一種具有調(diào)諧、碰撞雙重作用的盆式顆粒減振器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種具有調(diào)諧、碰撞雙重作用的盆式顆粒減振器，包括容器、鋼球和液體，容器由底面和側(cè)面組成，其內(nèi)布置有鋼球和液體；容器底部固定于工程結(jié)構(gòu)上，底面采用單一曲率球面或多曲率復(fù)雜曲面；其曲面曲率和鋼球半徑根據(jù)工程需要設(shè)計(jì)，可使鋼球在容器內(nèi)振動(dòng)頻率、液體在容器內(nèi)振蕩頻率與工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)基頻吻合，以達(dá)到調(diào)諧的效果；容器隨工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)，鋼球和液體受慣性作用與工程結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)相反，產(chǎn)生與工程結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方向正好相反的慣性力，當(dāng)采用多組盆式顆粒減振器時(shí)，所述容器自上而下依次堆疊，本實(shí)用新型所述裝置無(wú)方向限制，風(fēng)機(jī)塔架受外界激勵(lì)振動(dòng)表現(xiàn)為360°多方向性，受曲面底面影響鋼球滾動(dòng)和液體振蕩也表現(xiàn)為360°多方向性，可隨塔架振動(dòng)隨時(shí)改變方向。
【專利說(shuō)明】
一種具有調(diào)諧、碰撞雙重作用的盆式顆粒減振器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于結(jié)構(gòu)工程振動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有調(diào)諧、碰撞雙重作用的盆式顆粒減振器。
【背景技術(shù)】
[0002]人類對(duì)傳統(tǒng)化石能源的大量消耗使得能源和環(huán)境問(wèn)題日益凸顯，風(fēng)力發(fā)電是解決該問(wèn)題的有效措施之一。為獲得更大的電力生產(chǎn)能力，風(fēng)電機(jī)組輪轂高度不斷增加，并向風(fēng)能資源豐富的海上發(fā)展。風(fēng)電機(jī)組輪轂高度的增加使得塔架振動(dòng)問(wèn)題越來(lái)越突出，而海上風(fēng)電機(jī)組塔架在風(fēng)、浪、流以及冰振等多重動(dòng)力作用耦合作用下，振動(dòng)問(wèn)題更加嚴(yán)峻。塔架振動(dòng)引起塔架、機(jī)艙結(jié)構(gòu)及其連接部件產(chǎn)生疲勞作用，并影響風(fēng)機(jī)運(yùn)行質(zhì)量、降低結(jié)構(gòu)和設(shè)備的使用壽命。若通過(guò)加大構(gòu)件截面尺寸或提高材料的強(qiáng)度等級(jí)等來(lái)增加結(jié)構(gòu)的抗力，則很不經(jīng)濟(jì)。調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TMD)對(duì)減小高聳結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)的有效性已經(jīng)被很多學(xué)者驗(yàn)證，但是由于大型風(fēng)電機(jī)組的一階模態(tài)質(zhì)量一般高達(dá)數(shù)百噸，TMD系統(tǒng)的質(zhì)量達(dá)到一階模態(tài)質(zhì)量的2%以上時(shí)才會(huì)取得比較顯著的減振效率，且存在減振頻寬窄、質(zhì)量塊運(yùn)動(dòng)幅度大、加重工程結(jié)構(gòu)負(fù)擔(dān)等缺點(diǎn)。由此可見，TMD系統(tǒng)的質(zhì)量及所需安裝空間較大，而風(fēng)機(jī)塔筒內(nèi)設(shè)有電纜、安全繩索、爬梯、平臺(tái)等配件，機(jī)艙內(nèi)有齒輪箱、發(fā)電機(jī)、剎車裝置等設(shè)備，輪轂轉(zhuǎn)動(dòng)、葉片變槳距、機(jī)艙偏航、風(fēng)浪耦合等因素使得塔架具有較大的諧振帶寬，普遍用于民用高聳結(jié)構(gòu)的TMD減振裝置在風(fēng)電機(jī)組塔架上并不具有安裝可行性和理想的減振效率。
[0003]顆粒阻尼技術(shù)作為一種新型的耗能減振控制技術(shù)，具有對(duì)原結(jié)構(gòu)體系影響小、附加質(zhì)量小、減振頻帶寬、多維控制能力好等優(yōu)點(diǎn)。工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí)，引起阻尼顆粒起振后，通過(guò)阻尼顆粒之間、顆粒與容器之間的碰撞、摩擦以達(dá)到耗能減振的效果。然而已有的顆粒阻尼器顆粒多層堆疊，限制了顆粒多方向滾動(dòng)或滑動(dòng)、摩擦和碰撞的幾率，未能最大程度發(fā)揮顆粒阻尼器的效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有調(diào)諧、碰撞雙重作用的盆式顆粒減振器。
[0005]本實(shí)用新型所提出的盆式調(diào)諧、碰撞顆粒減振器可以安裝在風(fēng)電塔的機(jī)艙頂部、內(nèi)部或塔頂內(nèi)平臺(tái)上。
[0006]本實(shí)用新型所提出的具有調(diào)諧、碰撞雙重作用的盆式顆粒減振器，由容器1、鋼球
2、液體3、蓋板4和連接螺栓5組成，其中:所述容器I為圓柱體結(jié)構(gòu)，由底面6和側(cè)壁7連成一體，容器I頂部外圍設(shè)有一圈上法蘭盤9，底部外圍設(shè)有一圈下法蘭盤8，所述下法蘭盤8和上法蘭盤9與容器I連成一體，下法蘭盤8和上法蘭盤9的圓周上均布有若干個(gè)螺栓孔10;容器I內(nèi)布置有若干個(gè)鋼球2和液體3;容器I頂部蓋有蓋板4，所述蓋板4與上法蘭盤9通過(guò)連接螺栓5連接;所述容器I底部固定于工程結(jié)構(gòu)11上，下法蘭盤8通過(guò)連接螺栓固定于工程結(jié)構(gòu)11上;所述底面6采用單一曲率球面或多曲率復(fù)雜曲面，為盆形;其曲面曲率和鋼球2半徑根據(jù)工程需要設(shè)計(jì)，可使鋼球2在容器I內(nèi)振動(dòng)頻率、液體3在容器I內(nèi)振蕩頻率與工程結(jié)構(gòu)11振動(dòng)基頻吻合，以達(dá)到調(diào)諧的效果;容器I隨工程結(jié)構(gòu)11振動(dòng)，鋼球2和液體3受慣性作用與工程結(jié)構(gòu)11運(yùn)動(dòng)相反，產(chǎn)生與工程結(jié)構(gòu)11運(yùn)動(dòng)方向正好相反的慣性力，若干個(gè)鋼球2之間發(fā)生相互摩擦與碰撞，鋼球2與容器的側(cè)壁7發(fā)生摩擦與碰撞，在慣性力、摩擦與碰撞共同作用下形成對(duì)工程結(jié)構(gòu)11減振和耗能的效果。
[0007]本實(shí)用新型中，當(dāng)采用多組盆式顆粒減振器時(shí)，所述容器I自上而下依次堆疊，連接螺栓5依次穿過(guò)位于上方的容器的下法蘭盤8和與之相鄰的位于下方的容器的上法蘭盤9，使相鄰的兩個(gè)容器I相互連接，依次類推，使多個(gè)容器連為整體;位于頂層的容器I頂部通過(guò)蓋板4封頂，所述蓋板4通過(guò)連接螺栓5與位于頂層的容器I上的上法蘭盤9連接;所述位于底層的容器I的底部固定于工程結(jié)構(gòu)11上，下法蘭盤8通過(guò)連接螺栓固定于工程結(jié)構(gòu)11上。
[0008]本實(shí)用新型中，單個(gè)容器I為扁平圓柱狀，采用輕質(zhì)高強(qiáng)材料一體成形，下法蘭盤
8、上法蘭盤9對(duì)側(cè)壁起到加強(qiáng)作用，底面6為單一曲率球面或多曲率復(fù)雜曲面，貌似盆形。其減振效果由鋼球2的調(diào)諧慣性力和相互碰撞提供，故名盆式調(diào)諧、碰撞顆粒減振器。
[0009]本實(shí)用新型中，所述容器I采用玻璃鋼、金屬合金、PVC或聚氨酯塑料等輕質(zhì)高強(qiáng)材料中任一種制成，根據(jù)設(shè)計(jì)需要容器I內(nèi)部可加內(nèi)襯或設(shè)置不同的摩擦系數(shù)。
[0010]本實(shí)用新型中，所述球面容器I底面設(shè)計(jì)為曲面，可增加鋼球碰撞幾率，也可確保振動(dòng)之后鋼球回到底面平衡位置，曲面曲率根據(jù)設(shè)計(jì)需要確定，底面可為單一曲率球面，也可為多曲率復(fù)雜曲面。
[0011]本實(shí)用新型中，所述容器I內(nèi)布置若干個(gè)鋼球，根據(jù)設(shè)計(jì)需要，鋼球半徑、表面粗糙度可以不同。
[0012]本實(shí)用新型中，所述容器直徑可根據(jù)風(fēng)機(jī)內(nèi)平臺(tái)爬梯孔和機(jī)艙吊孔尺寸確定，確保減振器可通過(guò)風(fēng)機(jī)塔架內(nèi)部爬梯或機(jī)艙吊物孔運(yùn)送至需要安裝的位置。
[0013]本實(shí)用新型所提出的盆式調(diào)諧、碰撞顆粒減振器，無(wú)方向限制，風(fēng)機(jī)塔架受外界激勵(lì)振動(dòng)表現(xiàn)為360°多方向性，受曲面底面影響鋼球滾動(dòng)和液體振蕩也表現(xiàn)為360°多方向性，可隨塔架振動(dòng)隨時(shí)改變方向。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為單個(gè)盆式調(diào)諧、碰撞顆粒減振器側(cè)視圖。
[0015]圖2為多個(gè)盆式調(diào)諧、碰撞顆粒減振器側(cè)視圖。
[0016]圖3為盆式調(diào)諧、碰撞顆粒減振器俯視圖。
[0017]圖中標(biāo)號(hào):I為容器，2為鋼球，3為液體，4為蓋板，5為連接螺栓、6為底面、7為側(cè)壁、8為下法蘭盤、9為上法蘭盤、1螺栓孔、11為工程結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]實(shí)施例1:如圖1所示，本裝置由圓柱形的容器1、鋼球2、液體3、蓋板4、連接螺栓5組成，其中:所述容器I由輕質(zhì)高強(qiáng)材料制成，由底面6、側(cè)壁7、下法蘭盤8和上法蘭盤9組成，上法蘭盤9和下法蘭盤8上圓周上均布若干個(gè)螺栓孔10。連接螺栓5自上而下依次穿過(guò)容器I的下法蘭盤8和工程結(jié)構(gòu)11，使容器I水平固定在工程結(jié)構(gòu)11上。容器I內(nèi)布置多個(gè)鋼球2和適量液體3。如圖2，多個(gè)容器堆疊時(shí)，連接螺栓5依次穿過(guò)上方容器的下法蘭盤8和下方容器的上法蘭盤9，使多個(gè)容器上下連為整體。頂部容器I由蓋板4封頂，由連接螺栓5依次穿過(guò)容器I的上法蘭盤9和蓋板4連接。
[0020]本實(shí)用新型為適用于風(fēng)機(jī)塔架的盆式調(diào)諧、碰撞顆粒減振器。使用時(shí)，先根據(jù)機(jī)艙和平臺(tái)的內(nèi)部可用空間，確定減振器的放置位置，確定布置方案。計(jì)算或測(cè)試擬安裝減振器的風(fēng)機(jī)塔架的動(dòng)力特性，確定其基頻。由于減振器的自振頻率與風(fēng)機(jī)塔架的基頻幾乎相等時(shí)的減振效果最好，由此確定減振器中鋼球的滾動(dòng)頻率或液體的振蕩頻率。根據(jù)預(yù)期想要達(dá)到的減振效果，滾球或液體質(zhì)量取為風(fēng)機(jī)塔架一階模態(tài)質(zhì)量的1.5%~2.5%時(shí)。容器內(nèi)鋼球設(shè)定為若干個(gè)，使鋼球顆粒之間、顆粒與容器之間有發(fā)生碰撞的可能，由鋼球質(zhì)量和數(shù)量計(jì)算出鋼球2的半徑和容器4半徑;根據(jù)所需要的鋼球總質(zhì)量，確定容器4的數(shù)量。同樣，容器I內(nèi)質(zhì)量為液體3時(shí)，為確保液體3在容器I內(nèi)的運(yùn)動(dòng)與單擺相似，液面高度不得大于1/3球面半徑，由此確定所需容器4的數(shù)量。根據(jù)已定設(shè)計(jì)參數(shù)完成容器I的制作，并通過(guò)連接螺栓5固定到工程結(jié)構(gòu)11的預(yù)設(shè)位置。
[0021 ]本實(shí)用新型的使用方法如下:
[0022]1.根據(jù)實(shí)際工程中風(fēng)機(jī)機(jī)艙和平臺(tái)的允許使用空間，確定減振器形式；
[0023]2.計(jì)算或測(cè)試風(fēng)機(jī)塔架的基頻；
[0024]3.根據(jù)鋼球滾動(dòng)頻率與結(jié)構(gòu)基頻相一致時(shí)減振效果最好的原則，確定盆式調(diào)諧、碰撞顆粒減振器自振頻率；
[0025]4.根據(jù)預(yù)設(shè)的減振效果，確定滾動(dòng)鋼球或液體的總質(zhì)量；
[0026]5.根據(jù)減振器自振頻率確定容器半徑、鋼球半徑或液面高度；
[0027]6.根據(jù)鋼球半徑或液體質(zhì)量，確定容器的數(shù)量；
[0028]7.按設(shè)計(jì)參數(shù)制作減振器并安裝在風(fēng)機(jī)機(jī)艙頂部、內(nèi)部或塔頂內(nèi)平臺(tái)上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.具有調(diào)諧、碰撞雙重作用的盆式顆粒減振器，由容器(I)、鋼球(2)、液體(3)、蓋板(4)和連接螺栓(5)組成，其特征在于:所述容器(I)為圓柱體結(jié)構(gòu)，由底面(6)和側(cè)壁(7)連成一體，容器(I)頂部外圍設(shè)有一圈上法蘭盤(9)，底部外圍設(shè)有一圈下法蘭盤(8)，所述下法蘭盤(8)和上法蘭盤(9)與容器(I)連成一體，下法蘭盤(8)和上法蘭盤(9)的圓周上均布有若干個(gè)螺栓孔(10);容器(I)內(nèi)布置有若干個(gè)鋼球(2)和液體(3);容器(I)頂部蓋有蓋板(4)，所述蓋板(4)與上法蘭盤(9)通過(guò)連接螺栓(5)連接;所述容器(I)底部固定于工程結(jié)構(gòu)(11)上，下法蘭盤(8)通過(guò)連接螺栓固定于工程結(jié)構(gòu)(11)上;所述底面(6)采用單一曲率球面或多曲率復(fù)雜曲面，為盆形;其曲面曲率和鋼球(2)半徑根據(jù)工程需要設(shè)計(jì)，可使鋼球(2)在容器(I)內(nèi)振動(dòng)頻率、液體(3)在容器(I)內(nèi)振蕩頻率與工程結(jié)構(gòu)(11)振動(dòng)基頻吻合，以達(dá)到調(diào)諧的效果。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有調(diào)諧、碰撞雙重作用的盆式顆粒減振器，其特征在于當(dāng)采用多組盆式顆粒減振器時(shí)，所述容器(I)自上而下依次堆疊，連接螺栓(5)依次穿過(guò)位于上方的容器的下法蘭盤(8)和與之相鄰的位于下方的容器的上法蘭盤(9)，使相鄰的兩個(gè)容器(I)相互連接，依次類推，使多個(gè)容器連為整體;位于頂層的容器(I)頂部通過(guò)蓋板(4)封頂，所述蓋板(4)通過(guò)連接螺栓(5)與位于頂層的容器(I)上的上法蘭盤(9)連接;所述位于底層的容器(I)的底部固定于工程結(jié)構(gòu)(11)上，下法蘭盤(8)通過(guò)連接螺栓固定于工程結(jié)構(gòu)(11)上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有調(diào)諧、碰撞雙重作用的盆式顆粒減振器，其特征在于所述容器(I)采用玻璃鋼、金屬合金、PVC或聚氨酯塑料中任一種制成，根據(jù)設(shè)計(jì)需要容器(I)內(nèi)部加內(nèi)襯或設(shè)置不同的摩擦系數(shù)。
【文檔編號(hào)】F16F7/10GK205533947SQ201620051865
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年1月20日
【發(fā)明人】馮又全
【申請(qǐng)人】上海風(fēng)暢土木工程技術(shù)有限公司