一种适用于风机塔架的齿轮齿条型调谐质量阻尼惯容器制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于风机塔架的齿轮齿条型调谐质量阻尼惯容器，涉及风电领域，其包括质量块、刚性弹簧、惯容元件、电涡流阻尼装置、轨道、支架；轨道与支架连接；质量块能够沿轨道运动；刚性弹簧分别与支架以及质量块连接并对质量块沿轨道的运动提供弹力；惯容元件分别与质量块以及支架连接并通过齿轮组件带动飞轮旋转提升调谐质量系统的可调整惯性范围；电涡流阻尼装置分别与质量块以及支架连接并对质量块沿轨道的运动提供阻尼力。本发明专利技术在基本不改变结构物理质量的前提下实现对系统惯性特征的调整与优化，在风机塔架狭小空间内降低调谐质量减振装置需要的形成安装空间并提升阻尼器对于结构低阶振动模态的控制能力，保证结构稳定性和可靠性。证结构稳定性和可靠性。证结构稳定性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于风机塔架的齿轮齿条型调谐质量阻尼惯容器


[0001]本专利技术涉及风电领域，尤其涉及一种适用于风机塔架的齿轮齿条型调谐质量阻尼惯容器。

技术介绍

[0002]调谐质量阻尼器(TMD)是一种装入结构内用以减少结构在外部激励作用下结构振动的装置，其通常由质量块、弹簧以及阻尼组成，经设计当阻尼器固有频率与受控结构固有频率达到一致时，将对结构振动起到一定的抑制作用。
[0003]现有技术中的风机塔筒作为风力发电机的重要结构构件之一，，其高耸、细长的结构特征使得环境荷载对塔筒的作用更加显著，通过对风机塔筒安装调谐质量阻尼器可有效控制塔筒结构的振动水平。然而，风力发电机内部空间非常有限，且塔筒的一阶固有频率通常相对较低，根据固有频率计算公式若需对低阶振型进行控制将对质量块的总重及运动行程具有较高要求，故传统的调谐质量阻尼器受体积、布放空间等影响将不再适用于风机塔筒的振动控制，尤其是对于浮式风机而言，过大的调谐质量将使得风机系统重心上移，影响浮式风机的稳性。

技术实现思路

[0004]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是在基本不改变结构物理质量的前提下惯性特征的调整与优化，降低调谐质量减振装置需要的形成空间，进而提升阻尼器对于结构低阶振动模态的控制能力，保证结构稳定性和可靠性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种适用于风机塔架的齿轮齿条型调谐质量阻尼惯容器，包括质量块、刚性弹簧、惯容元件、电涡流阻尼装置、轨道、支架；
[0006]所述轨道与所述支架连接；
[0007]所述质量块能够沿所述轨道运动；
[0008]所述刚性弹簧分别与所述支架以及所述质量块连接，所述刚性弹簧适于对所述质量块沿所述轨道的运动提供弹力；
[0009]所述惯容元件分别与所述质量块以及所述支架连接，所述惯容元件通过齿轮组件带动飞轮旋转提升调谐质量系统的可调整惯性范围；
[0010]所述电涡流阻尼装置分别与所述质量块以及所述支架连接，所述电涡流阻尼装置适于对所述质量块沿所述轨道的运动提供阻尼力。
[0011]在本专利技术的一些实施方式中，所述质量块为若干个钢制质量片堆叠而成，所述各质量片之间通过角隅位置的螺钉紧固不发生相对运动，质量块下层钢片垂直于轨道方向的边长减小，并在侧面安装有若干滑轮；所述滑轮与轨道连接，可在轨道内进行相对运动；所述轨道上表面光滑，轨道两端连接支架；所述支架用于与风机塔架塔壁和平台结构连接。
[0012]在本专利技术的一些实施方式中，所述刚性弹簧包括若干个刚度相等的弹簧组成，所述弹簧两端设置钢丝绳，所述钢丝绳一端与质量块连接，通过定滑轮经质量块下方与支架
连接，弹簧段在质量块下方面内平行布置；所述定滑轮与支架连接。
[0013]在本专利技术的一些实施方式中，所述惯容元件包括第一直齿轮、第二直齿轮、齿条以及飞轮，所述齿条固定安装在质量块顶层质量片上表面，齿条平行于轨道方向两侧对称安装，并分别与第一直齿轮啮合；所述第一直齿轮中心轴与支架连接，第一直齿轮与第二直齿轮同轴固定；所述第二直齿轮与第三直齿轮啮合；所述第三直齿轮与第二直齿轮共面，中心轴与支架连接，第三直齿轮外侧通过螺钉与飞轮紧固连接。
[0014]在本专利技术的一些实施方式中，所述电涡流装置包括磁钢和阻尼板，所述磁钢通过隔磁钢板安装在隔磁钢板的中心位置处，所述隔磁钢板与质量块顶层质量片固定连接，所述阻尼板为金属板，所述阻尼板下表面与磁钢间具有间隙，所示阻尼板与支架两端固定。
[0015]在本专利技术的一些实施方式中，所述弹簧的数量大于或等于1，所述弹簧布置方向与质量块运动方向平行。
[0016]在本专利技术的一些实施方式中，所述支架左右两侧设置有限位装置，以防止与质量块发生碰撞。
[0017]在本专利技术的一些实施方式中，所述惯容元件于轨道方向两侧对称设置。
[0018]在本专利技术的一些实施方式中，所述限位装置材料为橡胶。
[0019]在本专利技术的一些实施方式中，所述阻尼板为具有导电性合金板。
[0020]本专利技术提供的一种适用于风机塔架的齿轮齿条型调谐质量阻尼惯容器与现有技术相比，具有如下突出的实质性特点和显著进步：
[0021]1、该调谐质量阻尼惯容器可适用于风机塔架的齿轮齿条型调谐质量阻尼惯容器充分考虑了风机内部狭小空间和传统调谐质量阻尼器的布置，所设置的惯容元件提升了调谐质量减振装置的质量可调范围，在不提升阻尼器总体质量的基础上，获得更大的惯性力和更短的质量运动行程，同时在受控结构在外激励下发生运动时，对于惯性力的影响较小，提升了减振器的稳定性。
[0022]2、该调谐质量阻尼惯容器可适用于风机塔架的齿轮齿条型调谐质量阻尼器通过定滑轮，将各刚性弹簧沿质量块底部布置，使得惯容器整体结构更为紧凑，质量块下方滚轮的内嵌式设计进一步降低了惯容器的整体体积，减少了工作空间的使用面积，提升风机塔筒内部空间的利用率。
[0023]以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。
附图说明
[0024]图1是本专利技术实施例中一种适用于风机塔架的齿轮齿条型调谐质量阻尼惯容器的立体结构示意图；
[0025]图2是本专利技术实施例中质量块和弹簧立体结构示意图；
[0026]图3是本专利技术实施例中惯容元件的立体结构示意图；
[0027]图4是本专利技术实施例中支架的立体结构示意图；
[0028]图5是本专利技术实施例中电涡流装置的立体结构示意图；
[0029]图6是本专利技术实施例的数学模型示意图。
[0030]附图标记：
[0031]1、质量块；2、垂向支架；3、刚性弹簧；4、飞轮；5、定滑轮；6、滑轮；7、轨道；8、磁钢；9、隔磁钢板；10、托承结构；11、滑轮固定器；12、弹簧首段钢丝绳；13、弹簧末端钢丝绳；14、齿条；15、第一直齿轮；16、第二直齿轮；17、第三直齿轮；18、第一转轴；19、第二转轴；20、横向支架；21、阻尼板。
具体实施方式
[0032]以下参考说明书附图介绍本专利技术的多个优选实施例，使其
技术实现思路
更加清楚和便于理解。本专利技术可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本专利技术的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
[0033]在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本专利技术并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
[0034]在现有技术中，调谐质量阻尼器(TMD)是一种装入结构内用以减少结构在外部激励作用下结构振动的装置，其通常由质量块、弹簧以及阻尼组成，经设计当阻尼器固有频率与受控结构固有频率达到一致时，将对结构振动起到一定的抑制作用。近年来，许多学者提出在调谐质量阻尼器的基础上加入惯容元件，构成调谐质量阻尼惯容器(TMDI)，这样可以更灵活有效地实现改变结构惯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于风机塔架的齿轮齿条型调谐质量阻尼惯容器，其特征在于，包括质量块、刚性弹簧、惯容元件、电涡流阻尼装置、轨道、支架；所述轨道与所述支架连接；所述质量块能够沿所述轨道运动；所述刚性弹簧分别与所述支架以及所述质量块连接，所述刚性弹簧适于对所述质量块沿所述轨道的运动提供弹力；所述惯容元件分别与所述质量块以及所述支架连接，所述惯容元件通过齿轮组件带动飞轮旋转提升调谐质量系统的可调整惯性范围；所述电涡流阻尼装置分别与所述质量块以及所述支架连接，所述电涡流阻尼装置适于对所述质量块沿所述轨道的运动提供阻尼力。2.如权利要求1所述的适用于风机塔架的齿轮齿条型调谐质量阻尼惯容器，其特征在于，所述质量块为若干个钢制质量片堆叠而成，所述各质量片之间通过角隅位置的螺钉紧固不发生相对运动，质量块下层钢片垂直于轨道方向的边长减小，并在侧面安装有若干滑轮；所述滑轮与轨道连接，可在轨道内进行相对运动；所述轨道上表面光滑，轨道两端连接支架；所述支架用于与风机塔架塔壁和平台结构连接。3.如权利要求1所述的适用于风机塔架的齿轮齿条型调谐质量阻尼惯容器，其特征在于，所述刚性弹簧包括若干个刚度相等的弹簧组成，所述弹簧两端设置钢丝绳，所述钢丝绳一端与质量块连接，通过定滑轮经质量块下方与支架连接，弹簧段在质量块下方面内平行布置；所述定滑轮与支架连接。4.如权利要求1所述的适用于风机塔架的齿轮齿条型调谐质量阻尼惯容器，其特征在于，所述惯容元件包括第...

【专利技术属性】
技术研发人员：温斌荣，张航，田新亮，彭志科，崔国红，魏国林，宁晓龙，白龙，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：