專利名稱：一種慣性力激振器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種振動裝置，尤其涉及一種慣性力激振器。
背景技術：
準確測定土木工程結構(建筑，橋梁)的動力性能是定量分析結構動力響應、評估結構抗震抗風能力和使用性能(居住，行車等)的基礎，是檢驗結構減振，隔振措施有效性的重要手段，還是修訂結構設計規范的重要依據。現場穩態激振試驗是準確獲取結構動力特性(特別是阻尼比)最有效的方式，但是超高層建筑和大跨度橋梁等特大型結構，質量在萬噸以上，基頻在0. 3Hz以下，對這些結構實施現場穩態激振試驗，意義和難度都很大，我國尚無先例。穩態激振法是通過激振器在結構單點或多點施加穩態變化的激振力，使結構處于強迫振動狀態，由測量的傳遞函數曲線可準確測定結構動力特性。當無法在結構外建立支撐點對結構施加激振力時，通常使用固定在被測結構上的慣性力激振器，其中以旋轉偏心質量激振器最為常見。旋轉偏心質量激振器產生的激振力與工作頻率的平方成正比，超低頻工作時激振力會急劇減小，無法用于重要模態的頻率在0. 3Hz以下的特大型橋梁和超高層建筑結構。著名的加州理工學院地震工程研究實驗室為一座60層高樓的穩態激振試驗專門開發了一套質量塊往復直線運動的激振裝置，運動質量只有I. 5噸，振幅0. 305米，但設備總重量超過10噸。日本在1997年對當時世界最大跨度890米的多多羅橋進行了穩態激振試驗，所用的激振器有很大改進，振幅加大到I. 0米，運動質量20噸，總重量37噸，激振頻率范圍為0. 05 1Hz，水平激振與豎向激振時，激振器的基本結構形式和驅動方式都需要改變。
發明內容
本發明旨在克服現有技術中，常見的旋轉偏心質量激振器不能進行特大型結構的超低頻激振，而國外超低頻激振器重量過大且只能進行單一方向激振的問題，提出一種新型超低頻慣性力激振器。為了達到上述目的，本發明提供的技術方案為所述激振器包括內部設有軌道2的支承與導向框架1，設置于支承與導向框架I內部的運動質量塊3，由驅動裝置和與驅動裝置連接的傳動裝置構成的驅動系統；所述驅動系統安裝于運動質量塊3內部，帶動運動質量塊3沿軌道2往復運動。進一步，所述驅動裝置包括帶減速器的驅動電機4，所述傳動裝置可以是齒輪齒條機構、絲桿螺母機構等各種能使轉動變平動的傳動裝置，也可以為滾珠絲桿機構；進一步，所述傳動裝置包括固定于運動質量塊3內的驅動輪5，驅動輪5置于軌道2上；進一步,所述驅動輪5為齒輪,所述軌道2為齒條；其中，所述帶減速器的驅動電機4為數控電機。
下面對本發明作進一步說明
參見圖1，在本發明的一種實施方式中，所述激振器包括內部設有軌道2的支承與導向框架1，設置于支承與導向框架I內部的運動質量塊3，由驅動裝置和與驅動裝置連接的傳動裝置構成的驅動系統；所述驅動系統安裝于運動質量塊3內部，帶動運動質量塊3沿軌道2往復運動；所述驅動裝置包括帶減速器的驅動電機4，帶減速器的驅動電機4為數控電機；所述傳動裝置包括固定于運動質量塊3內的驅動輪5，驅動輪5置于軌道2上，其中，驅動輪5為齒輪,所述軌道2為齒條。參見圖I和圖2，本發明的設計和工作原理為激振器包括內部設有軌道2的支承與導向框架1，設置于支承與導向框架I內部的運動質量塊3，由驅動裝置和與驅動裝置連接的傳動裝置構成的驅動系統；所述驅動系統安裝于運動質量塊3內部，成為運動質量塊3有效運動質量的一部分；所述驅動裝置包括帶減速器的驅動電機4 ;所述傳動裝置包括固定于運動質量塊3內部的驅動輪5，驅動輪5置于軌道2上，其中，驅動輪5為齒輪，軌道2為齒條；齒輪在驅動電機4驅動下作用于齒條，沿齒條往復運動，從而帶動運動質量塊3沿齒條往復運動，產生激振力。在水平激振時，支承與導向框架I固定在需要激振測試的結構上，支承與導向框架I為運動質量塊3導向和承受重力，從而保證導軌2只承受和傳送質量塊3水平運動的慣性力，這一慣性力最終由框架I傳給需要激振測試的結構。帶減速器的驅動電機4為數控電機，在數字信號控制下實現激振力所需的頻率、振幅和波形。在豎向激振時，支承與導向框架I僅起導向作用，運動質量塊3的重力另由加載的重力勢能調節系統承受，運動質量塊3由空氣彈簧6支承，由于空氣彈簧6與一大的壓力室7連通，因此在彈簧伸縮過程中壓力近似保持與運動質量的重力平衡。實際中，激振器中空氣彈簧6與激振器的導軌2并聯，壓力室7在結構上并不與激振器連接，通過氣管保持空氣彈簧內壓力穩定，與運動質量塊的重力平衡。另外，兩個激振器在聯機控制條件下，還可實現扭轉激振。與現有技術相比，本發明的有益效果是本發明將驅動裝置(包括帶減速器的驅動電機)和傳動裝置構成的驅動系統設置在運動質量塊的內部成為有效運動質量的一部分，通過運動質量在軌道上的往復運動獲取激振力，降低了激振器的總重量，若驅動系統質量為2噸，則激振器總質量可減少4噸；在水平和豎向激振時，激振器的基本結構不用改變，提高了激振器的通用性；激振器的傳動結構緊湊，從而可以加大運動質量行程以增大激振力，并可減少故障。本發明適用于對特大型土木工程結構進行現場穩態超低頻激振試驗。
圖I是本發明一種實施例的結構示意圖；圖2是本發明一種實施例進行豎向激振的工作原理圖。圖中1、支承與導向框架；2、軌道；3、運動質量塊；4、帶減速器的驅動電機；5、驅動輪；6、空氣彈簧；7、壓力室。
具體實施方式
實施例I如圖I所示，激振器包括內部設有軌道2的支承與導向框架1，設置于支承與導向框架I內部的運動質量塊3，由驅動裝置和與驅動裝置連接的傳動裝置構成的驅動系統；所述你驅動系統安裝于運動質量塊3內部，帶動運動質量塊3沿軌道2往復運動；所述驅動裝置包括帶減速器的驅動電機4，帶減速器的驅動電機4為數控電機；所述傳動裝置包括固定于運動質量塊3內的驅動輪5,驅動輪5置于軌道2上,其中，驅動輪5為齒輪,所述軌道2為齒條。
權利要求
1.一種慣性力激振器，包括內部設有軌道(2)的支承與導向框架(I)，設置于支承與導向框架(I)內部的運動質量塊(3)，由驅動裝置和與驅動裝置連接的傳動裝置構成的驅動系統，其特征在于，所述驅動系統安裝于運動質量塊(3)內部，帶動運動質量塊(3)沿軌道(2)往復運動。
2.如權利要求I所述的慣性力激振器，其特征在于，所述驅動裝置包括帶減速器的驅動電機(4)，所述傳動裝置是能使轉動變為平動的傳動裝置。
3.如權利要求2所述的慣性力激振器，其特征在于，所述傳動裝置包括固定于運動質量塊(3)內的驅動輪(5)，驅動輪(5)置于軌道(2)上。
4.如權利要求3所述的慣性力激振器，其特征在于，所述驅動輪(5)為齒輪，軌道(2)為齒條。
5.如權利要求2所述的慣性力激振器，其特征在于，所述傳動裝置是絲桿螺母傳動裝置。
6.如權利要求I所述的慣性力激振器，其特征在于，所述驅動裝置包括帶減速器的驅動電機(4)，所述傳動裝置是滾珠絲桿傳動裝置。
7.如權利要求2至6任一項所述的慣性力激振器，其特征在于，所述帶減速器的驅動電機⑷為數控電機。
全文摘要
本發明公開了一種用于特大型結構的超低頻慣性力激振器，所述激振器包括內部設有軌道的支承與導向框架，設置于支承與導向框架內部的運動質量塊，由驅動裝置(包括帶減速器的驅動電機)和與驅動裝置連接的傳動裝置構成的驅動系統，其特征在于，所述驅動系統安裝于運動質量塊內部，帶動運動質量塊沿軌道往復運動。本發明將驅動裝置和傳動裝置構成的驅動系統設置在運動質量塊的內部成為有效運動質量的一部分，通過運動質量在軌道上的往復運動獲取激振力，降低了激振器的總重量；在水平和豎向激振時，激振器的基本結構不用改變，提高了激振器的通用性；激振器的傳動結構緊湊，從而可以加大運動質量塊的行程以增大激振力，并可減少故障。
文檔編號B06B1/12GK102615038SQ20121011643
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月19日 優先權日2012年4月19日
發明者陳政清 申請人:湖南大學