一种长吊索的可调阻尼减振装置及其安装方法与流程

1.本技术涉及阻尼减振技术领域，具体涉及一种长吊索的可调阻尼减振装置及其安装方法。


背景技术：

2.随着悬索桥跨度的增加，悬索桥的吊索也越来越长，吊索受到外界风荷载和交通荷载的作用，可能会发生较大的振动，且悬索桥吊索本身阻尼比较小，自身很难控制吊索的振动，目前一般采用增加阻尼减振装置的方式来控制吊索的振动。但是，阻尼减振器一般安装于吊索的近端处，往往无法达到有效的减振效果。
3.针对上述问题，本领域技术人员设计了一种如cn108660904a的悬索桥长吊索阻尼减振装置，该发明专利的技术方案，设置刚性连接件、位移传动杆和阻尼器；阻尼器安装于吊索的近端，刚性连接件固定连接两条吊索，间隔吊索的近端朝上设置；位移传动杆的顶部与刚性铰接件铰接，位移传动杆的底部连接有阻尼器。本发明的技术方案通过支撑架和位移传动杆，将吊索的振动放大至位移传动杆的底部，使阻尼器充分发挥减振作用，即相当于将接收减振点的位置上移，减振效果相对于安装在近端的减振阻尼器的效果更好。
4.但是，上述技术方案仍然存在缺陷，第一点是上述阻尼减振装置属于固定不动的形式，安装位置与吊索振幅不相关，不能达到最好的减振效果；第二点是阻尼器仍然位于吊索的近端，需要刚性连接件和位移传动杆的传递，传递过程中会有部分振动流失，流失的部分仍然需要吊索自己承受；第三点是上述阻尼减振器在控制吊索的风激振动方面是有缺陷的，主要是因为风激振动的振动频率是宽频，而固定的阻尼减振装置防振动的频率是窄带的，无法控制多阶模态振动。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的缺陷，本技术的目的在于提供一种长吊索的可调阻尼减振装置及其安装方法，阻尼器不再安装于吊索近端，其在吊索的位置可调节，且作用于多阶模态振动。
6.为达到以上目的，采取的技术方案是：一种长吊索的可调阻尼减振装置，包含设置于吊索近端的三角支撑架，所述可调阻尼减振装置还包括：
7.减振盒体，其横向设置于两条吊索之间；所述减振盒体设置两种以上频率范围的减振器；所述减振盒体的两个侧端面均设置有卡持吊索的爬行装置；
8.用于为减振盒体提供推拉力的伸缩丝杆，其底端固定于三角支撑架，其顶端固定于减振盒体。
9.在上述技术方案的基础上，所述可调阻尼减振装置还包含丝杆驱动器和丝杆螺母，所述丝杆驱动器设置于三角支撑架内部，所述丝杆螺母设置于三角支撑架顶端，所述伸缩丝杆贯穿三角支撑架顶部和丝杆螺母，所述丝杆驱动器用于控制伸缩丝杆伸长或缩短。
10.在上述技术方案的基础上，所述减振盒体的长度小于两根吊索之间的间距，其内
设置横杆和两个相匹配的啮合锥齿轮，一个啮合锥齿轮设置于伸缩丝杆顶端，另一个啮合锥齿轮设置横杆；当伸缩丝杆转动时，通过两个啮合锥齿轮带动所述横杆转动，进而带动爬行装置沿吊索爬行。
11.在上述技术方案的基础上，所述爬行装置包含一根连杆、两个平齿轮和两个弧形滑轮，第一个平齿轮贴紧减振盒体侧端面，并与其同轴设置；第二个平齿轮与第一个平齿轮啮合；两个弧形滑轮的滑槽分别卡设于吊索两侧，其中一个弧形滑轮同轴紧贴于第二个平齿轮侧端面；所述连杆垂直连接于两个弧形滑轮的转动轴；当所述横杆转动时，第一个平齿轮转动，两个弧形滑轮夹紧吊索转动爬行。
12.在上述技术方案的基础上，所述减振器包含液体质量减振器、弹簧质量减振器、滑轮质量减振器和/或惯质减振器。
13.在上述技术方案的基础上，所述三角支撑架包括水平架和两块斜撑，所述水平架的两端分别夹紧两根吊索，两块所述斜撑斜向设置形成三角状结构。
14.本技术公开了一种基于上述可调阻尼减振装置的安装方法，包含以下步骤：
15.用测试仪器测试吊索安装可调阻尼减振装置前的环境激励时程曲线，得到吊索的振动频率；
16.将伸缩丝杆的底端固定于三角支撑架，将减振盒体安装于伸缩丝杆的顶端；在减振盒体的两个侧端面均安装爬行装置；在减振盒体安装两种以上频率范围的减振器，且所有减振器的自振频率均处于吊座的振动频率范围内；
17.用测试仪器测试吊索安装可调阻尼减振装置后的环境激励时程曲线；并用两次得到的环境激励时程曲线，分析得出可调阻尼减振装置安装后的阻尼比，并在可调范围内调整伸缩丝杆伸缩运动，直至得到的阻尼比最大，确定为伸缩丝杆长度。
18.在上述技术方案的基础上，所述可调阻尼减振装置还包含丝杆驱动器和丝杆螺母，所述丝杆驱动器设置于三角支撑架内部，所述丝杆螺母设置于三角支撑架顶端，所述伸缩丝杆贯穿三角支撑架顶部和丝杆螺母；
19.所述调整伸缩丝杆伸缩运动，包含：
20.所述丝杆驱动器控制伸缩丝杆伸长或缩短。
21.在上述技术方案的基础上，所述减振盒体的长度小于两根吊索之间的间距，其内设置横杆和两个相匹配的啮合锥齿轮，一个啮合锥齿轮设置于伸缩丝杆顶端，另一个啮合锥齿轮设置横杆；当伸缩丝杆转动时，通过两个啮合锥齿轮带动所述横杆转动，进而带动爬行装置沿吊索爬行。
22.在上述技术方案的基础上，所述爬行装置包含一根连杆、两个平齿轮和两个弧形滑轮，第一个平齿轮贴紧减振盒体侧端面，并与其同轴设置；第二个平齿轮与第一个平齿轮啮合；两个弧形滑轮的滑槽分别卡设于吊索两侧，其中一个弧形滑轮同轴紧贴于第二个平齿轮侧端面；所述连杆连接于连杆的转动轴；当所述横杆转动时，第一个平齿轮转动，两个弧形滑轮夹紧吊索转动爬行。
23.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：
24.1.本技术的可调阻尼减振装置，设计巧妙，利用伸缩丝杆对减振盒体提供推力和拉力，为减振盒体提供沿吊索长度方向运动的基础；同时，设计两个啮合锥齿轮，进而带动横杆转动，横杆转动进一步为爬行装置提供爬行力，爬行装置空间设计精巧，通过两个平齿
轮进行错位，利用两个弧形滑轮夹紧吊索，横杆转动两个弧形滑轮夹紧吊索并沿吊索方向上下爬行，有效地调整减振盒体与吊索连接点的位置，从而提高减振效果；阻尼器不再安装于吊索近端，其在吊索的位置可调节，且减振盒体针对多阶模态振动。
25.本技术传动转化巧妙，且爬行装置使得可调阻尼减振装置上下运动稳定可靠；相对于减振盒体的两边活动连接于吊索，伸缩丝杆仅提供推拉力，减振盒体与吊索不断滑动摩擦的方式；本技术的爬行装置，运动平稳，且对结构的磨损量小，便于灵活调节。
26.2.本技术的可调阻尼减振装置的安装方法，通过分析吊索安装可调阻尼减振装置前后的环境激励时程曲线，得出阻尼比，根据阻尼比能够指导调整伸缩丝杆，将减振盒体调整至阻尼比最大的位置，即吊索振幅最大处，也是最佳减振位置，能够起着最佳的减振效果，阻尼比保证了整体的减振效果；进一步地，单独来件，多个窄带的自振频率的减振器组合形成宽频的振动范围，覆盖了吊索的宽频振动，解决了吊索多阶振动的问题。
附图说明
27.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本技术实施例提供的可调阻尼减振装置安装于吊索的安装示意图；
29.图2为图1中的阻尼器、伸缩丝杆和三角支撑架的放大示意图；
30.图3为图2的俯视图；
31.图4为图2的左视图；
32.图5为图4中的盒体、阻尼器、平齿轮和弧形滑轮的放大示意图；
33.附图标记：1、三角支撑架；2、丝杆螺母；3、伸缩丝杆；4、弧形滑轮；5、啮合锥齿轮；6、平齿轮；7、阻尼器；8、横杆；9、减振盒体；10、吊索；11、锚头；12、连杆；13、丝杆驱动器。
具体实施方式
34.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
35.如图1、图2和图3所示，本技术公开了一种长吊索的可调阻尼减振装置的实施例，包含设置于吊索近端的三角支撑架1。可调阻尼减振装置还包括减振盒体9和伸缩丝杆3，减振盒体9横向设置于两条吊索10之间。减振盒体9的两个侧端面均设置有卡持吊索10的爬行装置。减振盒体9设置两种以上频率范围的减振器。伸缩丝杆3用于为减振盒体9提供推拉力，其底端固定于三角支撑架1，其顶端固定于减振盒体9。
36.本技术的可调阻尼减振装置，减振盒体9设置两种以上频率范围的减振器，对吊索振动能够实现宽频覆盖，解决了现有的固定的阻尼减振装置防振动的频率是窄带的技术问题；同时，本技术的减振盒体9不再安装于吊索近端，而是安装在近端上方，同时减振盒体9能够相对于吊索10移动，能够适应于不同长度的吊索，并根据需要调整至最佳位置，达到最
好的减振效果。
37.在一个实施例中，可调阻尼减振装置还包含丝杆驱动器13和丝杆螺母2，丝杆驱动器13设置于三角支撑架1内部，丝杆螺母2设置于三角支撑架1顶端，伸缩丝杆3贯穿三角支撑架1顶部和丝杆螺母2，丝杆驱动器13用于控制伸缩丝杆3伸长或缩短。本技术的丝杆驱动器13、丝杆螺母2和三角支撑架1组合搭配形成稳定的伸缩结构，能够带动减振盒体9沿吊索10移动，适应不同长度的吊索10。
38.进一步地，减振盒体9的长度小于两根吊索10之间的间距，其内设置横杆8和两个相匹配的啮合锥齿轮5，横杆8位于减振盒体9的中部，能够发生转动。一个啮合锥齿轮5设置于伸缩丝杆3顶端，且该啮合锥齿轮5与伸缩丝杆3轴线同轴。另一个啮合锥齿轮5设置横杆8，且其轴线与横杆8同轴。当伸缩丝杆3转动时，伸缩丝杆3一边伸长或缩短，一边通过两个啮合锥齿轮5带动横杆8转动，进而带动爬行装置沿吊索10爬行。
39.如4和图5所示，进一步地，爬行装置包含一根连杆12、两个平齿轮6和两个弧形滑轮4，第一个平齿轮6贴紧减振盒体9侧端面，并与其同轴设置，即第一个平齿轮6与横杆8同轴。第二个平齿轮6与第一个平齿轮6啮合，在空间位置上，第二个平齿轮6位于第一个平齿轮6的内侧或外侧。两个弧形滑轮4的滑槽分别卡设于吊索10两侧，其中一个弧形滑轮4同轴紧贴于第二个平齿轮6侧端面。两个弧形滑轮4均具有自己的转动轴。连杆12垂直连接于两个弧形滑轮4的转动轴。一个弧形滑轮4与第二个平齿轮6同步运动，另一个弧形滑轮4绕转动轴自由转动。当横杆8转动时，第一个平齿轮6转动，带动第二个平齿轮6转动，第二个平齿轮6带动一个弧形滑轮4转动，进而通过连杆12使得两个弧形滑轮4夹紧吊索，沿吊索上下爬行。
40.本技术的可调阻尼减振装置，减振盒体9相对固定于伸缩丝杆3的顶端，且伸缩丝杆3能够穿过减振盒体9底壁转动。横杆8的两端贯穿减振盒体9，但其长度小于两条吊索10之间的间距。
41.本技术的可调阻尼减振装置，设计巧妙，利用伸缩丝杆3对减振盒体9提供推力和拉力，为减振盒体9提供沿吊索10长度方向运动的基础；同时，设计两个啮合锥齿轮5，进而带动横杆8转动，横杆8转动进一步为爬行装置提供爬行力，爬行装置空间设计精巧，通过两个平齿轮6进行错位，利用两个弧形滑轮4夹紧吊索10，横杆8转动两个弧形滑轮4夹紧吊索10并沿吊索10方向上下爬行。本技术传动转化巧妙，且爬行装置使得可调阻尼减振装置上下运动稳定可靠。相对于减振盒体9的两边活动连接于吊索，伸缩丝杆3仅提供推拉力，减振盒体9与吊索不断滑动摩擦的方式，本技术的爬行装置，运动平稳，且对结构的磨损量小，便于灵活调节。
42.在一个实施例中，减振器包含液体质量减振器、弹簧质量减振器、滑轮质量减振器和/或惯质减振器。在实际搭配的过程中，可以进行灵活搭配，采用两种或两种以上。上述不同类型的减振器的振动频率范围不同，两种以上频率范围的振动器能够实现宽频的减振效果。
43.在一个实施例中，三角支撑架1包括水平架和两块斜撑，水平架的两端分别夹紧两根吊索，两块斜撑斜向设置形成三角状结构。
44.本技术还公开了一种基于上述可调阻尼减振装置的安装方法，包含以下步骤：
45.用测试仪器测试吊索安装可调阻尼减振装置前的环境激励时程曲线，得到吊索10
的振动频率。具体地，经过长时间测量得到吊索10的宽频的振动范围。
46.将伸缩丝杆3的底端固定于三角支撑架1，将减振盒体9安装于伸缩丝杆3的顶端。在减振盒体9的两个侧端面均安装爬行装置，爬行装置卡持于吊索10。在减振盒体9安装两种以上频率范围的减振器，且所有减振器的自振频率均处于吊索的振动频率范围内。通过多个窄带的自振频率的减振器组合形成宽频的振动范围，覆盖吊索的宽频振动。
47.用测试仪器测试吊索安装可调阻尼减振装置后的环境激励时程曲线；并用两次得到的环境激励时程曲线，分析得出可调阻尼减振装置安装后的阻尼比，并在可调范围内调整伸缩丝杆3伸缩运动，直至得到的阻尼比最大，确定为伸缩丝杆3长度。
48.本技术的可调阻尼减振装置的安装方法，通过分析吊索10安装可调阻尼减振装置前后的环境激励时程曲线，得出阻尼比，直到可调阻尼减振装置调整伸缩丝杆3，将减振盒体9调整至最佳减振位置，能够起着最佳的减振效果；阻尼比保证了整体的减振效果；进一步地，单独来件，多个窄带的自振频率的减振器组合形成宽频的振动范围，覆盖了吊索的宽频振动，解决了吊索多阶振动的问题。
49.在一个实施例中，可调阻尼减振装置还包含丝杆驱动器13和丝杆螺母2，丝杆驱动器13设置于三角支撑架1内部，丝杆螺母2设置于三角支撑架1顶端，伸缩丝杆3贯穿三角支撑架1顶部和丝杆螺母2，丝杆驱动器13用于控制伸缩丝杆3伸长或缩短。本技术的丝杆驱动器13、丝杆螺母2和三角支撑架1组合搭配形成稳定的伸缩结构，能够带动减振盒体9沿吊索10移动，适应不同长度的吊索10。
50.其中，调整伸缩丝杆3伸缩运动，包含：
51.丝杆驱动器13控制伸缩丝杆3伸长或缩短。
52.进一步地，减振盒体9的长度小于两根吊索10之间的间距，其内设置横杆8和两个相匹配的啮合锥齿轮5，横杆8位于减振盒体9的中部，能够发生转动。一个啮合锥齿轮5设置于伸缩丝杆3顶端，且该啮合锥齿轮5与伸缩丝杆3轴线同轴。另一个啮合锥齿轮5设置横杆8，且其轴线与横杆8同轴。当伸缩丝杆3转动时，伸缩丝杆3一边伸长或缩短，一边通过两个啮合锥齿轮5带动横杆8转动，进而带动爬行装置沿吊索10爬行。
53.进一步地，爬行装置包含一根连杆12、两个平齿轮6和两个弧形滑轮4，第一个平齿轮6贴紧减振盒体9侧端面，并与其同轴设置，即第一个平齿轮6与横杆8同轴。第二个平齿轮6与第一个平齿轮6啮合，在空间位置上，第二个平齿轮6位于第一个平齿轮6的内侧或外侧。两个弧形滑轮4的滑槽分别卡设于吊索10两侧，其中一个弧形滑轮4同轴紧贴于第二个平齿轮6侧端面。两个弧形滑轮4均具有自己的转动轴。连杆12垂直连接于两个弧形滑轮4的转动轴。一个弧形滑轮4与第二个平齿轮6同步运动，另一个弧形滑轮4绕转动轴自由转动。当横杆8转动时，第一个平齿轮6转动，带动第二个平齿轮6转动，第二个平齿轮6带动一个弧形滑轮4转动，进而通过连杆12使得两个弧形滑轮4夹紧吊索，沿吊索上下爬行。
54.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本
领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
55.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
56.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。