[發(fā)明專利]絲杠驅(qū)動(dòng)主動(dòng)液體調(diào)諧質(zhì)量阻尼器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910103400.8
• 申請日: 2019-02-01
• 公開（公告）號(hào): CN109610674A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張春巍;王昊
• 申請（專利權(quán)）人: 青島理工大學(xué)
• 主分類號(hào): E04B1/98
• 分類號(hào): E04B1/98;E04H9/02
• 代理公司: 青島發(fā)思特專利商標(biāo)代理有限公司 37212
• 代理人: 鞏同海

本發(fā)明涉及系統(tǒng)中振動(dòng)的抑制領(lǐng)域，具體而言，涉及一種絲杠驅(qū)動(dòng)主動(dòng)液體調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其包括驅(qū)動(dòng)殼體、支撐板以及主動(dòng)控制裝置，主動(dòng)控制裝置包括驅(qū)動(dòng)器、移動(dòng)質(zhì)量體、絲杠以及軸承；驅(qū)動(dòng)殼體固定在被控物體上，支撐板固定在驅(qū)動(dòng)殼體內(nèi)部，支撐板上安裝有驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器連接絲杠，絲杠另一端通過軸承固定在驅(qū)動(dòng)殼體外壁上，移動(dòng)質(zhì)量體連接在絲杠上，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)TMD/AMD對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制效果有限；被動(dòng)調(diào)諧轉(zhuǎn)動(dòng)慣量阻尼器控制適用魯棒性低、調(diào)頻技術(shù)復(fù)雜、適用范圍小；主動(dòng)不可變驅(qū)動(dòng)質(zhì)量塊的阻尼器，在結(jié)構(gòu)發(fā)生改變時(shí)有失效的風(fēng)險(xiǎn)，靈活性低的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及系統(tǒng)中振動(dòng)的抑制領(lǐng)域，具體而言，涉及一種絲杠驅(qū)動(dòng)主動(dòng)液體調(diào)諧質(zhì)量阻尼器。

背景技術(shù)

近年來，隨著高層建筑、高速公路、鐵路、橋梁、大跨度空間結(jié)構(gòu)等不斷興建，海洋平臺(tái)、宇宙空間站等結(jié)構(gòu)也發(fā)展迅速。這些工程設(shè)施、結(jié)構(gòu)在使用過程中往往會(huì)由于外部荷載的作用產(chǎn)生振動(dòng)，嚴(yán)重的產(chǎn)生搖擺，甚至破壞。

另一方面，隨著社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展，人們對(duì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性要求也不斷提高，結(jié)構(gòu)的微小振動(dòng)雖然不會(huì)導(dǎo)致失效，但會(huì)導(dǎo)致人們的不適，為了解決由結(jié)構(gòu)物振動(dòng)引起的各種問題，振動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制技術(shù)主要分為以下四個(gè)方面：主動(dòng)控制、被動(dòng)控制、半主動(dòng)控制以及混合控制。對(duì)于各種工程結(jié)構(gòu)，恰當(dāng)?shù)匕惭b振動(dòng)控制系統(tǒng)能夠有效地減輕結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)，減輕結(jié)構(gòu)的破壞或者疲勞損傷，消減結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，減小振動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)使用者造成的不利影響。

然而，大量的實(shí)踐和研究表明調(diào)諧質(zhì)量阻尼器、主動(dòng)質(zhì)量阻尼器/主動(dòng)扭矩輸出裝置(英文名Active Mass Damper/Driver，AMD)，對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制有效。但是，TMD控制裝置對(duì)結(jié)構(gòu)頻率較為敏感，且質(zhì)量塊行程有限，導(dǎo)致控制效果有限；AMD控制裝置同樣面臨控制效果范圍有限的問題，并且，現(xiàn)有的AMD裝置常見的驅(qū)動(dòng)形式有電磁驅(qū)動(dòng)、液壓伺服驅(qū)動(dòng)器等，這些驅(qū)動(dòng)形式存在反應(yīng)靈敏性有限、驅(qū)動(dòng)作用力有限且驅(qū)動(dòng)質(zhì)量單一不可變等弊端。

總之，現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制系統(tǒng)具有不可或缺的作用，但是現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制系統(tǒng)主要表現(xiàn)出以下幾方面的不足：第一，TMD對(duì)結(jié)構(gòu)頻率敏感性高，需要針對(duì)結(jié)構(gòu)自身進(jìn)行復(fù)雜的調(diào)頻，對(duì)某些復(fù)雜結(jié)構(gòu)控制效率較低，效果不佳，存在魯棒性低，可控性低，適用范圍小等缺點(diǎn)；第二，AMD控制裝置雖然控制效果有限，反應(yīng)靈敏性有限，作用力有限；第三，AMD控制裝置驅(qū)動(dòng)的質(zhì)量塊質(zhì)量固定，改變復(fù)雜，使用過程中不可調(diào)整質(zhì)量塊質(zhì)量，導(dǎo)致其控制范圍有限，靈活性低，結(jié)構(gòu)一旦發(fā)生改變，控制系統(tǒng)有可能面臨失效。

本發(fā)明就是在這樣的背景下產(chǎn)生的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種絲杠驅(qū)動(dòng)主動(dòng)液體調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)TMD/AMD對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制效果有限；被動(dòng)調(diào)諧轉(zhuǎn)動(dòng)慣量阻尼器控制適用魯棒性低、調(diào)頻技術(shù)復(fù)雜、適用范圍小；主動(dòng)不可變驅(qū)動(dòng)質(zhì)量塊的阻尼器，在結(jié)構(gòu)發(fā)生改變時(shí)有失效的風(fēng)險(xiǎn)，靈活性低的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案：

一種絲杠驅(qū)動(dòng)主動(dòng)液體調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其特征在于，包括驅(qū)動(dòng)殼體、支撐板以及主動(dòng)控制裝置，主動(dòng)控制裝置包括驅(qū)動(dòng)器、移動(dòng)質(zhì)量體、絲杠以及軸承；驅(qū)動(dòng)殼體固定在被控物體上，支撐板固定在驅(qū)動(dòng)殼體內(nèi)部，支撐板上安裝有驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器連接絲杠，絲杠另一端通過軸承固定在驅(qū)動(dòng)殼體外壁上，移動(dòng)質(zhì)量體連接在絲杠上。

被控結(jié)構(gòu)上安裝有傳感器，用于采集被控物體的振動(dòng)狀態(tài)。

驅(qū)動(dòng)器的端部同軸安裝有編碼器，用于采集驅(qū)動(dòng)器實(shí)際轉(zhuǎn)角。

移動(dòng)質(zhì)量體包括移動(dòng)箱以及底座，移動(dòng)箱固定在底座上，底座帶有與絲杠相配合的螺紋孔。

進(jìn)一步的，還包括液體輸送裝置，液體輸送裝置包括儲(chǔ)液箱、取液管、取液器以及輸液管；儲(chǔ)液箱上連接有取液管，取液管另一端連接取液器，取液器通過輸液管與移動(dòng)質(zhì)量體上的移動(dòng)箱連接。