一种双惯容并联式四阶减振结构制造技术

本发明专利技术公开了一种双惯容并联式四阶减振结构，包括两级二阶减振结构，所述两级二阶减振结构分为第一级二阶减振结构和第二级二阶减振结构；第一级二阶减振结构与第二级二阶减振结构均包括弹簧、惯容、阻尼，且均为“弹簧‑阻尼‑惯容”的串联或串并联集成形式；所述第一级二阶减振结构的上下端点分别与第二级二阶减振结构的上下端点连接，形成双惯容并联式四阶减振结构。本发明专利技术能够有效提升了风机系统的阻尼比与减振效果。

【技术实现步骤摘要】
一种双惯容并联式四阶减振结构
本专利技术属于海上风机减振
，特别是一种双惯容并联式四阶减振结构。
技术介绍
随着海上风力发电机单机功率逐渐增加，机舱、叶轮、漂浮平台质量以及塔筒高度不断增加。由于采用柔性材料的塔筒在高度较高情况下可极大减轻塔筒重量，降低塔筒生产成本，提升风机的经济适用性，所以柔性塔筒被广泛应用于大型海上风力发电机。然而，柔性塔筒本身的材料特性决定了海上风机在外部风浪载荷条件下，塔筒振幅和平台俯仰角增大，影响风力发电机组的可靠性，威胁风力发电机组的整体寿命。因此，海上风机的减振结构设计成为风电
的一个重要研究内容。目前，用于海上风机减振的装置主要是调谐质量阻尼器(Tunedmassdamper,简称TMD)，其减振原理是将质量块自身振动频率调整至风机结构振动的主要频率处，通过TMD与风机结构间的相互作用实现能量从风机结构到质量块、阻尼器的转移，从而达到减振目的。而惯容器概念的提出使机械系统与电路系统的相似理论更加完备，从而为减振结构突破传统“弹簧-阻尼”减振系统构型奠定基础，为减振机械结构的发展提供了新的思路。惯容是具有两个可自由相对运动的端点，作用于两端点的力与两端点相对加速度成正比的机械元件。基于惯容元件提出的“惯容-弹簧-阻尼”减振新结构网络，打破了经典“弹簧-阻尼”结构网络对减振性能进一步提升的制约瓶颈，使得用于风力发电机减振的机械结构不再仅仅局限于TMD装置或其相近形式。传统的TMD装置局限于弹簧、阻尼与质量块此类简单的组合形式，对于风机减振效果有较大限制，且其自身体积、质量块质量过大，从而过多占用机舱内部空间，对风机结构存在一定负担。而含有惯容器的减振装置与传统TMD装置相比具有更优的减振效果，且能有效减小减振装置线性行程，从而减小装置体积。且惯容元件自身的质量增效可使减振装置中质量块质量减小。目前，含有惯容的减振装置已成功应用于车辆悬架系统中，取得了优良的减振效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种双惯容并联式四阶减振结构，以提升了风机系统的阻尼比与减振效果。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种双惯容并联式四阶减振结构，包括两级二阶减振结构，所述两级二阶减振结构分为第一级二阶减振结构和第二级二阶减振结构；第一级二阶减振结构与第二级二阶减振结构均包括弹簧、惯容、阻尼，且均为“弹簧-阻尼-惯容”的串联或串并联集成形式；所述第一级二阶减振结构的上下端点分别与第二级二阶减振结构的上下端点连接，形成双惯容并联式四阶减振结构。本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：(1)本专利技术一种双惯容并联式四阶减振结构，依据弹簧与惯容的减振、隔振特点，叠加并联两个减振、隔振系统以抑制外部风浪载荷导致的海上风机自身结构振动，并将阻尼器加入其中，用以耗散减振结构中存储的能量。(2)通过优化双惯容并联式四阶减振结构中弹簧刚度、阻尼系数和惯容量，海上风力发电机减振评价指标中的：塔顶位移与平台俯仰性能，在外部风浪载荷下的时域响应均有所改善。附图说明图1为实施例1双惯容并联式四阶减振结构示意图。图2为实施例2双惯容并联式四阶减振结构示意图。图3为实施例3双惯容并联式四阶减振结构示意图。图4为实施例4双惯容并联式四阶减振结构示意图。图5为实施例5双惯容并联式四阶减振结构示意图。图6为实施例6双惯容并联式四阶减振结构示意图。图7为本专利技术双惯容并联四阶减振结构在风机机舱中安置示意图。图8为实施例7加入本专利技术减振结构前后的风机平台俯仰时域响应对比图。图9为实施例7加入本专利技术减振结构前后的风机塔顶位移时域响应对比图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步的介绍。本专利技术的一种双惯容并联式四阶减振结构，包括两级二阶减振结构，所述两级二阶减振结构分为第一级二阶减振结构1和第二级二阶减振结构2；第一级二阶减振结构1与第二级二阶减振结构2均为“弹簧-阻尼-惯容”的串联或串并联集成形式；所述第一级二阶减振结构1的上下端点分别与第二级二阶减振结构2的上下端点连接，形成双惯容并联式四阶减振结构。实施例1所述第一级二阶减振结构1包括：第一级弹簧k1,第一级惯容b1,第一级阻尼c1；且第一级二阶减振结构1的弹簧k1、惯容b1、阻尼c1以串联形式相连；所述第二级二阶减振结构2包括：第二级弹簧k2,第二级惯容b2,第二级阻尼c2；且所述第二级二阶减振结构2的弹簧k2与阻尼c2并联连接后与惯容b2串联相连。实施例2所述第一级二阶减振结构1包括：第一级弹簧k1,第一级惯容b1,第一级阻尼c1；且第一级二阶减振结构1的弹簧k1、惯容b1、阻尼c1以串联形式连接；所述第二级二阶减振结构2包括：第二级弹簧k2,第二级惯容b2,第二级阻尼c2；且所述第二级二阶减振结构2的弹簧k2、惯容b2、阻尼c2以串联形式连接。实施例3所述第一级二阶减振结构1包括：第一级弹簧k1,第一级惯容b1,第一级阻尼c1；且第一级二阶减振结构1的弹簧k1与阻尼c1并联连接后与惯容b1串联相连；所述第二级二阶减振结构2包括：第二级弹簧k2,第二级惯容b2,第二级阻尼c2；且第二级二阶减振结构2的弹簧k2与阻尼c2并联连接后与惯容b2串联相连。实施例4所述第一级二阶减振结构1包括：第一级弹簧k1,第一级惯容b1,第一级阻尼c1；且第一级二阶减振结构1的惯容b1与阻尼c1并联连接后与弹簧k1串联相连；所述第二级二阶减振结构2包括：第二级弹簧k2,第二级惯容b2,第二级阻尼c2；且第二级二阶减振结构2的惯容b2与阻尼c2并联连接后与弹簧k2串联相连。实施例5所述第一级二阶减振结构1包括：第一级弹簧k1,第一级惯容b1,第一级阻尼c1；且第一级二阶减振结构1的弹簧k1与阻尼c1并联连接后与惯容b1串联相连；所述第二级二阶减振结构2包括：第二级弹簧k2,第二级惯容b2,第二级阻尼c2；且第二级二阶减振结构2的惯容b2与阻尼c2并联连接后与弹簧k2串联相连。实施例6所述第一级二阶减振结构1包括：第一级弹簧k1,第一级惯容b1,第一级阻尼c1；且第一级二阶减振结构1的弹簧k1、惯容b1、阻尼c1以串联形式连接；所述第二级二阶减振结构2包括：第二级弹簧k2,第二级惯容b2,第二级阻尼c2；且第二级二阶减振结构2的惯容b2与阻尼c2并联连接后与弹簧k2串联相连。实施例7图7为海上风机机舱减振装置以及双惯容并联式四阶减振结构安置图。其中，双惯容并联式四阶减振结构平行连接风机的减振装置，风机的减振装置由弹簧ka、阻尼ca、质量块ma组成；所述弹簧ka、阻尼ca平行连接在风机机舱内壁和质量块ma之间；质量块ma构成，其中ka＝5000N/m、ca＝9000Ns/m、ma＝20000kg。本专利技术的实施例1形式的双惯容并联式四阶减振结构上端点与海上风机机舱内壁相连，下端点与海上风机内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双惯容并联式四阶减振结构，其特征在于，包括两级二阶减振结构，所述两级二阶减振结构分为第一级二阶减振结构和第二级二阶减振结构；第一级二阶减振结构与第二级二阶减振结构均包括弹簧、惯容、阻尼，且均为“弹簧-阻尼-惯容”的串联或串并联集成形式；所述第一级二阶减振结构的上下端点分别与第二级二阶减振结构的上下端点连接，形成双惯容并联式四阶减振结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种双惯容并联式四阶减振结构，其特征在于，包括两级二阶减振结构，所述两级二阶减振结构分为第一级二阶减振结构和第二级二阶减振结构；第一级二阶减振结构与第二级二阶减振结构均包括弹簧、惯容、阻尼，且均为“弹簧-阻尼-惯容”的串联或串并联集成形式；所述第一级二阶减振结构的上下端点分别与第二级二阶减振结构的上下端点连接，形成双惯容并联式四阶减振结构。


2.根据权利要求1所述的双惯容并联式四阶减振结构，其特征在于，
所述第一级二阶减振结构的弹簧、惯容、阻尼以串联形式相连；
所述第二级二阶减振结构的弹簧与阻尼并联连接后与惯容串联相连。


3.根据权利要求1所述的双惯容并联式四阶减振结构，其特征在于，
所述第一级二阶减振结构的弹簧、惯容、阻尼以串联形式连接；
所述第二级二阶减振结构的弹簧、惯容、阻尼以串联形式连接。


4.根据权利要求1所述的双惯容并联式四阶减振结构，其特征在于，
所述第一级二阶减振结构的弹簧与阻尼并联连接后与惯容串联相连；
所述第二级二阶减振结构的弹簧与阻尼并联连接后与惯容串联相连。


5.根据权利要求1所述的双惯容并联式四阶减振结构，其特征在于，
所述第一级二阶减振结构的惯容与阻尼并联连接后与弹簧串联相连；
所述第二级二阶减振结构的惯容与阻尼并联连接后与弹簧串联...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志强，赵爱港，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32