一种自供能的桥梁磁流变阻尼器

本发明涉及工程结构消能减振，尤其涉及一种自供能的桥梁磁流变阻尼器。

背景技术：

1、随着科学技术的不断进步，为了满足现实需求，大跨度桥梁越来越多，大跨度桥在风荷载作用下结构可能会受到不同程度的破坏；

2、目前，建筑桥梁工程结构振动控制研究与工程应用发展迅速，结构振动控制系统可分为被动控制系统、半主动控制系统、主动控制系统和混合控制系统四类，其中半主动控制系统结合了被动控制系统和主动控制系统的优点，它需要的能量很少，系统构造比主动控制系统更简单，具有更高的稳定性，而且又具备主动控制系统可控地改变控制力或者阻尼的能力。在半主动控制装置中，磁流变阻尼器具有阻尼力大，阻尼力可调，响应时间快，工作温度范围大，功率小等优点。

3、现有磁流变阻尼器(mr阻尼器)在桥梁等结构中的使用需要持续电力支持，传统上依赖外部电源供电。自供能mr阻尼器虽然具有一定的发展，但其发电效率普遍低下，难以满足设备及其他元件的电力需求，因此亟需一种能够自供能的桥梁磁流变阻尼器，来减少磁流变阻尼器对市电的依赖，提高磁流变阻尼器工作时的稳定性。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种自供能的桥梁磁流变阻尼器。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种自供能的桥梁磁流变阻尼器，包括磁流变阻尼器本体，所述磁流变阻尼器本体外壁固定有多个金属管，金属管内壁滑动连接有多个压电陶瓷发电片，压电陶瓷发电片外壁设置有铜箔片，磁流变阻尼器本体底部外壁固定有连接板，连接板外壁转动连接有斜齿轮，斜齿轮顶部外壁固定有多个弧形凸起，金属管内壁滑动连接有振子，振子底部外壁开有连接槽，连接槽内壁设置有滚珠；

4、所述金属管外壁固定有第一连接轴，第一连接轴外壁固定有曲杆，曲杆底部外壁固定有弧形齿轮，弧形齿轮与斜齿轮之间啮合连接，磁流变阻尼器本体内壁设置有活塞杆，活塞杆外壁固定有固定连接套，固定连接套一侧外壁固定有推板，推板底部外壁固定有推杆，推杆一侧外壁转动连接于曲杆的一侧外壁上。

5、优选的：所述活塞杆顶部外壁固定有上连接架，连接板底部外壁固定有下连接架。

6、进一步的：所述金属管内壁设置有遮挡片。

7、进一步优选的：所述固定连接套内壁固定有多个加固杆，加固杆一侧外壁固定于活塞杆的外壁上。

8、作为本发明一种优选的：所述推板内壁固定有蓄电池块，蓄电池块外壁设置有导电接头。

9、作为本发明进一步优选的：所述曲杆外壁固定有连接杆，连接杆外壁固定有遮挡板，遮挡板底部外壁固定有支撑杆，支撑杆固定于下连接架的一侧外壁上，遮挡板外壁固定有第二遮挡框。

10、作为本发明再进一步的方案：所述第二遮挡框外壁分别固定有环形遮挡套和第一遮挡框，第一遮挡框内壁设置有一组弹性遮挡片，弹性遮挡片外壁固定于曲杆的一侧外壁上。

11、在前述方案的基础上：所述遮挡板外壁设置有储能电源电路板，储能电源电路板与蓄电池块之间电性连接。

12、在前述方案的基础上优选的：所述金属管外壁固定有固定片，固定片通过螺丝固定于磁流变阻尼器本体的外壁上，金属管外壁设置有缓冲垫。

13、本发明的有益效果为：

14、1.本发明能够将桥梁结构产生的低频、小幅度的振动有效转化为中低频频、高能量输出的电能，实现了对磁流变阻尼器本体的持续供电，避免磁流变阻尼器本体对市电的依赖，在台风等自然灾害下，让磁流变阻尼器本体依然能够有充足的电能。

15、2.当桥梁在风力作用下发生晃动时，磁流变阻尼器本体内壁的活塞杆会在上连接架和下连接架的拉伸下进行前后移动，从而带动固定连接套整体前后移动，固定连接套移动时会通过外壁的推板向下或者向上拉动推杆，推杆上下移动时会推动一侧的曲杆在第一连接轴的支撑下前后摆动，从而通过前后摆动的弧形齿轮带动斜齿轮整体左右转动，斜齿轮转动时会带动外壁的弧形凸起同时转动，从而通过不断移动的弧形凸起推动滚珠和振子整体在金属管内壁上下移动，振子不断地上下移动会激励金属管内部的多个压电陶瓷发电片进行发电。

16、3.各个压电陶瓷发电片之间可通过铜箔片进行电能传输，铜箔片能够在对多个压电陶瓷发电片进行分隔的同时，保证多个压电陶瓷发电片之间产生的电能能够顺利流通，同时工作人员可通过输定线路将铜箔片与磁流变阻尼器本体之间连接，从而将压电陶瓷发电片产生的电能持续稳定的传输给磁流变阻尼器本体。

17、4.通过不断挤压压电陶瓷发电片产生的电能可通过蓄电池块进行存储，从而让压电陶瓷发电片能够为桥梁其他元器件提供电能；遮挡板配合第一遮挡框、第二遮挡框和环形遮挡套能够对曲杆、弧形齿轮、斜齿轮和弧形凸起进行遮挡防护，避免这些结构受到外部环境过多影响，从而提高磁流变阻尼器本体外部整体结构的使用寿命。

18、5.缓冲垫能够对多个靠在一起的金属管之间进行缓冲，提高多个绕在磁流变阻尼器本体外壁的金属管的稳定性，同时工作人员可通过固定片方便的对金属管进行安装和拆卸，从而方便对金属管以及金属管内部的压电陶瓷发电片进行维护和更换。

19、6.可通过对压电陶瓷发电片发电效率的检测，可以计算得出桥梁拉索的震动情况，发电效率越高，说明桥梁拉索晃动越频繁，从而能够从侧面对桥梁的整体状态进行检测。

技术特征：

1.一种自供能的桥梁磁流变阻尼器，包括磁流变阻尼器本体(1)，其特征在于，所述磁流变阻尼器本体(1)外壁固定有多个金属管(7)，金属管(7)内壁滑动连接有多个压电陶瓷发电片(18)，压电陶瓷发电片(18)外壁设置有铜箔片(17)，磁流变阻尼器本体(1)底部外壁固定有连接板(20)，连接板(20)外壁转动连接有斜齿轮(8)，斜齿轮(8)顶部外壁固定有多个弧形凸起(9)，金属管(7)内壁滑动连接有振子(19)，振子(19)底部外壁开有连接槽(21)，连接槽(21)内壁设置有滚珠(16)；

2.根据权利要求1所述的一种自供能的桥梁磁流变阻尼器，其特征在于，所述活塞杆(2)顶部外壁固定有上连接架(4)，连接板(20)底部外壁固定有下连接架(10)。

3.根据权利要求1所述的一种自供能的桥梁磁流变阻尼器，其特征在于，所述金属管(7)内壁设置有遮挡片(14)。

4.根据权利要求1所述的一种自供能的桥梁磁流变阻尼器，其特征在于，所述固定连接套(3)内壁固定有多个加固杆(15)，加固杆(15)一侧外壁固定于活塞杆(2)的外壁上。

5.根据权利要求1所述的一种自供能的桥梁磁流变阻尼器，其特征在于，所述推板(5)内壁固定有蓄电池块(27)，蓄电池块(27)外壁设置有导电接头(28)。

6.根据权利要求1所述的一种自供能的桥梁磁流变阻尼器，其特征在于，所述曲杆(12)外壁固定有连接杆(32)，连接杆(32)外壁固定有遮挡板(26)，遮挡板(26)底部外壁固定有支撑杆(22)，支撑杆(22)固定于下连接架(10)的一侧外壁上，遮挡板(26)外壁固定有第二遮挡框(30)。

7.根据权利要求6所述的一种自供能的桥梁磁流变阻尼器，其特征在于，所述第二遮挡框(30)外壁分别固定有环形遮挡套(29)和第一遮挡框(24)，第一遮挡框(24)内壁设置有一组弹性遮挡片(23)，弹性遮挡片(23)外壁固定于曲杆(12)的一侧外壁上。

8.根据权利要求6所述的一种自供能的桥梁磁流变阻尼器，其特征在于，所述遮挡板(26)外壁设置有储能电源电路板(25)，储能电源电路板(25)与蓄电池块(27)之间电性连接。

9.根据权利要求3所述的一种自供能的桥梁磁流变阻尼器，其特征在于，所述金属管(7)外壁固定有固定片(31)，固定片(31)通过螺丝固定于磁流变阻尼器本体(1)的外壁上，金属管(7)外壁设置有缓冲垫(33)。

技术总结
本发明公开了一种自供能的桥梁磁流变阻尼器，涉及工程结构消能减振技术领域；为了解决现有自发电磁流变阻尼器的发电效率普遍低下，难以满足设备及其他元件的电力需求的问题；具体包括磁流变阻尼器本体，所述磁流变阻尼器本体外壁固定有多个金属管，金属管内壁滑动连接有多个压电陶瓷发电片。本发明能够将桥梁结构产生的低频、小幅度的振动有效转化为中低频频、高能量输出的电能，实现了对磁流变阻尼器本体的持续供电，避免磁流变阻尼器本体对市电的依赖，在台风等自然灾害下，让磁流变阻尼器本体依然能够有充足的电能，通过对压电陶瓷发电片发电效率的检测，可从侧面对桥梁的整体状态进行检测。

技术研发人员：叶正,郭葳,侯彦军,梁凯,孟亦坤
受保护的技术使用者：重庆交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/17