[发明专利]一种伺服式竖向减振器及其应用结构和减振方法

说明书

本发明公开了一种伺服式竖向减振器及其应用结构和减振方法，减振器包括电机底座板、伺服电机、加速度传感器、伺服系统、牵引机构和质量块；在应用结构中，将至少一个伺服式竖向减振器安装在箱型桥梁的内部或外部；当振动面产生竖直方向的振动时，加速度传感器采集振动面的竖向振动加速度值传递至伺服系统，伺服系统根据采集信息驱动伺服电机转动，进而控制质量块相对于振动面上下运动：振动面向上加速时，质量块向下运动；振动面向下加速时，质量块向上运动。本发明通过质量块上下运动幅值实现一个振动周期内不同的能力耗散，可迅速减振，每个振动周期内能量耗散可控性强。

技术领域

本发明涉及减振器技术领域，更具体的说是涉及一种由伺服式电机和质量块相结合的伺服式竖向减振器，及其应用于悬索桥、斜拉桥等大跨度桥梁箱型截面的内部、外部，控制桥梁的涡激振动和颤振。

背景技术

我国是一个桥梁大国，近20多年建成了数以百计的世界领先的大跨度桥梁，如悬索桥、斜拉桥等都是柔性结构，容易在风荷载下产生振动。风吹过桥梁时，由于桥梁的侧面形式不同，在不同风速下容易产生涡振，甚至产生颤振，当桥梁结构阻尼较小时会产生较大振幅，许多建成的桥梁近来出现了不同程度的竖向振动，甚至带有一定量的扭转运动，振动严重时影响了桥梁的正常运行。桥梁的振动是不可避免的，如何让桥梁振动控制在安全范围内，是桥梁建设者的难题，大跨度桥梁结构大都是钢结构，其阻尼比仅仅为0.1％～0.5％，远远小于建筑结构钢结构阻尼比2％，这也是桥梁振动幅值较大的重要原因。

解决桥梁振动的主要方向除了选取优化的桥梁截面，减小风产生振动，还应该提高桥梁结构阻尼，减振器或者称为阻尼器是桥梁减振的主要形式。现有的减振器或阻尼器主要包括：粘性液体调谐质量阻尼器和电涡流调谐质量阻尼器。这些减振器或阻尼器基本属于被动式阻尼和减振，减振效果不是很高，缺少主动控制性。

随着自动控制技术的提高，可以采用自动控制减振和提供阻尼，因此，如何基于这样的思想设计一种能够应用于悬索桥、斜拉桥等大跨度桥梁的竖向减振器和减振方法，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种伺服式竖向减振器，旨在解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种伺服式竖向减振器，包括：电机底座板、伺服电机、加速度传感器、伺服系统、牵引机构和质量块；

所述电机底板座的顶面与振动面固定连接；

所述伺服电机固定在所述电机底板座的底面；

所述加速度传感器的感应端固定在所述振动面上，且用于采集所述振动面的竖向振动加速度值；

所述伺服系统分别与所述伺服电机和加速度传感器电性连接；

所述牵引机构的输入端与所述伺服电机的动力输出轴连接，且能够将所述伺服电机的转动运动输出为竖直方向的反复直线运动；

所述质量块与所述牵引机构的输出端固定连接。

通过上述技术方案，本发明根据加速度传感器采集到的信息，通过伺服系统采集到数据并做出反馈，控制伺服电机转动，带动质量块上下运动，吸收振动面振动的能量，达到减振的作用，本发明提供的减振器在一个振动周期内可以吸收的能量根据质量块和上下运动的幅值确定，通过质量块上下运动幅值实现一个振动周期内不同的能力耗散，可迅速减振，每个振动周期内能量耗散可控性强。

需要说明的是，本发明提供的伺服系统为能够采集加速度传感器的数据信息并对伺服电机作出指令反馈的系统结构，为常规的控制系统结构。

如：