一种风振抑制器的制作方法

1.本发明涉及建筑领域，尤其涉及塔式结构，具体而言是一种风振抑制器。


背景技术：

2.自立塔式结构，如通信塔、雷达塔、广播电视塔等，所承受荷载主要以风荷载为主，且大部分塔式结构自振频率低，受脉动风影响显著。塔式结构在脉动风作用下会产生整体大幅振动的不利结构响应，这种风振现象在风荷载计算过程中主要体现为风振系数，是一种风荷载效应增大系数。如果结构在使用过程中未妥善应对风振现象，结构大幅振动会导致构件疲劳甚至破坏，严重时会造成铁塔折断或倾倒。
3.为了降低脉动风荷载的风振影响，塔式结构在设计过程中往往采用加大结构构件规格，增加结构刚度，以提高结构自振频率的方式降低脉动风荷载引起的风振。但是对于既有铁塔增加荷载，例如通信塔增加天线设备，雷达塔换用更大挡风面积的雷达等情况，除对塔身构件进行加固或替换外，缺少其它装置来降低风荷载的影响，不能快速地对通信塔进行加固。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种风振抑制器，所述的这种风振抑制器要解决现有技术中不能快速地对通信塔进行加固来降低风载荷的影响的技术问题。
5.本发明的一种风振抑制器，包括壳体，壳体外设置有安装件，壳体内设置有两个支架，两个支架之间设置有转轴，转轴的轴向平行于竖直方向，转轴上套设有陀螺，壳体内设置有电动机，电动机的输出轴通过传动机构与陀螺连接，壳体内设置有转角位移传感器、控制器和电源，转角位移传感器的信号输出端与控制器的信号输入端连接，电动机的控制端与控制器的信号输出端连接，电动机、转角位移传感器和控制器的电源端与电源连接。
6.进一步的，所述的传动机构包括第一齿轮，第一齿轮设置在电动机的输出轴上，陀螺上端面中设置有一个凹槽，凹槽的槽壁上沿圆周方向设置有第二齿轮，电动机设置在陀螺的上方，电动机的输出轴延伸至凹槽中并且第一齿轮与第二齿轮相互啮合。
7.进一步的，所述的陀螺的数量为偶数个，转轴的数量等于陀螺的数量，任意一个陀螺均各自套设在一个转轴上，任意一个陀螺均各自通过传动机构与电动机的输出轴连接。
8.进一步的，所述的电动机通过一个电机支架固定在壳体内。
9.进一步的，所述的安装件为抱箍。
10.进一步的，所述的壳体为由钢材构成。
11.进一步的，所述的壳体上设有检修口，检修口与壳体之间设置有密封结构。
12.本发明与现有技术相比，其效果是积极和明显的。本发明结构简单，安装方便，可以实现铁塔结构的无损、快速加固，利用陀螺稳定原理实现主动消减和抑制塔式结构因风荷载作用而产生振动，降低振动幅度，提高承载能力，安装调试完成后可立即使用。产品为主动式减振装置，可实现不同的转速，设定不同的启停条件，以适应不同的铁塔结构，因此
具有较宽的工作频谱。装置整体封闭，控制器可以自动控制，使用过程中无需频繁维护。
附图说明
13.图1为本发明的一种风振抑制器的结构示意图。
具体实施方式
14.实施例1以下结合附图和实施例对本发明作进一步描述，但本发明并不限制于本实施例，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
15.如图1所示，本发明的一种风振抑制器，包括壳体1，壳体1外设置有安装件9，壳体1内设置有两个支架6，两个支架6之间设置有转轴8，转轴8的轴向平行于竖直方向，转轴8上套设有陀螺3，壳体1内设置有电动机2，电动机2的输出轴通过传动机构与陀螺3连接，壳体1内设置有转角位移传感器（图中未示）、控制器4和电源（图中未示），转角位移传感器的信号输出端与控制器4的信号输入端连接，电动机2的控制端与控制器4的信号输出端连接，电动机2、转角位移传感器和控制器4的电源端与电源连接。
16.进一步的，所述的传动机构包括第一齿轮7，第一齿轮7设置在电动机2的输出轴上，陀螺3上端面中设置有一个凹槽10，凹槽10的槽壁上沿圆周方向设置有第二齿轮（图中未示），电动机2设置在陀螺3的上方，电动机2的输出轴延伸至凹槽10中并且第一齿轮7与第二齿轮相互啮合。
17.进一步的，所述的陀螺3的数量为偶数个，转轴8的数量等于陀螺3的数量，任意一个陀螺3均各自套设在一个转轴8上，任意一个陀螺3均各自通过传动机构与电动机2的输出轴连接。
18.考虑到陀螺3在自转过程中存在进动效应，因此在风振抑制器实际应用过程中，设置偶数个数量的陀螺3，并实施对转，也就是一半数量的陀螺3的旋转方向与另一半数量的陀螺3的旋转方向相反，相互抵消进动效应产生的周期作用力，消除对塔式结构振动的不利影响。
19.进一步的，所述的电动机2通过一个电机支架5固定在壳体1内。
20.进一步的，所述的安装件9为抱箍。
21.进一步的，所述的壳体1为由钢材构成。
22.进一步的，所述的壳体1上设有检修口，检修口与壳体1之间设置有密封结构。
23.检修口可用于内部构件检修，密封结构可防尘放水。
24.具体的，本实施例中的陀螺3、电动机2、转角位移传感器、控制器4、电源、传动机构、抱箍、密封结构等均采用现有技术中的公知方案，本领域技术人员均已了解，在此不再赘述。
25.本发明是塔式结构领域内一种全新的结构降荷加固手段。
26.本发明通过抱箍安装件9与铁塔主体结构紧固连接，保证风振抑制器随塔体同步振动，无需破坏或削弱塔体结构，安装完成简单调试后即可投入使用。
27.工作时，一般情况下塔体振动幅度较小，风振抑制器处于待机状态，遇到大风时塔体振动幅度增大，转角位移传感器感应到振动幅度并将信号传输给控制器4，当振动幅度超
过预设数值时，控制器4启动电动机2，电动机2带动陀螺3旋转，陀螺3产生稳定力矩来抑制塔体振动，当振动幅度降低到一定程度时陀螺3停止旋转，恢复到待机状态，如此循环。
28.本发明利用陀螺稳定原理实现主动消减和抑制塔式结构因风荷载作用而产生振动。陀螺3旋转过程中，当旋转轴8出现转角位移时陀螺3会产生稳定力矩以抵抗偏转，将这种稳定力矩作用于塔式结构上，可以在一定程度上为塔式结构的振动提供阻力，进而实现将振动逐步削弱抑制，实现减振的目的。
29.本发明目的为降低通信塔因风荷载引起的振动，进而降低风荷载影响，提升天线挂载能力，实现通信塔无伤，快速的结构加固。本发明可以主动为塔体提供与振动趋势相反的回复力矩，阻碍结构振动发展，达到降低脉动风荷载的影响，提高塔式结构风荷载承载能力。
30.陀螺部分为纯机械结构，构造简单，电动机2、控制器4均为当下成熟技术，可靠性高。除抱箍外所有部件均封装在封闭壳体1内，可隔绝外部不利环境因素，无需频繁维护。相对于传统的铁塔改造加固方案，风振抑制器在技术实施、施工周期和运营维护方面皆有优势，适合在所有承载能力不足的塔式结构使用。
31.陀螺3通过电动机2驱动绕旋转轴8旋转，转角位移传感器用于监控整体的振动状态和偏转角度，根据预设条件控制电动机2启停，控制陀螺3的旋转，从而实现风振抑制器工作状态转换。
32.本发明可以实现铁塔结构的无损、快速加固，降低振动幅度，提高承载能力，结构简单，安装方便，安装调试完成后可立即使用。产品为主动式减振装置，可实现不同的转速，设定不同的启停条件，以适应不同的铁塔结构，因此具有较宽的工作频谱。装置整体封闭，控制器4可以自动控制，使用过程中无需频繁维护。
33.实施过程：1、通过计算和现场实测的方式得到铁塔结构振动特性，塔体及塔上设备重量以及风振抑制器安装位置等信息。
34.2、根据振动特性和重量信息计算确定陀螺3的质量和电动机2的规格。
35.3、工厂内加工生产所有构件，并进行组装。
36.4、风振抑制器运至施工现场后，使用通用式抱箍件安装到塔上预定位置。
37.5、现场实测工作状态。
38.6、铁塔结构加固完成，可投入使用。