本发明专利技术提供一种新型变刚度弹簧调频TMD减震装置及其调频方法，包括：底板、平滑层、两个挡板、伺服电机，平滑层固定设置在底板上表面中部；两个挡板相对于平滑层对称地分别固设在底板上表面两端；平滑层上方放置有质量块，质量块两侧分别与每个挡板连接有变刚度弹簧和阻尼单元；质量块底部安装设置有滚轮；伺服电机与变刚度弹簧传动连接，伺服电机控制变刚度弹簧的刚度调整。本发明专利技术可调节弹簧刚度实时改变装置振动频率，使装置频率和主结构频率相同而达到更好减震效果，底部设有滚轮减少运动产生摩擦阻尼；变刚度弹簧通过控制转动限位环调整装置的振动频率，实现改变TMD频率达到和主结构频率一致，适用更多工况，保证了结构良好的减振效果。的减振效果。的减振效果。
【技术实现步骤摘要】
一种新型变刚度弹簧调频TMD减震装置及其调频方法
[0001]本专利技术涉及结构减振
，具体而言，涉及一种新型变刚度弹簧调频TMD减震装置及其调频方法。
技术介绍
[0002]振动的危害在生活中普遍存在。在地震或强风等自然灾害中，桥梁和高层建筑会受到巨大的振动。如果振动的位移超过设计的极限，会导致结构发生不可逆的破坏，给人们的生命和财产安全带来严重的威胁。此外，一些机械设备，如海洋工作平台和风力发电机，也需要减少振动以提高能源利用效率，实现经济效益的最大化。
[0003]振动带来的危害主要表现在以下三个方面：
[0004]首先，它会破坏原有的结构，使其失去稳定性和安全性。
[0005]其次，振动会降低设备的工作效率，增加能源消耗，并可能导致设备的故障和损坏。
[0006]最后，振动对人体健康也有影响，如引起不适、疲劳和甚至神经系统的损伤。
[0007]因此，消除或减小不必要的振动一直是人们研究和努力的目标。这包括采取一系列措施，如结构加固与防震设计、振动控制装置的应用以及合理的振动吸收和隔振措施等，以减少振动对结构、设备和人体所造成的危害。
[0008]传统的抗振方法主要集中在优化结构设计、增强结构的强度和刚度上，但是这些方法在经济性、安全性和适应性方面存在一定的局限性。人们一直在寻找更经济、安全、适用的方法来实现振动控制。
[0009]传统的质量调谐阻尼器(TMD)由辅助质量—弹簧—阻尼筒系统构成，其中弹簧刚度唯一，无法改变TMD的固有频率。随着时间的推移，主体结构的频率会发生变化，TMD的固有频率无法保持与主体结构的频率一致，从而无法保持理想的减振效果。
[0010]有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
[0011]本专利技术的目的在于提供一种新型变刚度弹簧调频TMD减震装置，通过改变变刚度弹簧刚度能够改变TMD刚度从而实现调频，应用安装在高层建筑顶部可获得减振效果，以解决传统的TMD弹簧不能自由调频的问题。
[0012]本专利技术提供一种新型变刚度弹簧调频TMD减震装置，包括：
[0013]底板、平滑层、两个挡板、伺服电机，所述平滑层固定设置在所述底板的上表面中部；所述两个挡板相对于所述平滑层对称地分别固定设置在所述底板的上表面两端；
[0014]所述平滑层的上方放置有质量块，所述质量块的两侧分别与每个挡板之间连接有变刚度弹簧和阻尼单元；
[0015]所述质量块的底部安装设置有滚轮，所述质量块通过滚轮能够在平滑层上做直线滚动；
[0016]所述伺服电机设置在所述底板上；所述伺服电机与所述变刚度弹簧传动连接，所述伺服电机控制所述变刚度弹簧的刚度调整。
[0017]进一步地，所述变刚度弹簧包括：不锈钢外壳，所述不锈钢外壳内部依次设置有：用于限定弹簧只发生竖向拉伸的固定环、第一弹簧、第二弹簧、中部带支撑杆的连接环、第三弹簧、底部带支撑杆的连接环；所述第一弹簧与所述第二弹簧之间设置有第一转动限位环；所述中部带支撑杆的连接环与所述第三弹簧之间设置有第二转动限位环；
[0018]所述中部带支撑杆的连接环、底部带支撑杆的连接环均包括：支撑杆、连接环，所述支撑杆与所述连接环固定连接；所述支撑杆穿设于第二弹簧和第三弹簧的内径中，多个支撑杆能更好地对连接环进行导向。
[0019]支撑杆和连接环组成一个整体，弹簧固定在不锈钢外壳里面，伺服电机控制转动限位环旋转时，保证弹簧伸长压缩时不会发生偏移，提高该变刚度弹簧的稳定性。
[0020]所述第一转动限位环和第二转动限位环均设有圆孔，所述圆孔的直径＞所述支撑杆的外部轮廓尺寸；当第一转动限位环转动到中部的支撑杆所对应的位置时压缩所述第二弹簧，当第二转动限位环转动到底部的支撑杆所对应的位置时压缩所述第三弹簧。
[0021]进一步地，所述伺服电机与所述第一转动限位环转动传动连接；所述伺服电机驱动所述第一转动限位环转动控制第二弹簧的拉伸和压缩；所述伺服电机与所述第二转动限位环转动传动连接；所述伺服电机驱动所述第二转动限位环转动控制第三弹簧的拉伸和压缩。
[0022]本专利技术所述变刚度弹簧由伺服电机控制，伺服电机主要控制转动限位环转动使装置刚度改变，伺服电机通过接收控制信号，将电机转动到指定的角度位置，控制装置负责产生适当的控制信号，并将其发送给电机，控制装置通常是一个微控制器或专用的伺服驱动器，它能够接收外部指令，并将其转化为适当的控制信号发送给电机。伺服电机接收到控制信号后开始旋转转动限位环来改变刚度。
[0023]进一步地，所述质量块包括固定质量块、可调节质量块、限位螺杆，所述可调节质量块设置在所述固定质量块的上方；
[0024]所述限位螺杆穿透所述可调节质量块连接在所述固定质量块上，所述限位螺杆相对于质量块的上表面居中对称；
[0025]所述限位螺杆通过与限位螺母配合旋紧，能够将多个可调节质量块固定连接在固定质量块上方，以达成调节质量块的质量的目的。可通过限制调整可调节质量块来限制该质量块的质量。
[0026]可选地，在可调节质量块的两面对称设置一调节槽，通过调节槽的对正使可调节质量块的宽度适合于固定质量块的外径。安装时，采用限位螺母将可调节质量块固定在固定质量块的上部；在此基础上，可根据设计需求，加载不同数量的可调节质量块，实现对TMD质量的调节，进而实现对TMD频率的调整，以满足质量和刚度一起调整达到和主结构频率一致保证结构的减振效果。
[0027]本专利技术的滚轮对质量块展开支撑，并带动质量块在底板上的平滑层上滚动，降低了质量块与底板之间的摩擦力，质量块通过滚轮在底板上滚动，减少了与底板的接触面积，摩擦力降低，避免了因为惯性力减小而导致的减振效果降低。在确保与滚轮接触表面平滑，减小摩擦的情况下，底板本身的材质具有很高的强度，可以承受很大的重量，并且具有很好
的耐磨性和防锈性，从而确保了装置的使用寿命。
[0028]进一步地，所述阻尼单元包括固弹簧、活塞、缸体及阻尼器安装座。
[0029]进一步地，所述阻尼单元包括：液压粘滞阻尼器、阻尼器安装座，所述液压粘滞阻尼器连接到所述阻尼器安装座的两端。
[0030]进一步地，所述变刚度弹簧的第一弹簧、第二弹簧与第三弹簧的刚度不同。
[0031]优选地，第二弹簧和第三弹簧之间设置固定环，用来保证量弹簧在用伺服电机控制旋转转动限位环时第二弹簧和第三弹簧不会互相影响到对方，形成独立的工作结构，这样才能更好地保证刚度改变的精准。
[0032]进一步地，所述挡板上设置有固定螺栓，所述挡板通过所述固定螺栓限定在所述底板的位置，固定连接在底板上。
[0033]进一步地，所述支撑杆的个数为多个，多个所述支撑杆沿所述连接环的圆周均布设置。
[0034]本专利技术还提供一种新型变刚度弹簧调频TMD减震装置的调频方法，应用于如上述所述的新型变刚度弹簧调频TMD减震装置，当所述第一转动限位环和第二转动限位环的圆孔通过中部的支撑杆和底部的支撑杆时，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种新型变刚度弹簧调频TMD减震装置，其特征在于，包括：底板、平滑层、两个挡板、伺服电机，所述平滑层固定设置在所述底板的上表面中部；所述两个挡板相对于所述平滑层对称地分别固定设置在所述底板的上表面两端；所述平滑层的上方放置有质量块，所述质量块的两侧分别与每个挡板之间连接有变刚度弹簧和阻尼单元；所述变刚度弹簧包括：不锈钢外壳，所述不锈钢外壳内部依次设置有：用于限定弹簧只发生竖向拉伸的固定环、第一弹簧、第二弹簧、中部带支撑杆的连接环、第三弹簧、底部带支撑杆的连接环；所述第一弹簧与所述第二弹簧之间设置有第一转动限位环；所述中部带支撑杆的连接环与所述第三弹簧之间设置有第二转动限位环；所述中部带支撑杆的连接环、底部带支撑杆的连接环均包括：支撑杆、连接环，所述支撑杆与所述连接环固定连接；所述支撑杆穿设于第二弹簧和第三弹簧的内径中；所述第一转动限位环和第二转动限位环均设有圆孔，所述圆孔的直径＞所述支撑杆的外部轮廓尺寸；当第一转动限位环转动到中部的支撑杆所对应的位置时压缩所述第二弹簧，当第二转动限位环转动到底部的支撑杆所对应的位置时压缩所述第三弹簧；所述伺服电机设置在所述底板上；所述伺服电机与所述变刚度弹簧传动连接，所述伺服电机控制所述变刚度弹簧的刚度调整。2.根据权利要求1所述的新型变刚度弹簧调频TMD减震装置，其特征在于，所述伺服电机与所述第一转动限位环转动传动连接；所述伺服电机驱动所述第一转动限位环转动控制第二弹簧的拉伸和压缩；所述伺服电机与所述第二转动限位环转动传动连接；所述伺服电机驱动所述第二转动限位环转动控制第三弹簧的拉伸和压缩。3.根据权利要求1所述的新型变刚度弹簧调频TMD减震装置，其特征在于，所述质量块包括固定质量块、可调节质量块、限位螺杆，所述可调节质量块设置在所述固定质量块的上方；所述限位螺杆穿透所述可调节质量块连接在所述固定质量块上，所述限位螺杆相对于质量块的上表面居中对称；所述限位螺杆通过与限位螺母配合旋紧，能够将多个可调节质量块固定连接在固定质量块上方。4.根据权利要求1所述的新型变刚度弹簧调频TMD减震装置，其特征在于，所述质量块的底部安装设置有滚轮，所述质量块通过滚轮能够在平滑层上做...
【专利技术属性】
技术研发人员：涂建维，匡泊霏，杨晨，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。