柔性滑轮惯容阻尼减振装置

本发明涉及结构振动控制，尤其涉及一种柔性滑轮惯容阻尼减振装置。

背景技术：

1、积极发展清洁能源，推动经济社会绿色低碳转型，已经成为国际社会应对全球能源转型与气候变化的普遍共识。其中，风电以其储量丰富、成本低廉、发展起步早、技术积淀厚等优势，已成为商业化程度最高、年发电量最大的清洁能源之一。

2、现有的风电装备呈现显著的大型化发展趋势，大型化相伴而来的是海上风机的柔性化，使其在风、波浪和地震等荷载作用下的振动问题愈发突出，以往大多通过采用优化关键构件的特征几何尺度、提高材料强度等措施来提高结构承载力。但是这种方法建设成本高、经济性差，还有可能放大结构加速度响应，具有一定的局限性。对此，增设振动控制装置来降低结构的动力响应，使其不超过某一限值，以满足工程结构在安全性、实用性和舒适性方面的要求，成为了重要的发展方向。现有的结构振动控制按照是否需要依赖外部能源，可以分为被动控制、主动控制和半主动控制。其中，被动控制由于概念明确、构造简单且无需外部能量输入等优势在工程领域应用最为广泛。目前，应用于风机的振动控制装置主要包括消能减振装置（粘滞阻尼器、粘弹性阻尼器、摩擦阻尼器等）和动力吸振装置（调谐质量阻尼器）。

3、在相关技术领域中，现有的风电装备的风机或叶片变形以整体弯曲为主，局部变形有限，导致现有消能减振装置无法充分发挥减振效果，使得风电装备的风机或叶片的减震效果差。

技术实现思路

1、本发明提供一种柔性滑轮惯容阻尼减振装置，用以解决现有技术中现有消能减振装置对风机或叶片减震效果差的缺陷，本申请实现对动力响应的放大效应，成倍放大了阻尼器的响应输入，使减振效果更加充分，从而提高消能减振装置对风机或叶片减震效果。

2、本发明提供一种柔性滑轮惯容阻尼减振装置，包括：

3、第一连接板，所述第一连接板连接于塔筒内部的顶端或叶片内部的尾部；

4、第二连接板，所述第二连接板与所述第一连接板间隔设置，所述第二连接板连接于塔筒内部的底端或叶片内部的根部；

5、多个滑轮组，多个所述滑轮组分别连接于所述第一连接板和所述第二连接板之间，其中，所述滑轮组通过球铰支座与所述第二连接板连接；

6、单向惯质阻尼器，所述单向惯质阻尼器的一端通过球铰支座连接于所述第二连接板朝向所述第一连接板的一侧；

7、缆索，所述缆索的一端与所述第二连接板连接，另一端依次穿设于多个所述滑轮组后与所述单向惯质阻尼器连接。

8、根据本发明提供的一种柔性滑轮惯容阻尼减振装置，所述滑轮组包括上滑轮和下滑轮，所述上滑轮连接于所述第一连接板朝向所述第二连接板的一侧；所述下滑轮通过球铰支座连接于所述第二连接板朝向所述第一连接板的一侧。

9、根据本发明提供的一种柔性滑轮惯容阻尼减振装置，所述滑轮组放大后的响应通过以下公式进行计算：

10、（1）

11、式中，是放大后的响应；是上滑轮和下滑轮之间的运动距离，单位是m；是缆索在上滑轮和下滑轮之间的往复穿插的次数。

12、根据本发明提供的一种柔性滑轮惯容阻尼减振装置，还包括弹性件，所述弹性件外罩于所述单向惯质阻尼器的周向，所述弹性件的两端与所述单向惯质阻尼器的两端并联设置。

13、根据本发明提供的一种柔性滑轮惯容阻尼减振装置，所述柔性滑轮惯容阻尼减振装置包括多个减震单元，多个所述减震单元呈环形阵列设置，每一所述减震单元包括所述第一连接板、所述第二连接板、多个所述滑轮组、所述单向惯质阻尼器和所述缆索。

14、根据本发明提供的一种柔性滑轮惯容阻尼减振装置，所述单向惯质阻尼器，包括：

15、阻尼筒，所述阻尼筒具有密封腔和导向腔，所述密封腔和所述导向通过连接通孔连通，所述密封腔内装填有黏滞液体，所述导向腔远离所述密封腔的一侧设有导向开口；

16、活塞，所述活塞通过所述导向开口活动设置于所述导向腔中；

17、固定轴，所述固定轴设于所述密封腔内，所述固定轴的一端与所述密封腔的内壁连接；

18、飞轮，所述飞轮设于所述密封腔内，所述飞轮连接于所述固定轴上；

19、旋转组件，所述旋转组件的穿设于所述连接通孔上，所述旋转组件的一端通过棘轮机构与所述飞轮连接，另一端通过滚珠丝杆副与所述活塞连接。

20、根据本发明提供的一种柔性滑轮惯容阻尼减振装置，所述活塞具有内腔以及与所述内腔连通的安装孔，所述滚珠丝杆副包括限位件、丝杆和滚珠螺母，所述滚珠螺母安装于所述安装孔处，所述丝杆与所述滚珠螺母螺纹配合连接，所述丝杆的一端由所述安装孔伸出与所述旋转组件连接，另一端位于所述内腔中与所述限位件连接。

21、根据本发明提供的一种柔性滑轮惯容阻尼减振装置，所述棘轮机构包括棘轮和棘爪，所述棘轮内嵌于所述飞轮，所述棘爪固定连接于旋转组件的一端，以使所述飞轮沿单一方向旋转。

22、根据本发明提供的一种柔性滑轮惯容阻尼减振装置，所述旋转组件包括旋转轴和轴承，所述轴承安装于所述连接通孔处，所述旋转轴穿设于所述轴承中与所述轴承转动连接，所述旋转轴的一端伸入所述密封腔内与所述棘轮机构连接，另一端位于所述导向腔与所述滚珠丝杆副连接。

23、根据本发明提供的一种柔性滑轮惯容阻尼减振装置，所述活塞背离所述阻尼筒的一侧设置第一连接部，所述第一连接部与所述缆索连接；

24、和/或，所述阻尼筒背离所述活塞的一侧设有第二连接部，所述第二连接部与所述球铰支座连接。

25、本发明提供的柔性滑轮惯容阻尼减振装置，本申请通过将柔性滑轮惯容阻尼减振装置贴壁布置与塔筒或叶片的内部，其中，第一连接板连接于塔筒内部的顶端或叶片内部的尾部，第二连接板连接于塔筒内部的底端或叶片内部的根部，在外部激励下，塔筒或叶片开始往复振动，由于柔性滑轮惯容阻尼减振装置底部使用了球铰支座，减振装置可自由地随塔筒或叶片运动方向进行工作。当塔筒或叶片向某一侧倾斜或摆动时，第一连接板与第二连接板之间发生相对运动，带动滑轮组之间的距离不断增大，带动缆索沿塔筒的内壁或叶片的内壁滑动。塔筒两端或叶片两端产生的位移经滑轮组放大后输入至单向惯质阻尼器，进行耗能工作。当塔筒或叶片逐渐回到原始位置时，缆索的张力不断放松，单向惯质阻尼器的活塞也逐渐回到初始位移，以此为一个周期，通过柔性滑轮惯容阻尼减振装置多个周期的工作，可实现对叶片的振动控制，如此，通过柔性滑轮惯容阻尼减振装置捕捉、放大沿结构高度或者叶片长度方向的弯曲变形，成倍放大阻尼器的端部输入，以提高对风机或叶片的减震效果。

技术特征：

1.一种柔性滑轮惯容阻尼减振装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的柔性滑轮惯容阻尼减振装置，其特征在于，所述滑轮组包括上滑轮和下滑轮，所述上滑轮连接于所述第一连接板朝向所述第二连接板的一侧；所述下滑轮通过球铰支座连接于所述第二连接板朝向所述第一连接板的一侧。

3.根据权利要求2所述的柔性滑轮惯容阻尼减振装置，其特征在于，所述滑轮组放大后的响应通过以下公式进行计算：

4.根据权利要求2所述的柔性滑轮惯容阻尼减振装置，其特征在于，还包括弹性件，所述弹性件外罩于所述单向惯质阻尼器的周向，所述弹性件的两端与所述单向惯质阻尼器的两端并联设置。

5.根据权利要求2所述的柔性滑轮惯容阻尼减振装置，其特征在于，所述柔性滑轮惯容阻尼减振装置包括多个减震单元，多个所述减震单元呈环形阵列设置，每一所述减震单元包括所述第一连接板、所述第二连接板、多个所述滑轮组、所述单向惯质阻尼器和所述缆索。

6.根据权利要求1-5任一项所述的柔性滑轮惯容阻尼减振装置，其特征在于，所述单向惯质阻尼器，包括：

7.根据权利要求6所述的柔性滑轮惯容阻尼减振装置，其特征在于，所述活塞具有内腔以及与所述内腔连通的安装孔，所述滚珠丝杆副包括限位件、丝杆和滚珠螺母，所述滚珠螺母安装于所述安装孔处，所述丝杆与所述滚珠螺母螺纹配合连接，所述丝杆的一端由所述安装孔伸出与所述旋转组件连接，另一端位于所述内腔中与所述限位件连接。

8.根据权利要求6所述的柔性滑轮惯容阻尼减振装置，其特征在于，所述棘轮机构包括棘轮和棘爪，所述棘轮内嵌于所述飞轮，所述棘爪固定连接于旋转组件的一端，以使所述飞轮沿单一方向旋转。

9.根据权利要求6所述的柔性滑轮惯容阻尼减振装置，其特征在于，所述旋转组件包括旋转轴和轴承，所述轴承安装于所述连接通孔处，所述旋转轴穿设于所述轴承中与所述轴承转动连接，所述旋转轴的一端伸入所述密封腔内与所述棘轮机构连接，另一端位于所述导向腔与所述滚珠丝杆副连接。

10.根据权利要求6所述的柔性滑轮惯容阻尼减振装置，其特征在于，所述活塞背离所述阻尼筒的一侧设置第一连接部，所述第一连接部与所述缆索连接；

技术总结
本发明涉及振动控制技术领域，本发明提供一种柔性滑轮惯容阻尼减振装置，其包括第一连接板、第二连接板、多个滑轮组、单向惯质阻尼器和缆索，第一连接板连接于塔筒内部的顶端或叶片内部的尾部；第二连接板连接于塔筒内部的底端或叶片内部的根部；多个滑轮组分别连接于第一连接板和第二连接板之间，其中，滑轮组通过球铰支座与第二连接板连接；单向惯质阻尼器的一端通过球铰支座连接于第二连接板朝向第一连接板的一侧；缆索的一端与第二连接板连接，另一端依次穿设于多个滑轮组后与单向惯质阻尼器连接。本申请实现对动力响应的放大效应，成倍放大了阻尼器的响应输入，以提高对风机或叶片的减震效果。

技术研发人员：马瑞升,孟靖尧,毕凯明,郭友深
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/10/10