一种宽频域无级变频的调频质量阻尼器的制作方法

本发明涉及振动控制的，特别是涉及一种宽频域无级变频的调频质量阻尼器。

背景技术：

1、调频质量阻尼器广泛用于振动控制项目中用于改善使用舒适度，尤其是人行天桥，大跨度屋盖等结构，大部分人行桥为了追求更好的景观效果，外形构造往往设计得纤薄，跨度大，这才带来了主体结构基频偏低，容易引发人致振动的问题，为了起到足够的减振效果，调频质量阻尼器系统的自振频率必须接近或等于结构的自振频率，才能有效地吸收结构的振动能量。

2、在实际工程应用中，设计阶段通过有限元模型计算获取主体结构的自振频率，调频质量阻尼器系统一般以此为设计依据。然而，由于边界条件的简化、建筑装饰面层质量刚度属性的粗略估计，导致实际结构竣工后的实测自振频率与设计阶段的计算结果往往会有偏差。实际调频质量阻尼器系统的减振效果因此低于设计预期，所以需要在一定范围内对调频质量阻尼器系统的自振频率进行调节，使其达到最佳的工作状态，满足设计需求。

3、为了解决该问题，有两种途径，一是调节质量，例如通过将质量块设计成可拆卸增减的多层钢板紧固式结构，改变钢板的数量实现质量变化从而改变调频质量阻尼器系统的自振频率，这种方式能实现频率的粗略调节，但无法实现连续的精确调节，且根据自振频率与刚度质量关系表达式，要想实现频率增幅约41％需要减少质量块的一半质量，此时调频质量阻尼器系统相对于主体结构的质量比也下降了一半，实际即使获得了最优频率，也只能得到质量比下调后打折扣的最优“减振率”。拆卸下来的钢板也会造成一定程度的浪费，调节质量的方式因此较少被采用。

4、另一种途径则是调节刚度，现有的实现方法具体表现为两种，一是将刚度系统设计为主副弹簧的形式，如专利cn106400996a，副弹簧为多个小刚度弹簧，可以在现场通过增减小弹簧实现刚度变化以调节频率，不会改变质量比属性，但也无法实现精确的连续调节，需求多大的调节幅度就需要增加相应数量的小弹簧，可调节的幅度大小直接与构造尺寸相关。另一种方法是将弹簧与质量块间的传力构件设计为杠杆式，如专利cn111997218a，通过调节质量块与弹簧间的力臂长度实现系统内的刚度变化，这一手段可以实现刚度的连续调节，但需要较大的构造空间提供足够的力臂调整幅度。两种常见调节刚度的手段都会带来系统内质量块与弹簧平衡位置的变化，在施工现场调节时往往需要起重设备的辅助，主体结构的实际自振频率却需要在临近竣工阶段通过现场实测才能精确获取，导致部分起重设备需要在施工现场滞留到竣工时，这也会增加一部分施工成本。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种宽频域无级变频的调频质量阻尼器，包括底座和主体质量块，所述底座上垂直设置有光轴导杆，所述主体质量块的侧壁设置有与所述光轴导杆相同数量的连接板，所述连接板上有开孔，所述主体质量块和所述底座通过所述连接板和所述光轴导杆滑动连接；

2、所述主体质量块内部安装有阻尼元件，所述主体质量块的连接板与所述底座之间设置有螺旋弹簧，所述螺旋弹簧与所述光轴导杆共轴；

3、所述底座上还垂直设置有定位螺杆，所述主体质量块的侧壁对应于所述定位螺杆的位置设置有限位板，所述限位板与所述底座之间设置有副螺旋弹簧，所述副螺旋弹簧与所述定位螺杆共轴；

4、所述主体质量块的侧壁设置有自动调节组件，所述自动调节组件包括有垂直于定位螺杆的导轨，所述导轨的上滑动连接有两个夹具，两个所述夹具固定夹持平衡悬臂簧片的两个端部点。

5、可调频域范围下限由主体质量块的质量属性与主刚度系统中螺旋弹簧的刚度总和决定，通过副刚度系统带来的刚度增量向上无级调节频率。调节夹具在平衡悬臂簧片与导轨上固定的位置，改变平衡悬臂簧片的悬臂长度，实现刚度变化的功能，固定位置越靠近平衡悬臂簧片的根部，对于平衡悬臂簧片来说，连接刚度会趋于无穷大，但是容许运动幅值趋于无穷小，此时与之串联的副螺旋弹簧则能保证副刚度系统在连接件处于平衡悬臂簧片根部位置时，整体等效刚度为副螺旋弹簧的总刚度，且仍具有足够的变形能力，实现指定范围内的副弹簧刚度增量无级调节。

6、优选的，所述连接板的开孔设置有直线轴承，所述光轴导杆穿过所述直线轴承与所述连接板滑动连接。

7、优选的，所述副螺旋弹簧安装于所述限位板和所述底座之间时处于压缩状态，所述副螺旋弹簧夹持所述平衡悬臂簧片的配合部，所述定位螺杆贯穿所述配合部上的通孔。

8、优选的，调频质量阻尼器处于初始状态时，所述副螺旋弹簧与所述平衡悬臂簧片不存在相互作用力。

9、优选的，所述平衡悬臂簧片为弹簧钢或不锈钢材料。

10、优选的，所述自动调节组件还包括与两个所述夹具滑动连接的双向丝杆，所述主体质量块的侧端安装有与所述双向丝杆连接的调节电机。

11、优选的，所述导轨上开设有t形槽，所述夹具的侧端设置有t形块，所述夹具通过所述t形块在导轨的t形槽内滑动。

12、优选的，所述夹具通过螺纹杆滑动连接有夹爪，所述夹爪上设置有防滑胶垫，所述夹爪和所述夹具之间形成有容纳所述平衡悬臂簧片的容纳腔。

13、优选的，所述夹爪的一端设置有限位凸，所述夹具上设置与所述螺纹杆连接的第二电机，所述调节电机和第二电机信号连接有控制器，控制器控制第二电机运转，使夹爪远离平衡悬臂簧片，使平衡悬臂簧片不被夹爪和夹具夹持，再通过控制器控制调节电机转动，调节电机通过双向丝杆带动两个夹具在导轨上做相对靠近或远离同步运动，使夹具的夹持平衡悬臂簧片的位置发生改变，从而实现在指定范围内的副弹簧刚度增量自动无级调节；

14、通过振动频率测试仪检测本调频质量阻尼器的振动频率，并将检测的数据与控制器内设定的频率阈值进行比对，当振动频率测试仪检测的调频质量阻尼器的振动频率高于或低于控制器内设定的频率阈值时，控制器控制自动调节组件中的夹具在导轨上进行对应距离位置调节，直至振动频率测试仪检测本调频质量阻尼器的振动频率处于控制器设定频率阈值内，即使螺旋弹簧产生疲劳发生刚度变化，本调频质量阻尼器也能通过自动调节组件及时调节夹具夹持平衡悬臂簧片的位置，从而使本阻尼器保持在设定振动频率阈值内。

15、优选的，所述直线轴承与底座之间连接有限位栓。

16、本发明提供的一种宽频域无级变频的调频质量阻尼器与现有技术相比较，具有以下有益效果：

17、1、本发明通过设置导轨、夹具来调节平衡悬臂簧片的长度，采用变化悬臂长度的方式调节刚度，由于悬臂长度与刚度呈现立方关系，在有限尺寸内的调幅范围远大于杠杆式的线性调节方式，无需为了获取足够的调幅范围，增加整体构造尺寸。

18、2、本发明中主体质量块与刚度系统的平衡位置，由螺旋弹簧系统决定，副螺旋弹簧组成的系统仅承担刚度变化功能，不参与承受主体质量块重力荷载，无需考虑副螺旋弹簧的疲劳问题，同时由于平衡静止状态下，副螺旋弹簧系统与主体质量块之间无作用力，现场调节时也能摆脱对起重设备的依赖。

19、3、本发明通过振动频率测试仪检测本调频质量阻尼器的振动频率，并将检测的数据与控制器内设定的频率阈值进行比对，当振动频率测试仪检测的调频质量阻尼器的振动频率高于或低于控制器内设定的频率阈值时，控制器控制自动调节组件中的夹具在导轨上进行对应距离位置调节，直至振动频率测试仪检测本调频质量阻尼器的振动频率处于控制器设定频率阈值内，即使螺旋弹簧产生疲劳发生刚度变化，本调频质量阻尼器也能通过自动调节组件及时调节夹具夹持平衡悬臂簧片的位置，从而使本阻尼器保持在设定振动频率阈值内。