[发明专利]力放大式主动调谐质量阻尼器

说明书

本发明公开了一种力放大式主动调谐质量阻尼器，由驱动装置、齿轮传动装置以及调谐质量装置组成；其中，驱动装置包括驱动器以及由驱动器驱动沿水平向运动的齿条；齿轮传动装置包括受力齿轮、传动齿轮和转动齿轮，受力齿轮与齿条通过齿轮齿条相互配合连接，受力齿轮和传动齿轮通过齿轮轴固定连接，受力齿轮的齿数多于传动齿轮，传动齿轮和转动齿轮传动连接；调谐质量装置包括支架、质量块、弧形承台以及固定在支架上且与支架转动连接的旋转轴，旋转轴与转动齿轮固定连接，质量块固定在旋转轴下方，旋转轴带动质量块沿着弧形承台做圆周运动。

技术领域

本发明涉及一种力放大式主动调谐质量阻尼器，属于主动减震控制技术领域。

背景技术

在土木工程结构中恰当地安装振动控制系统能够有效地减小结构的动力反应，减轻结构构件的破坏和损伤，从而达到经济、安全与可靠的合理平衡。结构主动控制是利用外部能源，在结构物受激励而振动的过程中，瞬间施加控制力或瞬时改变结构的动力特性，以迅速衰减和控制结构震动反应的一种减震技术。

主动减震控制具有很多优点，并已经在理论研究，试验和应用上取得某些突破，但仍存在一些亟待解决的问题，其中一个主要方面就是要使控制系统的能量输入尽量减少，以满足经济性和实用性的要求。

结构主动控制驱动器通常是液压驱动系统或电机伺服系统，但是直接将能量转变为控制力并施加在结构层间的主动控制系统一般需要很大的能量和多个驱动器，这在实际工程中难以实现。主动斜撑或主动锚索系统控制小型结构就需要数千瓦能源，控制大型结构则需要高达数千千瓦能源。本发明通过同轴齿轮间传动力放大原理设置的一种新型力放大式主动调谐质量阻尼器，使主动控制系统的驱动力输入按比例减小，从而解决驱动力输入过大的问题。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种力放大式主动调谐质量阻尼器，该调谐质量阻尼器依靠同轴齿轮传动力放大原理，解决了现有建筑结构主动调谐质量阻尼器在结构抗震中需要输入过大驱动力的问题；其可根据具体的建筑结构的实际情况调整力的放大比例，减小外部驱动力的输入；在地震作用下，该调谐质量阻尼器能够在小驱动力输入下调谐结构频率并耗散外部的动能(振动能量)，从而保证结构安全。

发明内容：为解决上述技术问题，本发明所采用的技术手段为：

力放大式主动调谐质量阻尼器，由驱动装置、齿轮传动装置以及调谐质量装置组成；其中，驱动装置包括驱动器以及由驱动器驱动沿水平向运动的齿条；齿轮传动装置包括受力齿轮、传动齿轮和转动齿轮，所述受力齿轮与齿条通过齿轮齿条相互配合连接，受力齿轮和传动齿轮通过齿轮轴固定连接，受力齿轮的齿数多于传动齿轮，传动齿轮和转动齿轮传动连接；所述调谐质量装置包括支架、质量块、弧形承台以及固定在支架上且与支架转动连接的旋转轴，旋转轴与转动齿轮固定连接，质量块固定在旋转轴下方，旋转轴带动质量块沿着弧形承台做圆周运动。

本发明的齿轮传动装置采用了同轴大小齿轮之间传动力放大原理，通过大齿轮施加力作用于小齿轮达到力的放大作用，放大比例与两个齿轮之间的半径比例一致，传动齿轮通过与转动齿轮相连接达到传递放大后的驱动力的作用，将放大后的作用力施加于质量块上。

其中，还包括齿轮轴安装承台和驱动器安装承台，齿轮轴通过轴承固定安装在齿轮轴安装承台上，受力齿轮和传动齿轮通过齿轮轴固定在齿轮轴安装承台上，驱动器通过驱动器支座固定在驱动器安装承台上。

其中，所述弧形承台上设有多个呈矩阵式排布的万向滚动球铰。

其中，所述质量块横截面呈扇形，所述质量块的半径与转动齿轮的半径一致。

其中，所述驱动器为液压驱动式驱动器或电机伺服式驱动器，用来提供水平方向的可控推力。

其中，所述旋转轴与支架的接触部、齿轮轴与齿轮轴安装承台的接触部以及质量块与万向滚动球铰的接触面上均涂有润滑剂。