質量阻尼復合結構的ATMD減振裝置的制作方法

本發明設計減振控制技術領域，具體涉及一種質量阻尼復合結構的atmd減振裝置。

背景技術：

石油化工行業存在大量高聳塔設備，由于高塔設備的自身結構特點使其具有高柔特點，對風載荷較為敏感。經分析，在實際受風載過程中，橫風向的振動即風誘導振動往往比順風向的震動大很多，導致塔體振動頻繁，塔身結構以及底座鏈接部位由于長時間承受疲勞載荷，極易產生疲勞裂紋，給塔體的結構完整性帶來隱患，如何解決高聳塔設備的減震問題一直備受關注。

與傳統的結構設計方法相比，振動控制從僅僅依靠改變結構自身性能來抵抗環境荷載的方法，逐漸發展為由結構-抗風抗震振動控制系統主動地控制結構的動力反應。例如調諧質量阻尼器（tmd），存在啟動滯后問題，一旦失調，其控制有效性將明顯下降。

主動調諧質量阻尼器（atmd）引入外部能量使atmd質量塊獲得加速度，產生合適的慣性力，克服了tmd的減振問題，提高了tmd的有效性和魯棒性。atmd的減振效果雖優于被動tmd，但需要可靠的大功率外部能源供給，操作維護昂貴，在實際應用方面有不小的限制。質量塊和阻尼占據了大量的工作空間，給工程實施上增加了難度，且裝置本身受到了風載的影響。

隨著科學技術的日新月異，一些新的減振材料、減振方法逐漸被應用到減振領域中來。目前，一些新的減振材料主要有壓電智能材料、形狀記憶合金、磁流變流體、電流變流體等；其中，壓電陶瓷以其出力大、響應快、無電磁干擾、能耗低、良好的機電耦合特性、易于控制等優勢而在航空航天、汽車發動機、微動平臺等的隔振減振領域得到了廣泛的研究與應用，但壓電陶瓷在受振動時所產生的電能均未進行有效利用，造成能源的流失、浪費；磁流變液以其良好的屈服應力、寬廣的工作溫度范圍、較強的塑性粘度和優良的穩定性，也已經在隔振減振領域得到一定的應用；但磁流變液在工作時需有電能，使磁流變液因供能問題而造成使用地域受限。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發明提供了一種質量阻尼復合結構的atmd減振裝置。

本發明的技術方案為：一種質量阻尼復合結構的atmd減振裝置，包括質量塊，磁流變液阻尼單元，2個發電單元，滑動導軌；所述質量塊的中心部位嵌套在滑動導軌的中心橫梁，對質量塊的運動作主要限位；所述質量塊的滾輪輪緣中凹外凸，與滑動導軌的凸緣相配合，在輔助限位的同時使質量塊沿導軌作往復運動；所述滑動導軌的一端設有第一擋板，另一端設有第二擋板；所述的2個發電單元的兩端水平固定在第二擋板和質量塊之上。

所述磁流變液阻尼單元置于質量塊內部，主要包括2塊t字繞線板，磁流變液腔體；t字繞線板上纏繞有電磁線圈，并通過第一螺栓與質量塊相連接；磁流變液腔體嵌套在質量塊和t字繞線板之間，并由質量塊上的第二螺栓加以固定；磁流變液腔體的液腔設置于磁流變液腔體與滑動導軌中心橫梁之間，液腔上部有一個注液通道，與第二螺栓的內螺紋段相互貫通，在沒有連接第二螺栓時，以用來填充鐵流變液；磁流變液腔體與滑動導軌接觸部位均設置有彈性密封條。

所述發電單元的外部由殼體，第一蓋板，第二蓋板組成，殼體與第一蓋板，第二蓋板均由螺栓相連接；第一蓋板中心設置有一通孔，對側開有走線槽，并分布有兩個連接座，每個連接座通過銷固定有兩塊凹凸間隔的金屬基板，金屬基板上粘接有壓電晶片，兩個金屬基板的內凹處通過鉚釘相互連接，金屬基板的另一端則固定在固定塊上；第一連桿的桿體與第一蓋板的通孔間隙配合，第一連桿的凸臺與固定塊用螺栓相連接；固定塊另一側通過彈簧與第二蓋板相連接；第二連桿通過螺栓與第二蓋板固定相連；壓電晶片之間通過導線相連，并由第一蓋板的走線槽接出，與磁流變液阻尼單元的電磁線圈相連。

高塔設備因風載產生振動；當振動量較小時，質量塊啟動較慢，此時由主動調諧質量阻尼器atmd控制減振；當振動量較大時，atmd補償裝置的質量塊開始運動，帶動第一連桿產生位移，發電單元內的壓電振子產生彎曲形變從而生成電荷，使機械能轉換成電能；所生成的電能經導線傳輸到磁流變液阻尼的電磁線圈，在磁場的作用下，磁流變液瞬時粘度變高，起到可變阻尼的效果，大量消耗振動能量。

與現有技術相比，本發明的有益效果體現在：

1、質量塊和磁流變液阻尼的復合結構大大減小了工作空間，方便布置，減小了裝置本身受風載的影響。

2、壓電晶片對于振動信號非常敏感，發電單元產生的電量瞬時可供給磁流變液阻尼單元實現變阻尼的功能，響應速度快。

3、在優化減振效果的同時，減小了atmd所需的能源供給。

附圖說明

圖1是本發明的質量阻尼復合結構的atmd減振裝置結構示意圖；

圖2是發電單元示意圖；

圖3是磁流變液阻尼單元示意圖；

圖4是磁流變液阻尼單元與導軌配合示意圖；

圖5是本發明的質量阻尼復合結構的atmd減振裝置安裝方式示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明詳細說明如下，但不因具體的實施例限制本發明。

如圖1-5所示，本發明的質量阻尼復合結構的atmd減振裝置，包括質量塊1，磁流變液阻尼單元2，2個發電單元3，滑動導軌4；所述質量塊1的中心部位嵌套在滑動導軌的中心橫梁41，對質量塊1的運動作主要限位；所述質量塊1的滾輪11輪緣中凹外凸，與滑動導軌4的凸緣42相配合，在輔助限位的同時使質量塊1沿滑動導軌4作往復運動；所述滑動導軌4的一端設有第一擋板43，以防止質量塊1突破滑動范圍；另一端設有第二擋板44，通過螺栓固定在高聳塔設備5上；所述的2個發電單元3的兩端分別固定在第二擋板44和質量塊1之上。

所述磁流變液阻尼單元2置于質量塊1內部，主要包括2塊t字繞線板21，磁流變液腔體22；t字繞線板21的凹坑內纏繞有電磁線圈211，并通過第一螺栓212與質量塊1相連接；磁流變液腔體22嵌套在質量塊1和t字繞線板21之間，并由質量塊1上的第二螺栓222加以固定；磁流變液腔體22的液腔23設置于磁流變液腔體22與滑動導軌中心橫梁41之間，液腔23上部有一個注液通道24，與第二螺栓222的內螺紋段相互貫通，在沒有連接第二螺栓222時，以用來填充鐵流變液；磁流變液腔體22與滑動導軌4接觸部位均設置有彈性密封條25。

所述發電單元3的外部由殼體31，第一蓋板32，第二蓋板33組成，殼體31與第一蓋板32，第二蓋板33均由螺栓相連接；第一蓋板31中心開有一通孔311，對側開有走線槽323，并分布有兩個連接座322，每個連接座322通過銷固定有兩塊凹凸間隔的金屬基板33；金屬基板33上粘接有壓電晶片34，兩個金屬基板33的內凹處通過鉚釘331相互連接，金屬基板33的另一端則固定在固定塊35上；第一連桿36的桿體與第一蓋板的通孔311間隙配合，第一連桿的凸臺361與固定塊35用螺栓相連接；固定塊35另一側通過彈簧37與第二蓋板33相連接；第二連桿38通過螺栓與第二蓋板33固定相連；壓電晶片34之間通過導線相連，并由第一蓋板的走線槽323處接出，與磁流變液阻尼單元2的電磁線圈211相連。

高塔設備5因風載產生振動；當振動量較小時，質量塊1啟動較慢，此時由主動調諧質量阻尼器atmd控制減振；當振動量較大時，atmd補償裝置的質量塊1開始運動，帶動第一連桿36產生位移，發電單元3內的壓電振子產生彎曲形變從而生成電荷，使機械能轉換成電能；所生成的電能經導線傳輸到磁流變液阻尼的電磁線圈211，在磁場的作用下，磁流變液瞬時粘度變高，起到可變阻尼的效果，大量消耗振動能量。