[發(fā)明專利]一種用于高聳結(jié)構(gòu)的低頻二自由度擺式TMD振動(dòng)控制裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811227148.3
• 申請(qǐng)日: 2018-10-22
• 公開（公告）號(hào): CN109296099A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王誠(chéng)輝;張維慶;郭彪;李學(xué)旺;周名軍;彭恒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 明陽(yáng)智慧能源集團(tuán)股份公司
• 主分類號(hào): E04B1/98
• 分類號(hào): E04B1/98;E04H9/02
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 馮炳輝

本發(fā)明公開了一種用于高聳結(jié)構(gòu)的低頻二自由度擺式TMD振動(dòng)控制裝置，包括彈性支撐、二自由度擺動(dòng)齒輪箱、阻尼耗能裝置和第一、二質(zhì)量塊及第一、二擺桿，彈性支撐一端與筒身內(nèi)壁剛性連接，另一端與筒身內(nèi)壁柔性連接；二自由度擺動(dòng)齒輪箱固定在彈性支撐上，包括箱體和兩組傳動(dòng)單元，兩組傳動(dòng)單元呈上下鏡像對(duì)稱地安裝在箱體上，兩組傳動(dòng)單元均包含有一條在水平面內(nèi)具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第三擺桿，分別與第一、二擺桿連接，第一質(zhì)量塊有多塊疊置在第一擺桿上，第二質(zhì)量塊有多塊疊置安裝在第二擺桿上，阻尼耗能裝置有多個(gè)圓周均布在筒身內(nèi)壁上，并分別與第一擺桿連接。本發(fā)明可以對(duì)高聳結(jié)構(gòu)的低頻振動(dòng)進(jìn)行控制，以滿足高聳結(jié)構(gòu)的安全與功能需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高聳結(jié)構(gòu)(風(fēng)力發(fā)電塔、電視塔、高層建筑等)及振動(dòng)控制的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種用于高聳結(jié)構(gòu)的低頻二自由度擺式TMD振動(dòng)控制裝置。

背景技術(shù)

高聳結(jié)構(gòu)在風(fēng)力發(fā)電、廣播電視塔、通訊、氣象等眾多領(lǐng)域均有應(yīng)用。高聳結(jié)構(gòu)是一種高度與橫向尺寸之比較大的高柔結(jié)構(gòu)物，對(duì)風(fēng)振與地震作用動(dòng)態(tài)響應(yīng)大。風(fēng)力機(jī)組超限的振動(dòng)位移與加速度會(huì)損失發(fā)電量，甚至影響到機(jī)組的正常運(yùn)行。高層建筑、有觀光需求的廣播電視塔等，需限制振動(dòng)加速度以滿足人身舒適感。高聳結(jié)構(gòu)現(xiàn)有控制技術(shù)可分為主動(dòng)控制、被動(dòng)控制及半主動(dòng)控制三大類。

主動(dòng)控制需要外加能源，并需檢測(cè)振動(dòng)結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，通過工控計(jì)算機(jī)輸出最優(yōu)控制力到振動(dòng)物體。理論上主動(dòng)控制對(duì)不同風(fēng)載振動(dòng)有較好的減振加阻效果，但該類控制裝置存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高、響應(yīng)延時(shí)、可靠性差的缺點(diǎn)。

被動(dòng)控制不需外加能源，結(jié)構(gòu)振動(dòng)帶動(dòng)控制裝置運(yùn)動(dòng)，通過控制裝置的慣性力抑制被控結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。按質(zhì)量體的物體形態(tài)可以分為調(diào)頻質(zhì)量阻尼器、調(diào)頻液體阻尼器兩大類。調(diào)頻質(zhì)量阻尼器一般指彈簧質(zhì)量塊模型(TMD)，其實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單，減振效果明顯，但存在調(diào)頻單一、運(yùn)動(dòng)空間大等問題，一般適合于0.5Hz以上的振動(dòng)加阻，調(diào)頻頻率低于0.5Hz時(shí)存在大摩擦阻尼問題。單擺形式的阻尼裝置也可歸類到調(diào)頻質(zhì)量阻尼器，單擺雖沒有大摩擦阻尼問題，但仍存在調(diào)頻單一，運(yùn)動(dòng)空間大的問題。單擺一般適合于0.7Hz以下振動(dòng)加阻，調(diào)頻頻率高擺長(zhǎng)短質(zhì)量塊安裝受限。調(diào)頻液體阻尼器相比于調(diào)頻質(zhì)量阻尼器，反應(yīng)靈敏，無摩阻問題，但結(jié)構(gòu)體積大占用空間多、液體存在泄露與結(jié)冰等風(fēng)險(xiǎn)。

半主動(dòng)控制基本是被動(dòng)控制，但控制過程中，由外加的能源調(diào)整控制機(jī)構(gòu)的參數(shù)，從而調(diào)節(jié)控制力的輸出。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種用于高聳結(jié)構(gòu)的低頻二自由度擺式TMD振動(dòng)控制裝置，可以對(duì)高聳結(jié)構(gòu)的低頻振動(dòng)進(jìn)行控制，以滿足高聳結(jié)構(gòu)的安全與功能需求。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為：一種用于高聳結(jié)構(gòu)的低頻二自由度擺式TMD振動(dòng)控制裝置，包括有彈性支撐、第一質(zhì)量塊、第一擺桿、二自由度擺動(dòng)齒輪箱、第二擺桿、第二質(zhì)量塊以及阻尼耗能裝置，所述彈性支撐的一端與高聳結(jié)構(gòu)的筒身內(nèi)壁剛性連接，其另一端與高聳結(jié)構(gòu)的筒身內(nèi)壁柔性連接，所述二自由度擺動(dòng)齒輪箱固定在彈性支撐上，該二自由度擺動(dòng)齒輪箱包括有箱體和兩組傳動(dòng)單元，所述兩組傳動(dòng)單元呈上下鏡像對(duì)稱地安裝在箱體上，它們之間通過各自兩側(cè)的直齒輪相互嚙合進(jìn)行力傳遞，實(shí)現(xiàn)兩組傳動(dòng)單元的同步運(yùn)動(dòng)，每組傳動(dòng)單元均包含有一條第三擺桿，且所述第三擺桿在水平面內(nèi)具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，所述第一擺桿和第二擺桿分別與兩組傳動(dòng)單元的第三擺桿通過螺栓進(jìn)行連接，且所述第一擺桿位于第二擺桿上方，所述第一質(zhì)量塊有多塊疊置安裝在第一擺桿上，并采用上、下夾板進(jìn)行夾緊，所述第二質(zhì)量塊有多塊疊置安裝在第二擺桿上，并采用上、下夾板進(jìn)行夾緊，所述阻尼耗能裝置有多個(gè)圓周均布在高聳結(jié)構(gòu)的筒身內(nèi)壁上，并分別與第一擺桿連接，用于消耗質(zhì)量塊的一部分動(dòng)能。