[发明专利]一种惯性力激振器

说明书

技术领域

本发明涉及一种振动装置，尤其涉及一种惯性力激振器。

背景技术

准确测定土木工程结构(建筑，桥梁)的动力性能是定量分析结构动力响应、评估结构抗震抗风能力和使用性能(居住，行车等)的基础，是检验结构减振，隔振措施有效性的重要手段，还是修订结构设计规范的重要依据。现场稳态激振试验是准确获取结构动力特性(特别是阻尼比)最有效的方式，但是超高层建筑和大跨度桥梁等特大型结构，质量在万吨以上，基频在0.3Hz以下，对这些结构实施现场稳态激振试验，意义和难度都很大，我国尚无先例。

稳态激振法是通过激振器在结构单点或多点施加稳态变化的激振力，使结构处于强迫振动状态，由测量的传递函数曲线可准确测定结构动力特性。当无法在结构外建立支撑点对结构施加激振力时，通常使用固定在被测结构上的惯性力激振器，其中以旋转偏心质量激振器最为常见。旋转偏心质量激振器产生的激振力与工作频率的平方成正比，超低频工作时激振力会急剧减小，无法用于重要模态的频率在0.3Hz以下的特大型桥梁和超高层建筑结构。著名的加州理工学院地震工程研究实验室为一座60层高楼的稳态激振试验专门开发了一套质量块往复直线运动的激振装置，运动质量只有1.5吨，振幅0.305米，但设备总重量超过10吨。日本在1997年对当时世界最大跨度890米的多多罗桥进行了稳态激振试验，所用的激振器有很大改进，振幅加大到1.0米，运动质量20吨，总重量37吨，激振频率范围为0.05～1Hz，水平激振与竖向激振时，激振器的基本结构形式和驱动方式都需要改变。

发明内容

本发明旨在克服现有技术中，常见的旋转偏心质量激振器不能进行特大型结构的超低频激振，而国外超低频激振器重量过大且只能进行单一方向激振的问题，提出一种新型超低频惯性力激振器。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：所述激振器包括内部设有轨道2的支承与导向框架1，设置于支承与导向框架1内部的运动质量块3，由驱动装置和与驱动装置连接的传动装置构成的驱动系统；所述驱动系统安装于运动质量块3内部，带动运动质量块3沿轨道2往复运动。

进一步，所述驱动装置包括带减速器的驱动电机4，所述传动装置可以是齿轮齿条机构、丝杆螺母机构等各种能使转动变平动的传动装置，也可以为滚珠丝杆机构；

进一步，所述传动装置包括固定于运动质量块3内的驱动轮5，驱动轮5置于轨道2上；

进一步，所述驱动轮5为齿轮，所述轨道2为齿条；

其中，所述带减速器的驱动电机4为数控电机。

下面对本发明作进一步说明：

参见图1，在本发明的一种实施方式中，所述激振器包括内部设有轨道2的支承与导向框架1，设置于支承与导向框架1内部的运动质量块3，由驱动装置和与驱动装置连接的传动装置构成的驱动系统；所述驱动系统安装于运动质量块3内部，带动运动质量块3沿轨道2往复运动；所述驱动装置包括带减速器的驱动电机4，带减速器的驱动电机4为数控电机；所述传动装置包括固定于运动质量块3内的驱动轮5，驱动轮5置于轨道2上，其中，驱动轮5为齿轮，所述轨道2为齿条。

参见图1和图2，本发明的设计和工作原理为：

激振器包括内部设有轨道2的支承与导向框架1，设置于支承与导向框架1内部的运动质量块3，由驱动装置和与驱动装置连接的传动装置构成的驱动系统；所述驱动系统安装于运动质量块3内部，成为运动质量块3有效运动质量的一部分；所述驱动装置包括带减速器的驱动电机4；所述传动装置包括固定于运动质量块3内部的驱动轮5，驱动轮5置于轨道2上，其中，驱动轮5为齿轮，轨道2为齿条；齿轮在驱动电机4驱动下作用于齿条，沿齿条往复运动，从而带动运动质量块3沿齿条往复运动，产生激振力。

在水平激振时，支承与导向框架1固定在需要激振测试的结构上，支承与导向框架1为运动质量块3导向和承受重力，从而保证导轨2只承受和传送质量块3水平运动的惯性力，这一惯性力最终由框架1传给需要激振测试的结构。带减速器的驱动电机4为数控电机，在数字信号控制下实现激振力所需的频率、振幅和波形。