智能隔振器及其阻尼和刚度调节方法技术

本发明专利技术公开了一种智能隔振器及其阻尼和刚度调节方法，所述智能隔振器包括顶板和底板、阻尼调节机构、多个刚度调节机构、加速度传感器、信号处理器以及中央处理器；阻尼调节机构的一端与顶板连接，另一端与底板连接；多个刚度调节机构位于顶板与底板之间；加速度传感器实时检测外部激扰时的振动信息，信号处理器对振动信息进行频域分析和振级评估，在需要进行调节时由中央处理器根据预先存储的最优阻尼调节位置和最优刚度调节位置、频域分析结果和振级评估结果对阻尼调节机构和刚度调节机构进行调节。本发明专利技术可实现阻尼和刚度的同时、自主调节，改变了隔振器的有效隔振频率，拓宽了隔振频带。了隔振频带。了隔振频带。

【技术实现步骤摘要】
智能隔振器及其阻尼和刚度调节方法


[0001]本专利技术属于振动控制
，尤其涉及一种智能隔振器及其阻尼和刚度调节方法。

技术介绍

[0002]目前拥有地铁的城市愈来愈多，各发达城市的地铁线路数量也不断增加，各线路地铁在运行时产生的振动势必对地面上的建筑有所影响，因此对建筑的隔振需求亦愈来愈高。
[0003]传统隔振装置为橡胶类和金属弹簧类，通过将振源和被隔振对象隔离开来实现隔振。隔振的作用是减小振源和被隔振对象之间的动态耦合，从而减少不良振动传递给被隔振对象。金属弹簧隔振器，具有承载能力好，稳定性强，不受温度变化影响，不会老化和蠕变等特点，在隔振过程中能很好的减少振动的传递。
[0004]隔振器可将建筑与基础之间进行柔性连接，减少振动能量由基础向建筑传递，实现隔绝振动的效果。然而，实际的隔振效果与基础传来的振动频率有关，大多数情况下，地铁列车产生的振动可能存在多种变化，例如连续发车、车速变化、车厢重量变化等，导致振动源的不确定性。地铁在运行过程中产生的振动频率通常是随时间变化的过程，定参数的隔振器隔振效果仅在部分频段内较好，难以覆盖地铁运行时产生的全部频率，因此采用定参数隔振器时，无法保证全频段隔振效果。
[0005]目前可调节刚度与阻尼的隔振器无法做到实时调节功能，难以对地铁随时间变化产生的不同频率振动进行隔振。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种智能隔振器及其阻尼和刚度调节方法，以解决传统隔振器无法随着激励频率变化实时调节阻尼和刚度特性，进而无法保证全频段隔振效果的问题。
[0007]本专利技术是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种智能隔振器，设于被隔振对象及其基础之间，所述智能隔振器包括：
[0008]顶板和底板；
[0009]阻尼调节机构，其一端与所述顶板的下端面中心连接，另一端与所述底板的上端面中心连接，所述阻尼调节机构在中央处理器的阻尼调节指令下实时调节阻尼；
[0010]至少四个刚度调节机构，多个所述刚度调节机构位于所述顶板与底板之间且围绕所述阻尼调节机构均匀分布，每个所述刚度调节机构在中央处理器的刚度调节指令下实时调节刚度；
[0011]加速度传感器，用于采集被隔振对象在受到外部激扰时的振动信息；
[0012]信号处理器，用于对所述加速度传感器采集的振动信息进行频域功率谱分析，得到外部激扰的主频信息，对所述主频信息所在频率范围进行1/3倍频程振级评估，得到1/3
倍频程振级评估结果；
[0013]中央处理器，用于存储不同1/3倍频程中心频率下所述阻尼调节机构的最优阻尼调节位置以及不同1/3倍频程中心频率下每个所述刚度调节机构的最优刚度调节位置；根据所述1/3倍频程振级评估结果判断是否需要进行阻尼和刚度调节；在需要进行阻尼和刚度调节时根据不同1/3倍频程中心频率下的最优阻尼调节位置、所述信号处理器发送的主频信息生成阻尼调节指令，以及根据不同1/3倍频程中心频率下的最优刚度调节位置、所述信号处理器发送的主频信息生成刚度调节指令。
[0014]进一步地，所述阻尼调节机构包括上支撑筒、阻尼缸、阻尼液、阻尼块、旋转螺杆、转动齿轮以及第一电动机；在所述阻尼缸上设有上支撑筒，所述阻尼缸内填充有阻尼液，所述阻尼块设于所述阻尼缸内且其一端通过旋转螺杆与所述转动齿轮连接；所述转动齿轮与所述第一电动机的输出齿轮啮合，且所述第一电动机和所述转动齿轮设于所述上支撑筒内；所述上支撑筒的顶端与所述顶板的下端面中心固定连接，所述阻尼缸的底端与所述底板的上端面中心连接；
[0015]所述第一电动机在所述阻尼调节指令的控制下通过转动齿轮和旋转螺杆带动阻尼块上下移动，调节阻尼块与阻尼液的接触面积来改变阻尼值，进而达到最优阻尼调节位置。
[0016]进一步地，所述上支撑筒的外径与所述阻尼缸的内径相适配，使所述上支撑筒的下部嵌入所述阻尼缸内并可相对滑动。
[0017]进一步地，所述阻尼块呈圆柱体状且其外表面设有螺旋沟槽。
[0018]进一步地，每个所述刚度调节机构包括垫块、限位筒、弹簧、固定螺杆、弹簧控制装置、闲置弹簧筒、带齿螺母、连接杆以及第二电动机；所述限位筒固定设于所述垫块的底部，且限位筒的底部与所述固定螺杆的一端固定连接，固定螺杆的另一端与所述连接杆固定连接；所述固定螺杆从上到下依次贯穿弹簧控制装置、闲置弹簧筒和带齿螺母，且与带齿螺母螺纹连接；所述弹簧控制装置与闲置弹簧筒固定连接，闲置弹簧筒与带齿螺母固定连接；
[0019]在所述弹簧控制装置上设有在弹簧控制装置上下移动过程中供弹簧穿过的通孔，所述闲置弹簧筒为中空结构且中空结构用于储存不起支撑作用的部分弹簧；所述弹簧的上端套设于所述限位筒外，其下端套设于固定螺杆外且穿过所述通孔并延伸至所述闲置弹簧筒的中空结构内；所述垫块与所述顶板固定连接，所述连接杆与所述底板固定连接；
[0020]所述第二电动机的输出齿轮与所述带齿螺母啮合，所述第二电动机在所述刚度调节指令的控制下通过带齿螺母带动弹簧控制装置、闲置弹簧筒在所述固定螺杆上移动，调节弹簧的实际工作圈数来改变刚度值，进而达到最优刚度调节位置。
[0021]优选地，所述限位筒、弹簧控制装置、闲置弹簧筒、固定螺杆以及连接杆均为同轴设置。
[0022]优选地，所述垫块为橡胶垫，所述橡胶垫可压缩且底部设有金属垫片。
[0023]进一步地，所述加速度传感器、信号处理器以及中央处理器均设于所述底板上。
[0024]优选地，所述加速度传感器的采样时间间隔为相邻振源从被隔振对象底部通过的时间间隔。
[0025]进一步地，所述智能隔振器还包括蓄电池模块，所述蓄电池模块用于在外部电源中断时给智能隔振器提供电源。
[0026]优选地，所述智能隔振器还包括与所述信号处理器通讯连接的远程监控中心。
[0027]基于同一专利技术构思，本专利技术还提供一种如上所述智能隔振器的阻尼和刚度调节方法，包括以下步骤：
[0028]获取被隔振对象在受到外部激扰时的振动信息；
[0029]对所述振动信息进行频域功率谱分析，得到外部激扰的主频信息，对所述振动信息进行1/3倍频程振级评估，得到1/3倍频程振级评估结果；
[0030]根据所述外部激扰的主频信息对应的1/3倍频程中心频率处的振级评估结果判断是否需要进行阻尼和刚度调节；
[0031]当需要进行阻尼和刚度调节时，根据外部激扰的主频信息以及预先存储的不同1/3倍频程中心频率下的最优阻尼调节位置生成阻尼调节指令，根据外部激扰的主频信息以及预先存储的不同1/3倍频程中心频率下的最优刚度调节位置生成刚度调节指令；
[0032]在所述阻尼调节指令的控制下，驱动所述阻尼调节机构的第一电动机工作，实时调节阻尼；
[0033]在所述刚度调节指令的控制下，驱动每个所述刚度调节机构的第二电动机工作，实时调节刚度。
[0034]进一步地，不同1/3倍频程中心频率下的最优阻尼调节位置和最优刚度调节位置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能隔振器，设于被隔振对象及其基础之间，其特征在于，所述智能隔振器包括：顶板和底板；阻尼调节机构，其一端与所述顶板的下端面中心连接，另一端与所述底板的上端面中心连接，所述阻尼调节机构在中央处理器的阻尼调节指令下实时调节阻尼；至少四个刚度调节机构，多个所述刚度调节机构位于所述顶板与底板之间且围绕所述阻尼调节机构均匀分布，每个所述刚度调节机构在中央处理器的刚度调节指令下实时调节刚度；加速度传感器，用于采集被隔振对象在受到外部激扰时的振动信息；信号处理器，用于对所述加速度传感器采集的振动信息进行频域功率谱分析，得到外部激扰的主频信息，对所述主频信息所在频率范围进行1/3倍频程振级评估，得到1/3倍频程振级评估结果；中央处理器，用于存储不同1/3倍频程中心频率下所述阻尼调节机构的最优阻尼调节位置以及不同1/3倍频程中心频率下每个所述刚度调节机构的最优刚度调节位置；根据所述1/3倍频程振级评估结果判断是否需要进行阻尼和刚度调节；在需要进行阻尼和刚度调节时根据不同1/3倍频程中心频率下的最优阻尼调节位置、所述信号处理器发送的主频信息生成阻尼调节指令，以及根据不同1/3倍频程中心频率下的最优刚度调节位置、所述信号处理器发送的主频信息生成刚度调节指令。2.根据权利要求1所述的智能隔振器，其特征在于：所述阻尼调节机构包括上支撑筒、阻尼缸、阻尼液、阻尼块、旋转螺杆、转动齿轮以及第一电动机；在所述阻尼缸上设有上支撑筒，所述阻尼缸内填充有阻尼液，所述阻尼块设于所述阻尼缸内且其一端通过旋转螺杆与所述转动齿轮连接；所述转动齿轮与所述第一电动机的输出齿轮啮合，且所述第一电动机和所述转动齿轮设于所述上支撑筒内；所述上支撑筒的顶端与所述顶板的下端面中心固定连接，所述阻尼缸的底端与所述底板的上端面中心连接；所述第一电动机在所述阻尼调节指令的控制下通过转动齿轮和旋转螺杆带动阻尼块上下移动，调节阻尼块与阻尼液的接触面积来改变阻尼值，进而达到最优阻尼调节位置。3.根据权利要求2所述的智能隔振器，其特征在于：所述上支撑筒的外径与所述阻尼缸的内径相适配，使所述上支撑筒的下部嵌入所述阻尼缸内并可相对滑动。4.根据权利要求2所述的智能隔振器，其特征在于：所述阻尼块呈圆柱体状且其外表面设有螺旋沟槽。5.根据权利要求1所述的智能隔振器，其特征在于：每个所述刚度调节机构包括垫块、限位筒、弹簧、固定螺杆、弹簧控制装置、闲置弹簧筒、带齿螺母、连接杆以及第二电动机；所述限位筒固定设于所述垫块的底部，且限位筒的底部与所述固定螺杆的一端固定连接，固定螺杆的另一端与所述连接杆固定连接；所述固定螺杆从上到下依次贯穿弹簧控制装置、闲置弹簧筒和带齿螺母，且与带齿螺母螺纹连接；所述弹簧控制装置与闲置弹簧筒固定连接，闲置弹簧筒与带齿螺母固定连接；在所述弹簧控制装置上设有在弹簧控制装置上下移动过程中供弹簧穿过的通孔，所述闲置弹簧筒为中空结构且中空结构用于储存不起支撑作用的部分弹簧；所述弹簧的上端套设于所述限位筒外，其下端套设于固定螺杆外且穿过所述通孔并延伸至所述闲置弹簧筒的
中空结构内；所述垫块与所述顶板固定连接，所述连接杆与所述底板固定连接；所述第二电动机的输出齿轮与所述带齿螺母啮合，所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：王力东，李子强，韩艳，李凯，何昌杰，李水生，周帅，
申请(专利权)人：中国建筑第五工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：