一种伺服式竖向减振器及其应用结构和减振方法技术

本发明专利技术公开了一种伺服式竖向减振器及其应用结构和减振方法，减振器包括电机底座板、伺服电机、加速度传感器、伺服系统、牵引机构和质量块；在应用结构中，将至少一个伺服式竖向减振器安装在箱型桥梁的内部或外部；当振动面产生竖直方向的振动时，加速度传感器采集振动面的竖向振动加速度值传递至伺服系统，伺服系统根据采集信息驱动伺服电机转动，进而控制质量块相对于振动面上下运动：振动面向上加速时，质量块向下运动；振动面向下加速时，质量块向上运动。本发明专利技术通过质量块上下运动幅值实现一个振动周期内不同的能力耗散，可迅速减振，每个振动周期内能量耗散可控性强。

【技术实现步骤摘要】
一种伺服式竖向减振器及其应用结构和减振方法
本专利技术涉及减振器
，更具体的说是涉及一种由伺服式电机和质量块相结合的伺服式竖向减振器，及其应用于悬索桥、斜拉桥等大跨度桥梁箱型截面的内部、外部，控制桥梁的涡激振动和颤振。
技术介绍
我国是一个桥梁大国，近20多年建成了数以百计的世界领先的大跨度桥梁，如悬索桥、斜拉桥等都是柔性结构，容易在风荷载下产生振动。风吹过桥梁时，由于桥梁的侧面形式不同，在不同风速下容易产生涡振，甚至产生颤振，当桥梁结构阻尼较小时会产生较大振幅，许多建成的桥梁近来出现了不同程度的竖向振动，甚至带有一定量的扭转运动，振动严重时影响了桥梁的正常运行。桥梁的振动是不可避免的，如何让桥梁振动控制在安全范围内，是桥梁建设者的难题，大跨度桥梁结构大都是钢结构，其阻尼比仅仅为0.1％～0.5％，远远小于建筑结构钢结构阻尼比2％，这也是桥梁振动幅值较大的重要原因。解决桥梁振动的主要方向除了选取优化的桥梁截面，减小风产生振动，还应该提高桥梁结构阻尼，减振器或者称为阻尼器是桥梁减振的主要形式。现有的减振器或阻尼器主要包括：粘性液体调谐质量阻尼器和电涡流调谐质量阻尼器。这些减振器或阻尼器基本属于被动式阻尼和减振，减振效果不是很高，缺少主动控制性。随着自动控制技术的提高，可以采用自动控制减振和提供阻尼，因此，如何基于这样的思想设计一种能够应用于悬索桥、斜拉桥等大跨度桥梁的竖向减振器和减振方法，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种伺服式竖向减振器，旨在解决上述技术问题。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种伺服式竖向减振器，包括：电机底座板、伺服电机、加速度传感器、伺服系统、牵引机构和质量块；所述电机底板座的顶面与振动面固定连接；所述伺服电机固定在所述电机底板座的底面；所述加速度传感器的感应端固定在所述振动面上，且用于采集所述振动面的竖向振动加速度值；所述伺服系统分别与所述伺服电机和加速度传感器电性连接；所述牵引机构的输入端与所述伺服电机的动力输出轴连接，且能够将所述伺服电机的转动运动输出为竖直方向的反复直线运动；所述质量块与所述牵引机构的输出端固定连接。通过上述技术方案，本专利技术根据加速度传感器采集到的信息，通过伺服系统采集到数据并做出反馈，控制伺服电机转动，带动质量块上下运动，吸收振动面振动的能量，达到减振的作用，本专利技术提供的减振器在一个振动周期内可以吸收的能量根据质量块和上下运动的幅值确定，通过质量块上下运动幅值实现一个振动周期内不同的能力耗散，可迅速减振，每个振动周期内能量耗散可控性强。需要说明的是，本专利技术提供的伺服系统为能够采集加速度传感器的数据信息并对伺服电机作出指令反馈的系统结构，为常规的控制系统结构。如：申请日为2018.10.24，授权公告号为CN209497405U，名称为一种AGV伺服电机驱动控制系统的技术专利，其中提供了AGV伺服电机驱动控制系统，包括伺服电机、传感器、AGV接口板和上位机控制单元，与本申请的伺服系统相同，能够实现本申请的相应功能。申请日为2015.10.19，授权公告号为CN105252539B，名称为一种基于加速度传感器抑制并联平台振动控制系统及方法的专利技术专利，其中提供了三相交流伺服电机、减速器、主动杆、被动杆；三相交流伺服电机安装在固定平台上，呈等边三角形分布，三相交流伺服电机连接减速器，减速器通过转动轴连接主动杆，主动杆的另一端通过转动轴连接从动杆，从动杆的另一端通过转动轴连接动平台，动平台呈等边三角形；采用增量式编码器测试主动关节位置，采用加速度传感器检测并联平台动平台和主动杆的加速度，根据主动关节位置信息和加速度信息综合设计控制器，抑制并联平台在运动过程中的振动或点定位时的自激振动。其控制器与本申请的伺服系统相同，能够实现本申请的相应功能。申请日为2015.06.03，授权公告号为CN104973123B，名称为一种具有全向运动的运输车的专利技术专利，其中提供了相应的加速度传感器和伺服电机驱动器，能够实现本申请的相应功能。因此，关于伺服系统的具体结构为现有技术中的常规结构，并不是本专利技术的重点，在此不再赘述。需要进一步强调的是，在本专利技术中，伺服电机相对于质量块存在交替性的正负功工作；而伺服电机相对于振动面始终做负功，与振动面的输入能量相抵消，起到减振作用。优选的，在上述一种伺服式竖向减振器中，所述牵引机构为钢丝吊绳；所述钢丝吊绳的一端与所述伺服电机水平布置的动力输出轴固定连接，且缠绕在所述动力输出轴上，另一端与所述质量块固定连接。通过钢丝吊绳连接伺服电机的动力输出轴和质量块，结构稳定，连接简单方便。优选的，在上述一种伺服式竖向减振器中，所述牵引机构为连杆驱动结构。需要说明的是，本专利技术中所说的连杆驱动结构为现有的能够将转动运动转化为直线运动的常规结构。如：申请日为2013.08.08，授权公告号为CN103457403B，名称为应用于航天器的大型直线式展开驱动机构的专利技术专利，其中提供了一种能够将电机的转动运动转化为直线运动的结构。申请日为2015.09.11，授权公告号为CN105156622B，名称为一种双曲柄摇杆齿轮齿条传动装置的专利技术专利，其中提供了一种能够将电机的转动运动转化为直线运动的结构。因此，关于连杆驱动结构的具体结构为现有技术中的常规结构，也可以采用任一种能够将转动运动转化为直线运动的结构，并非本专利技术的重点，在此不再赘述。优选的，在上述一种伺服式竖向减振器中，所述伺服电机通过电机电源线与外部电源电性连接。便于安装连接。本专利技术还提供了一种伺服式竖向减振器的应用结构，将至少一个所述的伺服式竖向减振器安装在箱型桥梁的内部或外部。通过上述技术方案，本专利技术将伺服式竖向减振器用于桥梁减振领域，可应用于悬索桥、斜拉桥等大跨度桥梁箱型截面的内部、外部，控制桥梁的涡激振动和颤振，能够起到显著的减振效果。优选的，在上述一种伺服式竖向减振器的应用结构中，所述箱型桥梁为悬索桥或斜拉桥的桥梁。本专利技术提供的伺服式竖向减振器对于悬索桥、斜拉桥等大跨度桥梁有着良好的减振效果。优选的，在上述一种伺服式竖向减振器的应用结构中，当所述伺服式竖向减振器安装在所述箱型桥梁的内部时，所述电机底座板的顶面与所述箱型桥梁的内部顶面固定连接。连接结构简单方便。优选的，在上述一种伺服式竖向减振器的应用结构中，当所述伺服式竖向减振器安装在所述箱型桥梁的外部时，所述箱型桥梁的外部顶面固定有钢框架，所述电机底座板的顶面与所述钢框架的内部顶面固定连接。能够根据不同的使用需求进行安装。本专利技术还提供了一种伺服式竖向减振器的减振方法，当振动面产生竖直方向的振动时，加速度传感器采集振动面的竖向振动加速度值传递至伺服系统，伺服系统根据采集信息驱动伺服电机转动，进而控制质量块相对于振动面上下运动：振动面向上加速时，质量块向下运动；振动面向下加速时，质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种伺服式竖向减振器，其特征在于，包括：电机底座板(1)、伺服电机(2)、加速度传感器(3)、伺服系统(4)、牵引机构(5)和质量块(6)；/n所述电机底板座(1)的顶面与振动面(7)固定连接；/n所述伺服电机(2)固定在所述电机底板座(1)的底面；/n所述加速度传感器(3)的感应端固定在所述振动面(7)上，且用于采集所述振动面(7)的竖向振动加速度值；/n所述伺服系统(4)分别与所述伺服电机(2)和加速度传感器(3)电性连接；/n所述牵引机构(5)的输入端与所述伺服电机(4)的动力输出轴连接，且能够将所述伺服电机(2)的转动运动输出为竖直方向的反复直线运动；/n所述质量块(6)与所述牵引机构(5)的输出端固定连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种伺服式竖向减振器，其特征在于，包括：电机底座板(1)、伺服电机(2)、加速度传感器(3)、伺服系统(4)、牵引机构(5)和质量块(6)；
所述电机底板座(1)的顶面与振动面(7)固定连接；
所述伺服电机(2)固定在所述电机底板座(1)的底面；
所述加速度传感器(3)的感应端固定在所述振动面(7)上，且用于采集所述振动面(7)的竖向振动加速度值；
所述伺服系统(4)分别与所述伺服电机(2)和加速度传感器(3)电性连接；
所述牵引机构(5)的输入端与所述伺服电机(4)的动力输出轴连接，且能够将所述伺服电机(2)的转动运动输出为竖直方向的反复直线运动；
所述质量块(6)与所述牵引机构(5)的输出端固定连接。


2.根据权利要求1所述的一种伺服式竖向减振器，其特征在于，所述牵引机构(5)为钢丝吊绳；所述钢丝吊绳的一端与所述伺服电机(2)水平布置的动力输出轴固定连接，且缠绕在所述动力输出轴上，另一端与所述质量块(6)固定连接。


3.根据权利要求1所述的一种伺服式竖向减振器，其特征在于，所述牵引机构(5)为连杆驱动结构。


4.根据权利要求1所述的一种伺服式竖向减振器，其特征在于，所述伺服电机(2)通过电机电源线(8)与外部电源电性连接。


5.一种伺服式竖向减振器的应用结构，其特征在于，将至少一个权利要求1-4任一项所述的伺服式竖向减振器安...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚仁杰，
申请(专利权)人：中冶建筑研究总院有限公司，中国京冶工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11