体的外部激励和结构特性实时调节控制力，达到最优控制效果。 

实用新型内容

为了解决悬吊质量摆阻尼器存在的上述问题，本实用新型在摆轴内部设计磁 流变体系，通过摆轴的叶片在磁流变体系内阻力的变化来控制刚性质量摆的摆动角度和摆动速度。本实用新型的技术方案如下： 

一种磁流变悬吊质量摆阻尼器，由托架、吊杆、配重块、磁流变摆轴和承杆组成；配重块用螺栓固定，分两侧对称挂在吊杆的下端；吊杆的上端通过轴承套固定在磁流变摆轴的轴承外圈上；磁流变摆轴安装在水平承杆的中间，水平承杆的两端分别固定在托架上；水平承杆不可以绕轴转动。 

磁流变摆轴包括轴承内圈、轴承外圈、滚珠、励磁线圈和橡胶密封垫；轴承滚珠位于轴承内圈和轴承外圈之间的滚珠槽内；滚珠槽位于轴承的中间段；轴承内圈的两端外径缩小；在轴承内圈外径缩小处沿圆周固定若干个内圈叶片；在轴承外圈的内侧两端与内圈叶片对应处，也固定若干个外圈叶片；内圈叶片和外圈叶片之间不接触；两个环形橡胶密封垫内径粘接固定在轴承内圈两个端点上，外径与轴承外圈的内径尺寸相符，且紧贴轴承外圈的内壁，使得轴承内圈和轴承外圈之间形成封闭空间；橡胶密封垫外侧上下对称位置设有两个凹槽，用来放置励磁线圈；两个励磁线圈用连接导线以圆形连接；密封环境的内部注满磁流变液；轴承内圈固定在水平承杆的中间位置。 

轴承套与轴承外圈之间可用平键固定。 

轴承内圈与承杆间可用平键来固定。 

橡胶密封垫可外盖一挡片，与轴承内圈以螺丝扣的形式连接。 

内圈叶片可以预铸在轴承内圈上。 

外圈叶片可以预铸在轴承外圈上。 

本实用新型具有如下的优点： 

（1）本实用新型提供的阻尼器可实时调节控制力，悬吊质量摆所出的控制 力与摆动的角速度相关，通过改变磁流变液的流动性和粘度，就可以控制摆动的角速度，达到调节控制力的目的。对于不同程度结构和外部激励，根据结构信息的实时反馈和响应控制算法来调节控制力，达到最优的控制效果。 

（2）本实用新型的控制力变化的响应快，且功耗小。磁场强度改变后，磁流变液的流变过程是瞬间完成的，故摆轴摆动的阻尼力也是瞬间改变的，控制力变化的响应快。此外，本实用新型功耗小，使用低电压的外接电路或外接电池即可达到控制效果。 

（3）本实用新型的部件较少，制作和安装过程简单，因此成本不高，且维护方便，能有效提高结构的抗震抗风性能，具有广阔的市场推广和应用前景。 

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图。 

图2是本实用新型的侧立面图。 

图3是磁流变轴承内部构造图。 

图4是图2的A-A剖视图。 

图5是密封圈外侧构造图。 

图中：1托架，2吊杆，3配重块，4磁流变摆轴，5挡片，6承杆，7橡胶密封垫，8励磁线圈，9轴承内圈，10轴承外圈，11内圈叶片，12磁流变液，13滚珠，14螺栓，15平键，16连接导线，17轴承套，18凹槽，19电源线，20外圈叶片，21滚珠槽。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做详细的说明：