風(fēng)阻尼器概述

調(diào)諧質(zhì)量阻尼器是超高層建筑應(yīng)對(duì)風(fēng)致振動(dòng)，在強(qiáng)風(fēng)時(shí)降低加速度響應(yīng)、降低大樓晃動(dòng)幅度，提高建筑內(nèi)部人員舒適度的一種裝置。

一般由幾百上千噸的質(zhì)量塊、吊索、常規(guī)阻尼器、限位阻尼器組成。

在中國第一個(gè)安裝風(fēng)阻尼器是臺(tái)北的101大廈，臺(tái)北的101大樓是在88-92樓層掛置一個(gè)重達(dá)660噸的巨大鋼球，利用擺動(dòng)來減緩建筑物的晃幅。

上海環(huán)球金融中心是在90層還安裝了2臺(tái)用來抑制建筑物由于強(qiáng)風(fēng)引起搖晃的風(fēng)阻尼器!

一旦建筑物因強(qiáng)風(fēng)產(chǎn)生的搖晃可以通過傳感器傳至風(fēng)阻尼器，此時(shí)風(fēng)阻尼器的驅(qū)動(dòng)裝置會(huì)控制配重物的動(dòng)作進(jìn)而降低建筑物的搖晃程度。通過引入風(fēng)阻尼器，將能使強(qiáng)風(fēng)時(shí)加在建筑物上的加速度(重力)降低40%左右。另外，風(fēng)阻尼器也可以降低強(qiáng)震對(duì)建筑物，尤其是建筑物頂部的沖擊。

阻尼器只是一個(gè)構(gòu)件.使用在不同地方或不同工作環(huán)境就有不同的阻尼作用.

Damper：用于減振;

Snubber：用于防震，低速時(shí)允許移動(dòng)，在速度或加速度超過相應(yīng)的值時(shí)閉鎖，形成剛性支撐。

目前各種應(yīng)用中有:彈簧阻尼器,液壓阻尼器,脈沖阻尼器,旋轉(zhuǎn)阻尼器,風(fēng)阻尼器,粘滯阻尼器等

阻尼器只是一個(gè)構(gòu)件.使用在不同地方或不同工作環(huán)境就有不同的阻尼作用。Damper：用于減振；Snubber：用于防震，低速時(shí)允許移動(dòng)，在速度或加速度超過相應(yīng)的值時(shí)閉鎖，形成剛性支撐。

目前各種應(yīng)用中有：彈簧阻尼器，液壓阻尼器，脈沖阻尼器，旋轉(zhuǎn)阻尼器，風(fēng)阻尼器，粘滯阻尼器等。

引言

高速旋轉(zhuǎn)機(jī)器的振動(dòng)問題是一個(gè)比較突出且難以解決的問題。這類機(jī)器的轉(zhuǎn)速高，都在超過臨界乃至幾階臨界轉(zhuǎn)速以上運(yùn)行。因此為了保證其安全運(yùn)行，除了保證仔細(xì)的設(shè)計(jì)和精確的制造安裝外，通常還使用阻尼器以減小振動(dòng)。擠壓油膜阻尼器和電磁阻尼器就是兩種常用的阻尼器。本文設(shè)計(jì)了一種新的可控型被動(dòng)式電磁阻尼器。

可控型被動(dòng)式電磁阻尼器的結(jié)構(gòu)和工作原理

圖1為可控被動(dòng)式電磁阻尼器的示意圖。它沒有位移傳感器。其結(jié)構(gòu)與擠壓油膜阻尼器類似：旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子(1)通過滾動(dòng)軸承(2)或滑動(dòng)軸承支承在鐵芯(3)上。該鐵芯再通過彈簧(4)支承在機(jī)座(5)上。彈簧的支承剛度可按使用要求設(shè)計(jì)，為支承系統(tǒng)的主剛度。在機(jī)座上環(huán)繞鐵芯同心放置有四只電磁鐵(6)。各磁鐵線圈上都作用相同大小的直流勵(lì)磁電壓。

圖2示出可控被動(dòng)電磁阻尼器所產(chǎn)生的附加剛度和阻尼隨頻率變化的情況?？梢钥闯鲈谡麄€(gè)頻率范圍內(nèi)附加剛度的值是負(fù)的，且隨著頻率的升高負(fù)的剛度值降低。在高頻區(qū)剛度值幾乎為零。這種阻尼特性剛好符合旋轉(zhuǎn)機(jī)械所要求的低頻大阻尼高頻小阻尼的特性。在可控被動(dòng)電磁阻尼器的尺寸確定后，剛度和阻尼值就僅取決于靜態(tài)勵(lì)磁電流或勵(lì)磁電壓。改變勵(lì)磁電壓值就能改變剛度和阻尼，因而這種阻尼器是可控的。

實(shí)驗(yàn)裝置

圖3a為實(shí)驗(yàn)裝置：一根細(xì)長軸，一端支承在普通的剛性滾珠軸承上，另一端支承在圖1所示的電磁阻尼器支承上。轉(zhuǎn)子由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。軸的振動(dòng)和轉(zhuǎn)速分別由渦流傳感器和光電傳感器檢測(cè)。振動(dòng)信號(hào)和轉(zhuǎn)速信號(hào)由計(jì)算機(jī)通過AD板采集。圖3b為提供主支承剛度的平板徑向彈簧。該彈簧以彈性鋁為材料，線切割加工。其剛度值由有限元計(jì)算和優(yōu)化。在一只電磁阻尼器支承上有兩只并排放置的彈簧，以保證對(duì)稱性，利于系統(tǒng)建模。理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)試均表明該轉(zhuǎn)子的第一階臨界轉(zhuǎn)速約為3900revs/min。

實(shí) 驗(yàn)

在不同勵(lì)磁電壓下測(cè)試轉(zhuǎn)子的振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速的變化。圖4給出了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。圖中的四條曲線代表勵(lì)磁電壓分別為0伏、9伏、12伏和15伏的情況?？梢钥闯鲭S著勵(lì)磁電壓的增大，電磁阻尼器提供的阻尼也增大。這使得轉(zhuǎn)子的振幅得到抑制，從0.185mm降到0.56mm，減振效果是很明顯的。從圖中還可以看出，由于負(fù)的電磁剛度的存在，轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速有所降低。這和圖2中的結(jié)果很一致，在65HZ臨界轉(zhuǎn)速附近，電磁附加負(fù)剛度很小因而它對(duì)臨界轉(zhuǎn)速的影響很小。當(dāng)勵(lì)磁電壓為15伏時(shí)，轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速僅下降到3780revs/min。

結(jié) 論

被動(dòng)式電磁阻尼器用于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)取得了較好的減振效果。這種阻尼器的阻尼產(chǎn)生機(jī)理是被動(dòng)的而阻尼的大小則是隨勵(lì)磁電壓的大小可控的。與擠壓油膜阻尼器相比，被動(dòng)式電磁阻尼器具有電磁軸承相對(duì)于普通軸承的大部分優(yōu)點(diǎn)；與主動(dòng)式電磁阻尼器相比，被動(dòng)式電磁阻尼器的總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、可靠性更高。因而這是一種很有發(fā)展前途的行之有效的高速轉(zhuǎn)子的減振阻尼裝置。

本文介紹了被動(dòng)式電磁阻尼器在線性范圍內(nèi)的原理和僅進(jìn)行了被動(dòng)式電磁阻尼器的初步的減振實(shí)驗(yàn)，更多的非線性特性的研究和優(yōu)化設(shè)計(jì)將在今后陸續(xù)報(bào)道。

阻尼器是插入在聲管內(nèi)的聲學(xué)布屏。這些阻尼元件用于受話器輸出端與耳道之間，其作用是平滑頻率響應(yīng)。

1、頭部關(guān)節(jié)軸承　2、活塞桿　3、液壓缸

4、貯油缸　5、阻尼控制閥　6、行程指示刻度

7、尾部關(guān)節(jié)軸承

適用范圍：

液壓阻尼器是一種對(duì)速度反應(yīng)靈敏的振動(dòng)控制裝置；

液壓阻尼器主要適用于核電廠、火電廠、化工廠、鋼鐵廠等的管道及設(shè)備的抗振動(dòng)。常用于控制沖擊性的流體振動(dòng)（如主汽門快速關(guān)閉、安全閥排放、水錘、破管等沖擊激擾）和地震激擾的管系振動(dòng)；

液阻尼器對(duì)低幅高頻或高幅低頻的振動(dòng)不能有效地控制，該場(chǎng)合宜采用彈簧減振器。

臺(tái)北101大廈在87~92樓安裝了世界上目前最大的大樓風(fēng)阻尼器 ，本身重量660公噸，系統(tǒng)總重量730公噸，由四十一層12.5公分厚鋼板結(jié)合為球形，直徑5.5公尺，總造價(jià)約三千萬人民幣，可以減少因地震、風(fēng)吹或大猩猩爬在大樓上面搖晃所引起的擺幅40%

上海全球金融中心，為中國首次使用該類裝置的高層建筑，設(shè)計(jì)師在大樓90層、395米高處設(shè)立了2臺(tái)風(fēng)阻尼器。在測(cè)試中，當(dāng)大樓雙向搖擺達(dá)到5厘米時(shí)，阻尼器啟動(dòng)止振，止振時(shí)間僅需15秒。該裝置使用傳感器探測(cè)強(qiáng)風(fēng)時(shí)建筑物的搖晃程度，通過計(jì)算機(jī)控制重約150噸的“大鐵塊”搖擺，以抑制建筑物由于強(qiáng)風(fēng)引起的搖晃。