[发明专利]一种参数可调的液阻式动力吸振器

说明书

 

技术领域

本发明涉及振动控制领域的减振装置，具体涉及到一种参数可调的液阻式动力吸振器，特别适合应用于具有内部空腔的结构。

背景技术

    随着社会发展和科学技术的进步，越来越多的大型结构如高楼、桥梁等均需要考核受风载作用时的动力学性能，因此在建造这些结构之前需要对其模型进行风洞实验。另外，飞行器在研制过程中也需要进行风洞测力实验，以模拟真实飞行状态下受到的气流影响。尾撑方式是风洞模型测力实验经常采用的支撑方式，其特点是模型通过天平和尾部支杆固定在攻角机构上形成一悬臂式结构。该结构具有一阶固有频率低的特征，在进行测力实验时易与气流脉动频率相耦合，以致产生模型的剧烈振动。由于不能破坏模型表面的气动特性，无法在模型外部施加控制力，所以许多控制方式不适合在这种状态环境下使用。惟有利用模型内部的空腔结构，考虑在其内部安装振动控制器。然而测力模型的空腔尺寸通常十分有限，因此需要设计出结构紧凑的控制装置才能满足这种类型结构的振动控制。

    通常采用的调谐质量阻尼器（Tuned Mass Damper, TMD）是一种经典的被动吸振装置，由质量块、压簧和阻尼器组成。在实际应用中，TMD与受控结构相结合，演化出各种具有不同特点的结构形式，如申请号为CN200710115262.2的发明专利公布了一种“压簧刚度可调式调谐质量减振器”，该发明通过调节压簧刚度的方法实现TMD谐振频率的改变，以达到吸收被控物体振动能量的目的，适合应用于大跨度人行过街天桥、港口栈桥及相关结构的减振控制。另外，TMD频率的变化还可以通过调节质量块来实现，这种方式相对刚度调节而言更为简便并且更加可靠。然而，传统TMD质量调节通过叠加相同厚度的质量块来实现（如申请号为CN200410087664.2的发明专利中采用的方法），在实际操作中无法实现先粗调后微调的调节步骤，不能快速准确地将吸振器谐振频率调至合适的状态。阻尼调节方面，目前已有的吸振器或调谐质量阻尼器通常采用在阻尼缸侧面连接管道，并在管道中间位置设置节流阀的方式实现尼参数的调节，这种结构形式不利于空间结构的充分利用，不适用于受安装空间限制的应用场合。

发明内容

    本发明为了解决上述结构模型在风洞测力实验模型及相关结构实验过程中产生的共振问题，而提供一种体积紧凑，空间利用率高，且参数可调的液阻式动力吸振器。

本发明所述的一种参数可调的液阻式动力吸振器，其用于安装在受控物体上，包括基础质量块、质量调节块、压簧、阻尼器、安装杆、预紧螺母和长螺栓，所述成对设置的安装杆穿过基础质量块上的安装孔，每根安装杆上下两段各穿有一个压簧，压簧的一端抵在基础质量块表面，另一端通过预紧螺母固定在安装杆上；质量调节块由成对的长螺栓固定在基础质量块上；阻尼器包括阻尼缸、活塞及活塞杆，阻尼缸内充填粘性阻尼介质，阻尼缸固定在受控物体上，活塞杆的伸出端固定在基础质量块上。

本发明为了适应模型内部有限的空间，一是选用高密度的金属材料，如铅作为运动部件（基础质量块、质量调节块及后面的质量微调块）的材料，二是在合理的范围内尽量增加运动部件的体积，除了基础质量块，体积稍小的质量调节块数量可以有多块，在保证足够运动空间的情况下实现了运动部件体积的最大化，确保吸振器能够提供足够的动能以抵消受控结构的振动，且质量调节块数量可调，实现了参数选择功能。

作为本发明的改进，它还设有质量微调块，所述质量微调块固定在质量调节块上。质量微调块的厚度相对其它质量调节块要小，并且长度方向不涉及到压簧的安装位置，使得调节更为方便。在进行质量调节过程中首先粗略估计吸振器的频率，根据已知的压簧刚度推算出系统所需的质量大小，通过粗调方式安装一定数量的上、下质量调节块，在吸振器实际频率接近设计频率时采用质量微调块实现对吸振器频率的调节。

进一步的，所述阻尼器中的活塞为碟形活塞，碟形活塞表面与水平面具有夹角，所述的夹角范围在0⁰～45⁰之间。为了改变系统运动阻尼，所述碟形活塞表面密布连通活塞两面的通孔。

提供吸振器阻尼力的碟形活塞是一独立部件，与活塞杆通过螺接方式连接。碟形活塞上下表面与水平面具有一定夹角，碟形活塞与阻尼缸壁之间存在一定间隙，保证活塞在阻尼介质中能够自由运动，阻尼的调节通过装配不同表面夹角的活塞来实现。在碟形活塞上沿着运动方向增设通孔也可以改变运动阻尼，通孔的形状、尺寸以及在活塞中的分布情况根据实际需要进行设置。