本发明专利技术属于结构振动控制技术领域，具体涉及一种调谐质量阻尼器频率调节装置及其实现方法，包括调谐质量阻尼器的底板、底板上方的质量块，所述底板和质量块通过弹性元件连接，还包括安装在调谐质量阻尼器质量块与底板之间的直线-旋转运动转换装置，所述的直线-旋转运动转换装置包括采用齿条和齿轮传动机构或滚珠丝杠传动机构，所述的直线-旋转运动转换装置将质量块相对于底板的直线往复运动转化为转轴的旋转运动，所述飞轮固定安装在直线-旋转运动转换装置的转轴上，且包括利用所述调谐质量阻尼器频率调节装置实现频率调节的方法。本发明专利技术能够精确设定频率调节数值，调节连续、精确，且调节范围大。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于结构振动控制
，具体设及一种调谐质量阻尼器频率调节装置 及其实现方法。
技术介绍
±木工程结构的振动控制技术，根据结构的振动特点，可W分为两大类：一类是适 于安装直接耗能减振装置的结构，如斜拉索、建筑结构层间位移控制；另一类工程结构，如 大跨度桥梁，在其结构内部难W找到相对位移较大的位置，而直接耗能减振装置一般需要 安装在具有一定空间的结构内部，W便耗能减振装置具有一定的相对位移来减振，且阻尼 器的相对位移越大，减振效果越好，此时通过增加结构阻尼减小结构振动，往往只能采用吸 能减振的措施。 调谐质量阻尼器（TunedMassDamper,简称TMD)安装在建筑结构上，利用共振原 理，将主体结构的振动能量吸收转移到控制装置上，从而减小建筑结构的风振和地震反应， 是结构振动吸能减振技术中一种常见而重要的形式。计算分析和实践证明，调谐质量阻尼 器的固有频率和主体结构的固有频率接近，是保证主体结构的振动能量被转移到调谐质量 阻尼器的前提条件。否则减振效果差。甚至加剧主体结构的振动。 调谐质量阻尼器（TMD)主要由质量块、调谐频率的弹性元件和耗散结构振动能量 的阻尼元件=大组件构成。弹性元件主要有弹黃、摆或悬臂梁等，采用弹黃作为弹性元件的 优势是刚度比较容易设计与调整，且所需空间小，特别适合竖向调谐质量阻尼器采用；摆式 需要较大的空间，难W直接安装在结构内部；悬臂梁式所需空间适当，且具备自导向功能， 但悬臂梁固定端存在应力集中，在调谐质量阻尼器长期工作中，易发生疲劳损伤：一方面， 调谐质量阻尼器采用的弹性元件一般存在一定的刚度退化现象，会导致调谐质量阻尼器的 频率发生变化；另一方面，结构长期服役过程中，由于功能发生变化，例如质量变化和刚度 退化等因素，结构的固有频率也有可能发生改变，此时调谐质量阻尼器将无法保证设计初 期的精确调谐状态下的减振效果。此外，结构施工过程中的振动控制，如大跨度斜拉桥悬臂 施工阶段的风致振动控制，由于其频率不断发生变化，也需要对调谐质量阻尼器的频率进 行较大范围的连续调节。因此，成熟可靠的调谐质量阻尼器频率调节技术与方法是调谐质 量阻尼器高效率工作的重要保证。 阳0化]现有的较为广泛的频率调节方法主要是通过增减质量实现，选用不同的质量块W达到频率调节的目的。专利号为201320560965. 7的中国专利公开了一种摆式调谐质量阻 尼器的频率调节装置，通过改变弹黃的布置方式改变调谐质量阻尼器的刚度实现调节质量 阻尼器，主要是将调频弹黃水平设置在摆式调谐质量阻尼器的质量块与主体结构之间，且 调频弹黃对称布置在质量块两侧或者均匀分布在质量块四周，该结构能够实现在施工现场 调节摆式质量阻尼器的固有频率。W上两种方法均难W实现调谐质量阻尼器频率的连续、 精确调节。申请号为201510060672. 6的中国专利公开了一种"超低频摆式调谐质量阻尼器 及其实现方法"，但该方法通过永磁体作用力改变调谐质量阻尼器系统的回复力，继而改变 调谐质量阻尼器的频率，仅适用于摆式调谐质量阻尼器。因此，调谐质量阻尼器频率的现有 调节方法均存在一定的不足，非常有必要研发一种调谐质量阻尼器频率可W大范围连续调 节的高效方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述存在的问题，提供一种能够连续、精确的调节调谐质量 阻尼器频率的调谐质量阻尼器频率调节装置W及其实现方法。 本专利技术调谐质量阻尼器频率调节装置所采取的技术方案是：一种调谐质量阻尼 器频率调节装置，包括调谐质量阻尼器的底板、底板上方的质量块，所述底板和质量块通过 弹性元件连接，所述调谐质量阻尼器频率调节装置还包括设置于底板和质量块之间的直 线-旋转运动转换装置，所述的直线-旋转运动转换装置包括转轴和飞轮，所述的直线-旋 转运动转换装置将质量块相对于底板的直线往复运动转化为转轴的旋转运动，所述飞轮固 定安装在直线-旋转运动转换装置的转轴上。 所述直线-旋转运动转换装置为齿条齿轮传动机构，所述齿轮齿条传动机构包括 通过轴承设置在底板上的转轴、固定在质量块上并与转轴垂直对应的齿条和固定设置在转 轴上的齿轮，所述的齿轮与齿条匹配晒合，所述的飞轮固定设置在转轴端部。 所述直线-旋转运动转换装置为滚珠丝杠传动机构，所述质量块上设置有与质量 块运动方向平行的通孔，所述的滚珠丝杠传动机构的转轴为丝杠，所述滚珠丝杠传动机构 还包括固定安装在质量块的通孔内的丝杠螺母，所述的丝杠匹配设置在丝杠螺母内并贯穿 质量块的通孔，所述的底板上固定安装有与丝杠对应的支座轴承，所述丝杠与支座轴承内 圈固定连接，在所述的丝杠上固定安装有飞轮。 所述弹性元件为螺旋压黃。 本专利技术调谐质量阻尼器频率调节装置的实现方法的技术方案：一种权利要求1所 述的调谐质量阻尼器频率调节装置的实现方法，包括： (1)测试得到调谐质量阻尼器（TMD)的实际振动频率/r、ii). , 似计算TMD目标设计频率/TMDgt^与实际测试频率之间的比值 。Ztmd^ 乂二'^^- 一般A需满足〇 <A< 1; /tmd实测， (3)选择直线-旋转运动转换装置，初步确定直线-旋转运动转换装置的转化系数 n； 阳〇1引 （4)计算飞轮转动惯量设计值J 一I]'"?。其中HiTMD表示TMD的运动质 巧\人 J， 量； 斗_ J 妨根据转轴半径R1，初选飞轮外径R2,计算得到飞轮厚度胃 A Q 本专利技术的有益效果是： 1、通过本专利技术的直线-旋转运动转换装置连接的飞轮增加的调谐质量阻尼器的 等效质量m。远远大于相同的普通的直接安装在调谐质量阻尼器的质量块m，飞轮的等效质 量与实际质量的关系如下且可W得到：当选取较大的直线-旋转运动转化 系数W及较大的飞轮半径时，调谐质量阻尼器的频率调节效率将大大提高。 2、本专利技术的频率调节方法可W做到精确的定量设计，设定目标设计频率，然后利 用实现调节频率的方法和步骤计算得到飞轮的厚度尺寸，运样可W精确的调节调谐质量阻 尼器的频率，且具有较大的频率调节范围。 3、本专利技术结构简单，通过设置于质量块和底板之间的齿轮齿条传动机构或者滚珠 丝杠传动机构，利用调谐阻尼器频率调节方法计算飞轮的厚度，将此飞轮安装于频率调节 机构的转轴上，运样可W达到设计时所要达到的频率调节目标，从而实现精确调节调谐质 量阻尼器的频率。【附图说明】 图1为本专利技术频率调节装置的调谐质量阻尼器的结构示意图； 图2为本专利技术调谐质量阻尼器频率调节装置的实施例一的结构示意图； 图3为图2的主视结构示意图； 图4为本专利技术调谐质量阻尼器频率调节装置的实施例二的主视结构示意图； 图5为图4的仰视结构示意图。 图中：1-质量块，2-螺旋压黃，3-粘滞阻尼器、4-频率调节装置，5-底板，6-齿条， 7-螺母，8-飞轮，9-支座轴承，10-转轴、11-丝杠，12-齿轮，13-丝杠螺母，14-锁固螺帽， 15-支座轴承。【具体实施方式】 本专利技术调谐质量阻尼器频率调节装置的实施例一，如图1~3所示，包括调谐质量 阻尼器的质量块1、螺旋压黃2、粘滞阻尼器3、底板5和频率调节装置4,频率调节装置4包 括一套齿条6、齿轮12、一个飞轮8、一对支座轴承9和一根转轴10，质量块1设置有上下方 向的通孔，齿条6的上部穿过质量本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种调谐质量阻尼器频率调节装置，包括调谐质量阻尼器的底板、底板上方的质量块，所述底板和质量块通过弹性元件连接，其特征在于：所述调谐质量阻尼器频率调节装置还包括设置于底板和质量块之间的直线‑旋转运动转换装置，所述的直线‑旋转运动转换装置包括转轴和飞轮，所述的直线‑旋转运动转换装置将质量块相对于底板的直线往复运动转化为转轴的旋转运动，所述飞轮固定安装在直线‑旋转运动转换装置的转轴上。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：汪志昊，许艳伟，赵顺波，霍洪媛，范宏宇，皇幼坤，陈银，徐凯，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：河南;41
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