[实用新型]一种磁流变半主动滚动式质量摆阻尼器

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，是通过摆轴的磁流变体系来控制质量摆的径向运动速度和摆动角度，从而调节控制力的半主动控制阻尼器。

背景技术：

调谐质量摆阻尼器（Pendulum Tuned Mass Dampers，简称PTMD）作为一种耗能减振装置，由于其控制效果良好已经得到了越来越多的认可，具有广泛的应用前景。调谐质量摆阻尼器分两种：悬吊式PTMD和轨道式PTMD。悬吊式PTMD是将配重块用吊线（吊杆）悬吊于受控结构顶部，配重块沿着圆弧的轨迹做单摆往返运动。这种形式的阻尼器要求吊线或吊杆长度较大，空间利用率较低。将质量块悬吊于受控结构上，一旦悬挂结构失效，跌落的大质量块将对结构产生破坏，造成安全隐患。轨道式PTMD是将质量块放置在圆弧形轨道上，结构发生震动时，质量块沿着圆弧轨道做往复运动。相比而言，轨道式调节摆动质量阻尼器空间利用率高，且更加安全可靠。

PTMD的减振原理为：受控结构向一侧运动时，配重块由于惯性的作用向结构运动的相反方向摆动，给结构施加与运动相反方向的控制力，从而达到耗能减振的效果。研究表明，在最优控制参数下，PTMD阻尼器能减少主体受控结构风振或地震反应达50%以上，在输电塔体系、电视塔、高层建筑中有广泛的应用前景。

传统的轨道式PTMD主要由配重块、轨道组成。对于传统的PTMD而言，存在以下问题：（1）在控制器运行时，控制器的阻尼是不能调节的，且通常PTMD的阻尼高于受控结构，所以往往会出现这样一个现象：当外界激励已经停止，结构振动已经衰减，但PTMD仍在往复摆动，迫使结构继续振动，使控制效果恰得其反。（2）传统的PTMD摆动过程中，控制力无法调节，不可能根据外部激励和结构特性实时调节控制力，达到最优控制效果。如果PTMD能够在抵御地震和风振的过程中，根据反馈的外部激励的不同来实时调节摆动速度和摆动幅度，达到调节控制力的效果，将解决上述问题，使PTMD发挥出最佳性能。

实用新型内容

为了解决PTMD的上述问题，本实用新型提供了一种磁流变半主动滚动式质量摆阻尼器，由支架，配重块，滚轴和磁流变控制轨道组成；结构相同的两个支架垂直对称固定在建筑物上，每个支架上配有上弯的弧形磁流变控制轨道；环形配重块穿过滚轴固定在滚轴的中间；滚轴的两端固定有轨道轮；滚轴通过轨道轮水平安装在两侧的磁流变控制轨道上。

磁流变控制轨道由支架、轨道轮、磁流变液、励磁线圈、密封片、密封橡胶垫、橡胶密封圈和密封盖组成；支架开有通透上弯的弧形槽，弧形密封橡胶垫的尺寸稍大于支架上的弧形槽，弧形密封橡胶垫从支架的外侧将支架上的弧形槽密闭粘结；密封橡胶垫为中空，且两端敞开；密封橡胶垫中间最低段上处开有通透的弧形滑槽；滑槽的长度小于密封片一半的长度；弧形密封片与密封橡胶垫内腔同弧度；将实心金属密封片插入密封橡胶垫的内腔中；密封片可在密封橡胶垫中沿弧滑行；密封片的中间弧段开有一圆形孔洞；轨道轮中间细两端粗；密封片中间孔洞稍大于轨道轮的细轴，小于轨道轮两端的粗轴；轨道轮的细轴长度稍大于密封片的厚度；将轨道轮的细轴卡在密封片的中间孔洞内；橡胶密封圈的内径贴紧轨道轮的细轴，且固定密封粘结在密封片上，橡胶密封圈的外径尺寸小于滑槽的宽度。密封盖在支架的外侧盖住密封橡胶垫所在的区域，使得密封盖和支架之间形成密闭区域；在密闭区域内间隔固定着两个励磁线圈，两个励磁线圈用导线相互连接，导线外包以绝缘皮；磁流变液充满在轨道轮运动的封闭空间内。

套筒与滚轴以螺丝扣的形式固定在配重块的两侧，用以控制配重块的轴向移动。

滚轴与轨道轮之间用轴向连接套件固定相连。

弧形槽可选择不同的半径，以调节PTMD的周期。

弧形槽的两端放置橡胶缓冲垫，以减缓轨道轮对支架的冲击。

本实用新型与传统的PTMD相比，在轨道内部设计一种磁流变装置，通过磁流变液性质的变化调节轨道阻力，来控制PTMD的摆动角度和摆动速度，从而调节PTMD的控制力。

附图说明

图1是本实用新型整体的示意图。

图2是本实用新型的侧立面图。

图3是轨道轮与支架的构造图。

图中：1支架，2配重块，3密封盖，4滚轴，5套筒，6轴向连接套件，7橡胶密封垫，8密封片，9轨道轮，11缓冲垫。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明