激振装置、激振装置的设计参数确定方法及减振装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种激振装置、激振装置的设计参数确定方法及减振装置，涉及激振减振技术领域，包括：容器、质量块、弹簧组、激振器和控制器，容器内部存储有阻尼液，质量块浸没在阻尼液内，质量块的内部设有至少一个管路，弹簧组包括至少一根弹簧，每根弹簧一端均与容器连接、另一端均与质量块连接，激振器与质量块连接，控制器被配置为：控制器用于控制激振器驱动质量块在阻尼液内上下移动，使容器和待激振结构以预设激振目标振动。本发明专利技术将质量块浸没在阻尼液内，在质量块的内部设置至少一个管路，引入浮体浮力和液体附加惯容质量，平衡质量块自重并提供阻尼，实现超低频激振功能的同时克服弹簧静力伸长量和用量均过大的问题。时克服弹簧静力伸长量和用量均过大的问题。时克服弹簧静力伸长量和用量均过大的问题。

【技术实现步骤摘要】
激振装置、激振装置的设计参数确定方法及减振装置


[0001]本专利技术涉及激振减振
，特别涉及一种激振装置、激振装置的设计参数确定方法及减振装置。

技术介绍

[0002]随着建筑材料学科与现代施工技术的进步，现在及未来的桥梁向着更细长、更高、更轻柔、更美观的方向发展，出现了若干千米级超大跨度的桥梁。桥梁跨度的增加导致了桥梁结构轻柔纤细、阻尼小、自振频率低的特点越来越明显，在脉动风、人、车辆和地震等荷载作用下，易发生各种形式的振动。这些振动不仅会引起人员不适、结构摇晃、结构疲劳等问题，甚至会对桥梁的安全造成了极大的影响并造成恶劣的社会负面影响，如2020年陆续出现的鹦鹉洲长江大桥和虎门大桥涡激振动现象，振动频率均低于0.4Hz，已经属于超低频振动的范畴。
[0003]目前国内外适用于大跨度桥梁超低频激振的专用激振装备很少，大多桥梁激振装备存在工作频率范围窄、激励不可控等缺陷，而大型激励装备存在结构复杂、设备笨重、成本昂贵等缺点，在低频(<0.5Hz)状态下很难得到足够大的激振力，很难直接应用于实际桥梁安全诊断，无法为其减振措施设计提供可靠的依据。
[0004]调谐质量阻尼器(TMD)主要包括弹簧、质量、阻尼三大构件，对于结构振动有非常明显的抑制作用。但常规TMD用于超低频减振时，难以处理弹簧的低刚度和平衡质量块重力的矛盾。若直接纯依靠弹簧弹性力平衡质量块重力，则其弹簧的静力伸长量为：
[0005][0006]公式中，δ为弹簧静力伸长量(单位为m)，m为质量块质量(单位为kg)，k为弹簧刚度(单位为N/m)，g为重力加速度(单位：m/s2)，f为阻尼器频率(单位为Hz)。从上述公式可以看出，弹簧的静力伸长量δ与频率f的平方成反比，随着频率的降低，弹簧静力伸长量会迅速增大，TMD所占空间也会迅速增大，而为达到如此大的伸长量，同时保证弹簧钢丝应力满足设计规范要求，弹簧钢丝的直径和总长也会迅速增大，从而导致其质量迅速增大。计算可知，常规TMD达到0.3Hz和0.1Hz所需弹簧伸长量分别为2.76m和24.82m，在活动质量自重不变的前提下，频率越小，弹簧的刚度越小，为了抵抗自重，只能通过大变形量来实现，而对于实际的桥梁结构而言，其主梁允许TMD的净空位置约在2～3m以内。此外，由于弹簧静伸长量大，其弹簧初始应力大，导致弹簧用钢量剧增，如0.2Hz设计主频TMD弹簧用量达到质量块的50％。因此，对于超低频TMD而言，按照常规方案，弹簧静力伸长量和用量均过大，弹簧无法设计。

技术实现思路

[0007]本专利技术实施例提供一种激振装置、激振装置的设计参数确定方法及减振装置，以解决相关技术中现有激振装置为实现超低频激振弹簧静力伸长量和用量均过大的技术问
题。
[0008]第一方面，提供了一种激振装置，包括：
[0009]容器，其内部存储有阻尼液，所述容器用于与待激振结构连接；
[0010]质量块，其浸没在所述阻尼液内，所述质量块的内部设有至少一个管路；
[0011]弹簧组，其包括至少一根弹簧，每根所述弹簧一端均与所述容器连接、另一端均与所述质量块连接；
[0012]激振器，其与所述质量块连接；
[0013]控制器，其被配置为：
[0014]所述控制器用于控制激振器驱动所述质量块在所述阻尼液内上下移动，使所述容器和待激振结构以预设激振目标振动。
[0015]一些实施例中，所述激振装置还包括：
[0016]第一传感器和第二传感器，其分别设于所述容器和质量块上，所述第一传感器和第二传感器分别用于检测所述容器和质量块的振动参数，并将所述容器和质量块的振动参数发送至所述控制器。
[0017]一些实施例中，所述激振器为涡轮泵，所述涡轮泵设于所述管路内。
[0018]一些实施例中，所述激振器为伸缩缸，所述伸缩缸一端与所述容器连接、另一端与所述质量块连接。
[0019]一些实施例中，所述质量块的两侧设有限位轮。
[0020]一些实施例中，所述容器为密闭容器。
[0021]第二方面，提供了一种激振装置的设计参数确定方法，包括以下步骤：
[0022]根据待激振结构的预设激振目标确定激振器的激振力幅值F、速度幅值ν1、加速度幅值A1和激振频率f1，并根据激振器的激振力幅值F、速度幅值ν1确定激振器的最小功率P；
[0023]根据激振器的激振力幅值F确定质量块的质量m、速度幅值ν2、加速度幅值A2和振动频率f2；
[0024]根据质量块的速度幅值ν2、加速度幅值A2和允许安装高度确定弹簧组的静力变形量δ；
[0025]根据质量块内部的管路确定液体附加惯容质量Δm；
[0026]根据质量块的质量m、振动频率f2和液体附加惯容质量Δm确定弹簧组的刚度k；
[0027]根据公式质量块的质量m、弹簧组的静力变形量δ和刚度k确定质量块的体积V。
[0028]一些实施例中，所述根据质量块内部的管路确定液体附加惯容质量Δm的步骤，包括：
[0029]根据公式确定液体附加惯容质量Δm；
[0030]其中，s为管路截面面积，n为管路的数量，l为每个管路的长度，S为容器的截面面积，ρ为阻尼液的密度。
[0031]一些实施例中，所述根据公式质量块的质量m、弹簧组的静力变形量δ和刚度k确定质量块的体积V的步骤，包括：
[0032]根据公式m
·
g＝ρ
·
g
·
V+k
·
δ确定质量块的体积V。
[0033]第三方面，提供了一种减振装置，包括前述的激振装置。
[0034]本专利技术提供的技术方案带来的有益效果包括：
[0035]本专利技术实施例提供了一种激振装置、激振装置的设计参数确定方法及减振装置，所述激振装置将质量块浸没在阻尼液内，并在质量块的内部设置至少一个管路，引入浮体浮力和液体附加惯容质量，平衡质量块自重并提供阻尼，实现超低频激振功能的同时克服弹簧静力伸长量和用量均过大的问题。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1为本专利技术实施例提供的一种激振装置的一个结构示意图；
[0038]图2为本专利技术实施例提供的另一个结构示意图；
[0039]图3为本专利技术实施例提供的又一个结构示意图；
[0040]图4为本专利技术实施例提供的再一个结构示意图；
[0041]图5为本专利技术实施例提供的质量块的一个截面示意图；
[0042]图6为本专利技术实施例提供的质量块的另一个截面示意图；
[0043]图7为本专利技术实施例提供的质量块的又一个截面示意图；
[0044]图8为本专利技术实施例提供的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激振装置，其特征在于，包括：容器(1)，其内部存储有阻尼液(7)，所述容器(1)用于与待激振结构连接；质量块(2)，其浸没在所述阻尼液(7)内，所述质量块(2)的内部设有至少一个管路(21)；弹簧组(3)，其包括至少一根弹簧，每根所述弹簧一端均与所述容器(1)连接、另一端均与所述质量块(2)连接；激振器(4)，其与所述质量块(2)连接；控制器(5)，其被配置为：所述控制器(5)用于控制激振器(4)驱动所述质量块(2)在所述阻尼液(7)内上下移动，使所述容器(1)和待激振结构以预设激振目标振动。2.如权利要求1所述的激振装置，其特征在于，还包括：第一传感器(8)和第二传感器(9)，其分别设于所述容器(1)和质量块(2)上，所述第一传感器(8)和第二传感器(9)分别用于检测所述容器(1)和质量块(2)的振动参数，并将所述容器(1)和质量块(2)的振动参数发送至所述控制器(5)。3.如权利要求1所述的激振装置，其特征在于：所述激振器(4)为涡轮泵，所述涡轮泵设于所述管路(21)内。4.如权利要求1所述的激振装置，其特征在于：所述激振器(4)为伸缩缸，所述伸缩缸一端与所述容器(1)连接、另一端与所述质量块(2)连接。5.如权利要求1所述的激振装置，其特征在于：所述质量块(2)的两侧设有限位轮(6)。6.如权利要求1所述的激振装置，其特征在于：所述容器(1)为密闭容器。7.一种如权利要求1所述的激振装置的设计参数确定方法，其特征在于，包括以下步骤：根据待激振结构的预设激振目标确定激振器(4)的激振力幅...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴肖波，王波，荆国强，汪正兴，柴小鹏，钟继卫，马长飞，肖龙，戴青年，刘鹏飞，李亚敏，贾晓龙，董飞，
申请(专利权)人：中铁大桥科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：