CN110805530B - 调谐质量阻尼装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种调谐质量阻尼装置，包括：连杆，所述连杆沿着纵向方向延伸；加重组件，所述加重组件连接在所述连杆的下端处；以及顶部连接组件，所述顶部连接组件连接在所述连杆的上端与塔筒的塔架横梁之间，并包括纵向承载机构，所述纵向承载机构包括：固定连接件，所述固定连接件与所述塔架横梁固定连接；活动连接件，所述活动连接件与所述固定连接件间隔开，并与所述连杆固定相连；以及弹性连接关节，所述弹性连接关节连接在所述固定连接件和所述活动连接件之间，并构造为能产生弹性变形以允许所述活动连接件相对于所述固定连接件发生摆动。该装置能够有效削弱风电发动机的塔筒的摆动，并且使用寿命较长。

Description

调谐质量阻尼装置

技术领域

本发明涉及风力发电机的减振技术领域，特别是涉及一种调谐质量阻尼装置。

背景技术

风力发电是一种清洁能源，近年来受到广泛的关注。为了提高发电效率，在中低风速及海上风场区域设置的高塔筒风机逐渐成为了各风机主机厂竞争的重要方向。塔筒的高度增加能有效提高发电效率，但同时会导致塔筒容易产生振动、甚至较大幅度的摆动。这种振动和摆动本身就会对发电机的结构稳定性带来不好的影响。另外，机组的转速有可能会跨越塔架一阶频率。在该转速跨越塔架频率时，就会产生共振，由此会带来非常严重的安全隐患。

在现有技术中，通过在塔架的塔筒内通过带有铁钩的链条来吊设沙袋来减小塔筒的横向摆动。这种方式的成本很低，且易于实施。然而，这种结构在实际使用中磨损非常严重，需要频繁维护，不利于长期使用。

因此，需要一种使用寿命较长的用于削弱风电发动机的塔筒的摆动的装置。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种调谐质量阻尼装置，其能够有效削弱风电发动机的塔筒的摆动，并且使用寿命较长。

根据本发明提出了一种调谐质量阻尼装置，包括：连杆，所述连杆沿着纵向方向延伸；加重组件，所述加重组件连接在所述连杆的下端处；以及顶部连接组件，所述顶部连接组件连接在所述连杆的上端与塔筒的塔架横梁之间，并包括纵向承载机构，所述纵向承载机构包括：固定连接件，所述固定连接件与所述塔架横梁固定连接；活动连接件，所述活动连接件与所述固定连接件间隔开，并与所述连杆固定相连；以及弹性连接关节，所述弹性连接关节连接在所述固定连接件和所述活动连接件之间，并构造为能产生弹性变形以允许所述活动连接件相对于所述固定连接件发生摆动。

由于弹性连接关节可产生弹性变形，以便于活动连接件相对于固定连接件发生摆动，由此能有效避免接合处发生磨损等问题。这非常有利于延长该装置的使用寿命。通过上述装置可实现加重组件与塔筒相反地摆动，由此来有效地削弱塔筒的摆动。

在一个实施例中，所述固定连接件内形成沿着第一横向方向贯穿所述固定连接件的容纳孔，所述活动连接件包括与所述连杆固定相连的活动连接部，以及从所述活动连接部向上延伸的一对活动延伸部，所述一对活动延伸部在第一横向方向上彼此间隔开，所述固定连接件的容纳孔处于所述一对活动延伸部之间，所述活动连接件还包括沿第一横向方向延伸的连接在所述一对活动延伸部之间的活动连杆，所述活动连杆穿过所述容纳孔，并与所述容纳孔的壁间隔开，所述弹性连接关节接合在所述容纳孔的壁与所述活动连杆之间。

在一个实施例中，所述固定连接件包括连接在所述塔架横梁之下的上连接体以及连接在所述上连接体之下的下连接体，所述上连接体的下表面与所述下连接体的上表面分别形成所述容纳孔的壁的一部分。

在一个实施例中，所述固定连接件包括与所述塔架横梁相固定的固定连接部，以及由所述固定连接部向下延伸形成的固定延伸部，所述容纳孔形成于所述固定延伸部中。

在一个实施例中，所述固定连接件构造有在所述容纳孔的端部边缘处径向延伸的挡沿，所述挡沿的内径小于所述弹性连接关节的外径以将所述弹性连接关节限定在所述容纳孔内。

在一个实施例中，所述活动连杆包括圆柱形的杆体，以及设置在所述杆体的端部处的平面切削部，所述杆体与所述弹性连接关节相配合，在所述活动延伸部上构造有固定孔，所述固定孔包括直线轮廓部，在所述杆体的端部插入所述固定孔内时，所述平面切削部与所述直线轮廓部相配合。

在一个实施例中，所述弹性连接关节包括：外层关节套，所述外层关节套沿所述第一横向方向延伸，并与所述容纳孔的壁相接合；内层关节套，所述内层关节套沿所述第一横向方向延伸，套设在所述外层关节套与所述活动连杆之间，并与所述活动连杆相接合；以及弹性连接环，所述弹性连接环接合在所述外层关节套与所述内层关节套之间，并能产生弹性变形。

在一个实施例中，所述外层关节套的内壁和/或所述外层关节套的外壁构造为中间部分径向向外凸出的拱形表面。

在一个实施例中，其特征在于，在所述外层关节套和所述内层关节套之间设置有多层彼此套设的弹性连接环，所述多层彼此套设的弹性连接环通过金属层而彼此间隔开。

在一个实施例中，所述顶部连接组件还包括防自转机构，所述防自转机构包括：一对防自转固定件，所述一对防自转固定件沿第一横向方向彼此间隔开，并与所述塔架横梁固定相连，所述一对活动延伸部处于所述一对防自转固定件之间；一对连接轴杆，所述一对连接轴杆分别连接在所述活动连杆的两端，并沿第一横向方向相对于所述活动连杆延伸出去，至穿过所述一对防自转固定件上的安装孔并与所述安装孔的壁间隔开；以及一对连接头，所述一对连接头分别设置在所述一对连接轴杆与所述安装孔的壁之间，各个所述连接头均包括与所述安装孔的壁相连的外套件，套设在所述外套件内的与所述连接轴杆相连的内套件，以及设置在所述内套件和所述外套件之间的中间弹性层。

在一个实施例中，所述顶部连接组件还包括防自转机构，所述防自转机构包括：一对连接轴杆，所述一对连接轴杆从所述活动连接件处纵向向上延伸至插入到所述固定连接件的安装孔内，所述一对连接轴杆彼此间隔开；以及一对连接头，所述一对连接头分别设置在所述一对连接轴杆与所述安装孔的壁之间，各个所述连接头均包括与所述安装孔的壁相连的外套件，套设在所述外套件内的与所述连接轴杆相连的内套件，以及设置在所述内套件和所述外套件之间的中间弹性层。

在一个实施例中，所述外套件的内侧面和/或所述内套件的外侧面构造为拱形表面，所述拱形表面的中间部分径向向外凸出。

在一个实施例中，在所述中间弹性层的上边缘和下边缘处构造有第一凹陷部分。

在一个实施例中，所述防自转机构还包括外安装套，所述连接头通过所述外安装套而安装到所述安装孔内，所述外安装套构造为能预先挤压式套设在所述外套件之外，以使所述连接头的中间弹性层预压缩。

在一个实施例中，在所述外安装套上设置有用于与所述内套件相配合的安装卡槽，以及用于与所述安装孔的壁相配合的螺纹。

在一个实施例中，所述防自转机构还包括内安装套，所述连接头通过所述内安装套而与所述连接轴杆相连，所述内安装套构造为能预先挤压式套设在所述内套件之内，以使所述连接头的中间弹性层预压缩。

在一个实施例中，所述内安装套与所述连接轴杆固定连接为一体。

在一个实施例中，所述连接轴杆能相对于所述连接头的内套件在轴向方向上滑动。

在一个实施例中，在所述连接轴杆与所述连接头的内套件之间设置有间隙，或设置有直线轴承或耐磨材料体。

在一个实施例中，所述加重组件包括一个加重单元，在所述一个加重单元之下设置有碰撞机构，所述碰撞机构构造为与安装在所述塔筒内的配合碰撞件相对应，以能够相互碰撞。

在一个实施例中，所述加重组件包括至少两个加重单元，所述至少两个加重单元在纵向方向上彼此间隔开，在所述至少两个加重单元中的其中两个之间设置有碰撞机构，所述碰撞机构构造为与安装在所述塔筒内的配合碰撞件相对应，以能够相互碰撞，所述至少两个加重单元构造为能将所述调谐质量阻尼装置的重心调节到所述碰撞机构处。

在一个实施例中，所述碰撞机构包括：碰撞体，所述碰撞体套设在构造为环状的所述配合碰撞件内；以及缓冲弹性件，所述缓冲弹性件连接在所述碰撞体和位于所述碰撞体之上的加重单元之间。

在一个实施例中，所述缓冲弹性件构造为沿纵向方向延伸的柱状弹性件。

在一个实施例中，在所述碰撞体和所述配合碰撞件之间设置有弹性垫，所述弹性垫由比所述碰撞体软的金属或者高分子材料制成。

在一个实施例中，所述加重单元包括沿横向方向延伸的托板，以及叠置在所述托板上的加重板。

在一个实施例中，所述调谐质量阻尼装置还包括设置在所述加重组件之下的底部弹簧组件，所述底部弹簧组件包括沿纵向方向延伸并连接在所述塔筒的底壁与所述加重组件之间的底部弹性件。

在一个实施例中，所述底部弹簧组件还包括：第一连接杆，所述第一连接杆从所述加重组件处沿纵向方向向下延伸；以及第二连接杆，所述第二连接杆沿纵向方向延伸，所述第二连接杆的上端与所述第一连接杆铰接，所述第二连接杆的下端与所述底部弹性件相连。

在一个实施例中，所述底部弹簧组件还包括连接在所述底部弹性件与所述塔筒的底壁之间的第三连接杆，所述第三连接杆与所述塔筒的底壁铰接。

在一个实施例中，所述调谐质量阻尼装置还包括连接在所述第一连接杆与所述塔筒的侧壁之间的阻尼器，所述阻尼器沿横向方向延伸，所述阻尼器的两端分别与所述第一连接杆和所述塔筒铰接。

在一个实施例中，所述阻尼器的两端分别与所述第一连接杆和所述塔筒的侧壁铰接。

在一个实施例中，两个所述阻尼器在横向方向上彼此间隔90°的夹角。

在一个实施例中，所述阻尼器具有在纵向方向上倾斜，所述阻尼器的两端分别与所述第一连接杆和所述塔筒的底壁铰接。

在一个实施例中，所述连杆包括：连接芯轴，所述连接芯轴连接在所述顶部连接组件与所述加重组件之间，所述连接芯轴构造为狭长的，以降低其重量；以及外壳体，所述外壳体沿纵向方向延伸以抵在所述顶部连接组件与所述加重组件之间，所述外壳体包围所述连接芯轴。

与现有技术相比，本发明的优点在于：该装置具有较长的使用寿命。同时，由于加重组件能较为自由地向四面八方摆动，因此能够有效地削弱塔筒的摆动。

附图说明

在下文中参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1显示了本发明的调谐质量阻尼装置的一个示例性实施方案；

图2显示了图1中的装置的顶部连接组件的局部放大图；

图3显示了图2中的顶部连接组件中的弹性连接关节的剖视图；

图4显示了图2中的顶部连接组件中的下连接体的立体图；

图5显示了顶部连接组件中的一部分的爆炸图；

图6显示了图2中的顶部连接组件中的连接头的立体图；

图7显示了图6中的连接头的一个具体实施例；

图8至图10显示了图6中的连接头的另外的具体实施例；

图11和图12显示了顶部连接组件的另一个实施例；

图13和图14显示了调谐质量阻尼装置的连杆的一个实施例的示意性结构图；

图15和图16显示了调谐质量阻尼装置的加重组件的一个实施例；

图17和图18显示了调谐质量阻尼装置的碰撞机构的一个实施例；

图19显示了调谐质量阻尼装置中的底部弹簧组件的一个实施例；

图20显示了调谐质量阻尼装置中的底部弹簧组件的另一个实施例；

图21和图22显示了碰撞机构的另一个实施例；

图23显示了碰撞机构的又一个实施例。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1显示了本发明的调谐质量阻尼装置(以下简称为“装置”)100的一个实施方案。该装置100设置在风力发电机的塔筒9内，并包括从上到下依次设置的顶部连接组件1、连杆2、加重组件3和底部弹簧组件6，其中顶部连接组件1与塔筒9顶部的塔架横梁91相连，底部弹簧组件6与塔筒9的底壁92相连。另外，在加重组件3附近还可设置有碰撞机构4。在底部弹簧组件6处还设置有与塔筒9的侧壁相连的阻尼器。

下面将结合图2-23对装置100的详细结构进行更加详细的描述。

图2显示了顶部连接组件1的一个实施例。如图2所示，该顶部连接组件1包括纵向承载机构，其包括连接在塔架横梁91之下的固定连接件81。固定连接件81包括上、下两个部分，分别为上连接体813和下连接体814。上连接体813通过螺栓而与塔架横梁91相连，下连接体814又通过螺栓而与上连接体813相连。上连接体813的下表面813A和下连接体814的上表面814A构造有弧形部分，从而在它们相互接合时，可在它们之间形成容纳孔。此时，上连接体813的下表面813A和下连接体814的上表面814A分别形成了容纳孔的壁的一部分。

纵向承载机构还包括活动连接件83，其包括一对沿着纵向方向延伸并彼此在第一横向方向上间隔开的活动延伸部832。该一对活动延伸部832的下端一起与活动连接部831固定相连，活动连接部831又与连杆2固定相连。该一对活动延伸部832的上端将固定连接件81的容纳孔夹在之间。活动连杆833穿过该容纳孔，并且其两端与一对活动连接部831分别固定相连。在活动连杆833与容纳孔的壁之间设置有弹性连接关节82。

图3显示了上述弹性连接关节82的一个实施例。弹性连接关节82包括圆筒状的外层关节套821，套设在其中并与其间隔开的内层关节套823，以及填充在它们之间的弹性连接环822。在弹性连接关节82安装到顶部连接组件中时，外层关节套821固定在固定延伸部812的容纳孔内，并与壁812A固定相连；内层关节套823被活动连杆833所穿过。由此，在活动连接件83(以及连杆2和加重组件3)相对于固定连接件81进行摆动时，弹性连接关节82中的弹性连接环822可发生相应的变形，以允许该摆动顺利地进行。由于弹性连接环822是有弹性的，并且与外层关节套821和内层关节套823硫化为一体，所以该弹性连接环822有效地充当了外层关节套821与内层关节套823之间的柔性接合部件。这使得上述摆动过程在这部分可以具有尽可能小的损耗。

优选地，如图3所示，外层关节套821的内壁821A和内层关节套823的外壁823A构造为中间部分径向向外凸出的拱形形状。由此能使得弹性连接环822的变形基本上均为偏转变形。这一方面使得弹性连接环822的变形能力较高，另一方面还能确保弹性连接关节82的结构稳定性。

应当理解的是，多层弹性连接环可彼此套设在一起。在它们之间可通过金属层而彼此间隔开。通过这种结构可增强弹性连接关节82的刚度和承载能力。

图4显示了下连接体814的一种优选的结构。在图4中，下连接体814的上表面814A形成了用于形成容纳孔的拱形表面，在其端部边沿处形成了相对于容纳孔径向向内延伸的挡沿815。挡沿815的内径小于弹性连接关节82的外层关节套821的外径。上连接体813也可具有相似的构造。由此，如图5所示，弹性连接关节82可容纳于容纳孔内，并且被挡沿815所阻挡，从而能避免该弹性连接关节82非预期地脱出固定连接件81的容纳孔。

另外，如图5所示，活动连杆833可包括穿过弹性连接关节82的内层关节套823的杆体833A，以及设置在杆体833A的端部处的平面切削部833B。如图5所示，在活动延伸部832上构造有相应的固定孔，杆体833A的端部插入其中。固定孔的一部分构造为直线轮廓部。在杆体833A的端部插入其中时，平面切削部833B能够与该直线轮廓部配合，以确保活动连杆833能相对于活动延伸部832固定。

在图2所显示的实施方案中，顶部连接组件1还包括防自转机构，其包括在第一横向方向上彼此间隔开的一对防自转固定板85。这一对防自转固定板85固定连接在塔架横梁91之下，并将一对活动延伸部832夹在之间。一对连接轴杆833C分别自活动连杆833的两端向外延伸出去。如图5所示，连接轴杆833C可与活动连杆833构造为一体。也就是说，在制造时，活动连杆与连接轴杆可构造为一根完整的阶梯轴。然而，应当理解的是，连接轴杆833C也可与活动连杆833可拆卸式相连。连接轴杆833C可延伸至插入到防自转固定件85上所开设的安装孔内，并通过连接头842’而配合到该安装孔内。图6显示了连接轴杆833C和连接头842’的配合结构，其中为了便于显示而省略了包围连接头842’的防自转固定件85。连接轴杆833C和连接头842’可通过螺栓和挡片而保持在一起。

在图7中更加详细地显示了上述连接头842’的一种示例性结构。连接头842’包括大体上为圆筒状的内套件161，与内套件161间隔开地套设在该内套件161之外的外套件163，以及设置在内套件161与外套件163之间的中间弹性层162。中间弹性层162例如可由橡胶制成。由此，这种连接头842’(尤其是其中的中间弹性层162)具备较大的径向刚度，同时，还具有较小的偏转刚度。也就是说，在连接头842’受到径向方向的力时，中间弹性层162主要受到径向方向的压力，不容易径向压缩变形；而在连接头842’受到偏转方向的力时，中间弹性层162主要受到纵向方向的剪切力，容易产生剪切变形。

优选地，在装配时，中间弹性层162被挤压式安装在内套件161与外套件163之间，以实现径向方向的预压缩。这种预压缩有助于延长连接头842’的使用寿命。该预压缩可通过挤压外套件163来实现。外套件163例如可由20#钢、45#钢等材料制成。外套件163具有壁厚较薄的特点，在挤压时，外套件163可产生略微的塑性变形，以实现预压缩。

在一个实施例中，如图8所示，连接头842’可直接安装在防自转固定件85中的台阶孔内，外套件163与防自转固定件85相连，其端部与台阶孔的台阶面相接合。另外，连接轴杆833C插入到内套件161中。由此，中间弹性层162(连接头16)的预压缩是通过装配在连接轴杆833C和防自转固定件85之间来实现的。在图8所示的实施例中，内套件161可与连接轴杆833C固定相连。然而，优选地，内套件161与连接轴杆833C接触而不连接，以允许内套件161相对于轴杆833C沿轴向方向滑动。在这种情况下，连接头842’不在轴向方向上承载轴杆833C。这能避免轴杆833C沿轴向方向拉扯内套件161，并进而有益于避免因内套件161相对于外套件163的轴向位移而导致中间弹性层162具有在轴向上的剪切变形。这有益于延长连接头842’的使用寿命。

在另一个实施例中，如图9所示，连接头842’通过外安装套17而与防自转固定件85相连。外安装套17通过螺纹而固定连接在防自转固定件85的台阶孔内。在外安装套17上开设有卡槽，以用于安装连接头842’的外套件163，而内套件161与插入其中的连接轴杆833C相连。在这种情况下，在外安装套17上构造有与连接头842’的外套件163的下端相配合的台阶面。通过这种设置，可先将安装套17、连接头842’和连接轴杆833C安装在一起，形成一个整体。由此，中间弹性层162(连接头842’)的预压缩是通过装配在安装套17与连接轴杆833C之间来实现的。此后，可将安装套17、连接头842’和连接轴杆833C一起装配到防自转固定件85处。通过预先使连接头842’预压缩可使得用于安装整个装置100的施工现场处的操作更加方便、简单。在图9所示的实施例中，内套件161与连接轴杆833C之间留有一定间隙。由此，可有效确保连接轴杆833C能相对于内套件161而在轴向上自由滑动。

在图10所示的实施例中，连接头842’通过外安装套17而与防自转固定件85相连。另外，在连接头842’的内套件161与连接轴杆833C之间还设置有直线轴承或耐磨材料体14，在该直线轴承或耐磨材料体14与内套件161之间还设置有内安装套18。通过先将内安装套18和外安装套17分别施加在连接头842’的内外两侧，可使连接头16预压缩。然后，可再将它们一起安装到防自转固定件85和直线轴承或耐磨材料体14之间。外安装套17、连接头842’、内安装套18、直线轴承或耐磨材料体14和连接轴杆833C彼此挤压地接合在一起，有利于安装紧凑和稳定，同时还有利于进一步压缩连接头842’中的中间弹性层162。同时，通过直线轴承或耐磨材料体14可有效实现连接轴杆833C相对于连接头842’在轴向方向上的滑移。

这里的耐磨材料体14例如可由改性高分子聚乙烯、尼龙等材料制成。

优选地，如图7所示，外套件163的内侧面163A和内套件161的外侧面161A构造为拱形表面，该拱形表面在轴向方向上的中心部分径向向外凸出。通过这种设置，更有利于降低连接头842’的偏转刚度。这是因为在外套件163和内套件161分别受到轴向方向上相反的力时，中间弹性层能相对更多地产生剪切变形，而相对更少地产生压缩变形。

另外，还优选地，如图7所示，中间弹性层162的上边缘和下边缘处均构造有第一凹陷部分162A。通过设置这种第一凹陷部分162A，在外套件163和内套件161分别受到轴向方向上相反的作用力时，中间弹性层的边缘处的变形基本上均为剪切变形，而基本上没有压缩变形。由此，进一步有利于降低连接头842’的剪切刚度。

如图2所示，顶部连接组件1包括一对上述连接轴杆833C，并相应地设置有一对连接头842’。这一对连接轴杆833C和相应的连接头842’在横向方向上彼此间隔开。由于连接头842’具有很大的径向刚度，因此，在加重组件3和连杆2连带着活动连接件83和外套件163一起有横向转动的趋势时，连接头842’的中间弹性层162不会发生明显的压缩变形。在这种情况下，上述趋势不会转化为实际的运动过程，或者所产生的转动非常小，可忽略不计。

根据需要，可调节两个连接头842’之间的距离。距离越大，就越容易阻止上述自转的发生。

图11至图12显示了根据本发明的装置100的顶部连接组件1的另一个实施方案。

如图11所示，顶部连接组件1包括纵向承载机构，该纵向承载机构包括固定连接件81、活动连接件83和弹性连接关节82。固定连接件81包括通过螺栓而固定连接在塔架横梁91之下的固定连接部811，以及从该固定连接部811的中部向下延伸形成的固定延伸部812。固定连接部811和固定延伸部812例如可形成如图11中所示的大体呈T形的轮廓。在固定延伸部812上形成有沿第一横向方向贯穿固定延伸部812的容纳孔，该容纳孔812具有大体上呈圆柱状的壁812A。活动连接件83包括在纵向方向上延伸的一对活动延伸部832，它们在第一横向方向上彼此间隔开，固定延伸部812的容纳孔设置在它们之间。该一对活动延伸部832的下端均固定连接到活动连接部831，活动连接部831又与下方的连杆2相连。纵向承载机构还包括沿第一横向方向延伸的活动连杆833，其穿过固定延伸部812中的容纳孔，并且其两端分别与一对活动延伸部832固定相连(例如，通过螺栓和挡片等)。固定延伸部812的容纳孔的壁812A与活动连杆833间隔开而在它们之间形成一定间隙。在该间隙内设置有弹性连接关节82。这里的弹性连接关节82例如可以采用图3所示的结构。

图12显示了图11中的顶部连接组件1的另一角度的视图，其中省略了固定连接件81，以显示出被其遮挡的结构。该顶部连接组件1还包括防自转机构，其包括从一对活动连接件向上延伸的一对连接轴杆841，这一对连接轴杆841在第一横向方向上彼此间隔开。在固定连接件81的固定连接部811上构造有安装孔，该一对连接轴杆841延伸到上述安装孔内，并通过相应的一对连接头842而与安装孔的壁相配合。在没有明确矛盾的前提下，上述针对连接头842’所描述的内容均适用于这里的连接头842的结构及其与固定连接部811和连接轴杆841之间的配合。由此，该一对连接头842、连接轴杆841和固定连接件81之间的配合能避免活动连接件83相对于固定连接件81围绕着纵向轴线发生转动(即，自转)。

与图12所示的实施例相比，图3所示的实施例更利于方便的拆换零件，尤其是方便拆换弹性连接关节82。

图13和图14详细地显示了连杆2的结构。连杆2包括细长式的连接芯轴。连接芯轴可以为一个或多个螺杆23。例如在连杆2非常长的情况下，多个螺杆23可通过接头22而在纵向方向上续接在一起。螺杆23的上端与顶部连接组件1的第一活动板15螺纹连接，下端与加重组件3固定连接。可如图13所示，彼此平行地设置多个连接芯轴，以确保顶部连接组件1与加重组件3中间的连接的稳定性。作为替代，该连接芯轴也可以是钢丝绳或吊索等。另外，连杆2还包括套设在连接芯轴之外的外壳体21。外壳体21抵在顶部连接组件1与加重组件3之间，能够有效防止细长的连接芯轴弯曲。上述这种连杆2一方面可有效降低其本身的重量，另一方面能够进行稳固的连接。

图15和图16详细地显示了加重组件3的结构。加重组件3包括两个加重单元3A、3B，它们在纵向方向上彼此间隔开地排列。加重单元3A与连杆2的下端固定相连。加重单元3B通过连接杆34而与加重单元3A相连。连接杆34的结构与连杆2的结构类似，包括螺杆341和外壳体342。其具体的结构配合在此不加赘述。

加重单元3A包括沿横向方向延伸的托盘33，以及叠置在该托盘33上的一个或多个加重板31。连杆2可延伸至托盘33处，并与托盘33固定相连。加重板31可由两部分组成，它们包围式设置在连杆2的周围。这有利于在使用过程中增减加重板，从而便于调整加重单元的重量，以调节装置100的重心。加重板31可通过螺栓32而固定到托盘33上。

优选地，可在托盘33的下表面处与连接杆34相对应的位置设置相应的凹槽，从而在装配时可将连接杆34的上端插入该凹槽内，以便于定位。

类似地，加重单元3B包括托盘36和一个或多个加重板35。加重板35包围式设置在连接杆34的周围。如图16所示，连接杆34向下延伸至托盘36处，其中的螺杆341延伸穿过托盘36，并通过垫板343和螺母344而与托盘36固定连接。

应当理解的是，根据需要，也可仅设置一个加重单元，或者设置三个、四个或更多个加重单元。另外，根据需要，加重板可构造为矩形、圆形、三角形、或任意其他适当形状。在设置一个加重单元的情况下，碰撞机构4设置在该一个加重单元之下。在设置有三个或更多加重单元的情况下，可在其中两个加重单元之间设置碰撞机构4。

如图15所示，还可在两个加重单元3A、3B之间设置碰撞机构4。图17和图18显示了该碰撞机构4的具体结构。

如图17所示，碰撞机构4包括由橡胶制成的缓冲弹性件44。该缓冲弹性件44构造为沿纵向方向延伸的柱状结构。缓冲弹性件44的上端与安装板42固定连接，下端与碰撞体45固定连接。安装板42通过螺栓43而连接到加重单元3A的托盘33上。在安装板42与托盘33之间可根据需要而加装一个或多个垫片41，以此来调节安装板42的高度，最终来实现调节碰撞体45所在的高度。

与碰撞体45相对应地，在塔筒9内设置相对于塔筒9固定的配合碰撞件46。配合碰撞件46例如可构造为环形的，碰撞体45被该配合碰撞件46所包围。碰撞体45的高度调节为与配合碰撞件46的高度相对应。在加重组件3进行摆动时，碰撞体45会随之一同摆动。当加重组件3和碰撞体45的摆动超过一定幅度时，碰撞体45可与配合碰撞件46碰撞在一起。此时，碰撞体45的摆动会受到阻止，然而在惯性作用下，加重组件3的摆动仍会继续，从而使缓冲弹性件44产生剪切变形。该剪切变形能耗散掉加重组件3继续摆动的能量，并使其向相反的方向产生力，以约束加重组件3的继续摆动。通过这种方式，有利于阻止加重组件3的摆动幅度进一步加大。

如图18所示，碰撞体45可构造为环状的，以使连接杆34能穿过其中以将两个加重单元3A、3B连接在一起。在连接杆34与碰撞体45之间留有一定间隔，以在碰撞体45停止摆动而连接杆34在惯性作用下继续摆动的情况下，为连接杆34的摆动预留空间。在连接杆34上可套设弹性垫48，以缓冲连接杆34与碰撞体45之间的可能的碰撞。作为替代或附加，也可在碰撞体45的内侧设置相应的弹性垫。

优选地，如图18所示，在配合碰撞件46的内侧设置弹性垫47，以缓冲配合碰撞件46与碰撞体45之间的碰撞。作为替代或附加，也可在碰撞体45的外侧设置相应的弹性垫。上述弹性垫47和48均可由较软的金属或者高分子材料(例如，纯铝或聚氨酯等)制成。

在一个优选的实施例中，可通过加重组件3而将装置100的重心调节至碰撞机构4处，尤其是碰撞体45处。由此，在碰撞体45与配合碰撞件46发生碰撞时，加重组件3的摆动能方便而有效地停下。

在图17所示的实施例中，设置有多个圆柱状的缓冲弹性件44。这些缓冲弹性件44彼此相邻地依次排列在环形的碰撞件46上，以形成环的形式。

图21和图22显示了作为另一个实施例的缓冲弹性件44’。该缓冲弹性件构造为一整体式的环形件。沿着该缓冲弹性件44’的环形延伸路径而设置有多个螺柱49。这些螺柱49可用于与安装板42和碰撞体45固定连接。与图17中的缓冲弹性件44的设置相比，这种缓冲弹性件44’的制造成本较高，但具有更高的刚度。

图23显示了作为另一个实施例的缓冲弹性件44”。缓冲弹性件44”构造为扇形体的一部分。多个缓冲弹性件44”可围成一整个圆环而固定设置在安装板42与碰撞体45之间。

图19显示了装置100的底部弹簧组件6的具体结构。底部弹簧组件6包括与托盘36固定连接并从托盘36处向下延伸的第一连接杆61，连接在第一连接杆61之下的第二连接杆62，以及连接在第二连接杆62与塔筒9的底壁92之间的底部弹性件(弹簧)63。第二连接杆62与弹簧63固定连接，而与第一连接杆61铰接。通过这种设置，在加重组件3摆动时，可调整加重组件3摆动的频率，从而使其与塔筒9的摆动频率完全匹配。

图20显示了底部弹簧组件6的另一种实施例。图20中的实施例与图19中的实施例的区别在于，在弹簧63与塔筒9的底壁92之间连接有第三连接杆64。第三连接杆64的一端与弹簧63固定连接，另一端与底壁92铰接。由此，弹簧63能够基本上仅产生沿其轴线方向上的变形。这有利于提高弹簧63的工作效率，并延长弹簧63的使用寿命。

此外，可在第二连接杆62的下端处设置第一安装盘65，在第三连接杆64的上端处设置第二安装盘66。弹簧63连接在该第一安装盘65和第二安装盘66之间。这允许在第一安装盘65与第二安装盘66之间设置多个彼此平行的弹簧63来形成弹簧组。该弹簧组可具有较高的轴向变形刚度。

另外，还可在第一连接杆61与塔筒9的侧壁之间设置沿横向方向延伸的阻尼器5，阻尼器5的两端分别与第一连接杆61和塔筒9铰接。在图19所示的实施例中，阻尼器5基本上沿水平方向延伸，由此而连接在塔筒9的侧壁上。在图20所示的实施例中，阻尼器5具有纵向方向的倾斜分量，由此而连接在塔筒9的底壁92上。

另外，在图19所示的实施例中，阻尼器5直接连接在第一连接杆61上。在图20所示的实施例中，在第一连接杆61上安装有横向延伸板，阻尼器5通过铰接在该横向延伸板上而连接在第一连接杆61上。

优选地，可设置多个阻尼器5。例如，在图19中设置有2个阻尼器5。这两个阻尼器5在横向方向上的延伸方向彼此垂直。通过这种设置，更有利于调整装置100与塔筒9之间的相对摆动关系。另外，如图20所示，可设置3个阻尼器5。这三个阻尼器5彼此相差120°设置。图20中这种3个阻尼器倾斜设置的方式进一步有利于调整加重组件3摆动的频率。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (35)

1.一种调谐质量阻尼装置，包括：

连杆，所述连杆沿着纵向方向延伸；

加重组件，所述加重组件连接在所述连杆的下端处；以及

顶部连接组件，所述顶部连接组件连接在所述连杆的上端与塔筒的塔架横梁之间，并包括纵向承载机构，所述纵向承载机构包括：

固定连接件，所述固定连接件与所述塔架横梁固定连接，所述固定连接件内形成沿着第一横向方向贯穿所述固定连接件的容纳孔；

活动连接件，所述活动连接件与所述固定连接件间隔开，并与所述连杆固定相连，所述活动连接件包括与所述连杆固定相连的活动连接部，以及从所述活动连接部向上延伸的一对活动延伸部，所述一对活动延伸部在第一横向方向上彼此间隔开，所述固定连接件的容纳孔处于所述一对活动延伸部之间，所述活动连接件还包括沿第一横向方向延伸的连接在所述一对活动延伸部之间的活动连杆，所述活动连杆穿过所述容纳孔，并与所述容纳孔的壁间隔开；以及

弹性连接关节，所述弹性连接关节连接在所述固定连接件和所述活动连接件之间，并构造为能产生弹性变形以允许所述活动连接件相对于所述固定连接件发生摆动，所述弹性连接关节接合在所述容纳孔的壁与所述活动连杆之间。

2.根据权利要求1所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述固定连接件包括连接在所述塔架横梁之下的上连接体以及连接在所述上连接体之下的下连接体，所述上连接体的下表面与所述下连接体的上表面分别形成所述容纳孔的壁的一部分。

3.根据权利要求1所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述固定连接件包括与所述塔架横梁相固定的固定连接部，以及由所述固定连接部向下延伸形成的固定延伸部，所述容纳孔形成于所述固定延伸部中。

4.根据权利要求2或3所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述固定连接件构造有在所述容纳孔的端部边缘处径向延伸的挡沿，所述挡沿的内径小于所述弹性连接关节的外径以将所述弹性连接关节限定在所述容纳孔内。

5.根据权利要求1到3中任一项所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述活动连杆包括圆柱形的杆体，以及设置在所述杆体的端部处的平面切削部，所述杆体与所述弹性连接关节相配合，在所述活动延伸部上构造有固定孔，所述固定孔包括直线轮廓部，在所述杆体的端部插入所述固定孔内时，所述平面切削部与所述直线轮廓部相配合。

6.根据权利要求1到3中任一项所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述弹性连接关节包括：

外层关节套，所述外层关节套沿所述第一横向方向延伸，并与所述容纳孔的壁相接合；

内层关节套，所述内层关节套沿所述第一横向方向延伸，套设在所述外层关节套与所述活动连杆之间，并与所述活动连杆相接合；以及

弹性连接环，所述弹性连接环接合在所述外层关节套与所述内层关节套之间，并能产生弹性变形。

7.根据权利要求6所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述外层关节套的内壁和/或所述外层关节套的外壁构造为中间部分径向向外凸出的拱形表面。

8.根据权利要求6所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，在所述外层关节套和所述内层关节套之间设置有多层彼此套设的弹性连接环，所述多层彼此套设的弹性连接环通过金属层而彼此间隔开。

9.根据权利要求1到3中任一项所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述顶部连接组件还包括防自转机构，所述防自转机构包括：

一对防自转固定件，所述一对防自转固定件沿第一横向方向彼此间隔开，并与所述塔架横梁固定相连，所述一对活动延伸部处于所述一对防自转固定件之间；

一对连接轴杆，所述一对连接轴杆分别连接在所述活动连杆的两端，并沿第一横向方向相对于所述活动连杆延伸出去，至穿过所述一对防自转固定件上的安装孔并与所述安装孔的壁间隔开；以及

一对连接头，所述一对连接头分别设置在所述一对连接轴杆与所述安装孔的壁之间，各个所述连接头均包括与所述安装孔的壁相连的外套件，套设在所述外套件内的与所述连接轴杆相连的内套件，以及设置在所述内套件和所述外套件之间的中间弹性层。

10.根据权利要求9所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述外套件的内侧面和/或所述内套件的外侧面构造为拱形表面，所述拱形表面的中间部分径向向外凸出。

11.根据权利要求9所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，在所述中间弹性层的上边缘和下边缘处构造有第一凹陷部分。

12.根据权利要求9所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述防自转机构还包括外安装套，所述连接头通过所述外安装套而安装到所述安装孔内，所述外安装套构造为能预先挤压式套设在所述外套件之外，以使所述连接头的中间弹性层预压缩。

13.根据权利要求9所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述防自转机构还包括内安装套，所述连接头通过所述内安装套而与所述连接轴杆相连，所述内安装套构造为能预先挤压式套设在所述内套件之内，以使所述连接头的中间弹性层预压缩。

14.根据权利要求9所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述连接轴杆能相对于所述连接头的内套件在轴向方向上滑动。

15.根据权利要求14所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，在所述连接轴杆与所述连接头的内套件之间设置有间隙，或设置有直线轴承或耐磨材料体。

16.根据权利要求1到3中任一项所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述顶部连接组件还包括防自转机构，所述防自转机构包括：

一对连接轴杆，所述一对连接轴杆从所述活动连接件处纵向向上延伸至插入到所述固定连接件的安装孔内，所述一对连接轴杆彼此间隔开；以及

一对连接头，所述一对连接头分别设置在所述一对连接轴杆与所述安装孔的壁之间，各个所述连接头均包括与所述安装孔的壁相连的外套件，套设在所述外套件内的与所述连接轴杆相连的内套件，以及设置在所述内套件和所述外套件之间的中间弹性层。

17.根据权利要求16所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述外套件的内侧面和/或所述内套件的外侧面构造为拱形表面，所述拱形表面的中间部分径向向外凸出。

18.根据权利要求16所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，在所述中间弹性层的上边缘和下边缘处构造有第一凹陷部分。

19.根据权利要求16所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述防自转机构还包括外安装套，所述连接头通过所述外安装套而安装到所述安装孔内，所述外安装套构造为能预先挤压式套设在所述外套件之外，以使所述连接头的中间弹性层预压缩。

20.根据权利要求16所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述防自转机构还包括内安装套，所述连接头通过所述内安装套而与所述连接轴杆相连，所述内安装套构造为能预先挤压式套设在所述内套件之内，以使所述连接头的中间弹性层预压缩。

21.根据权利要求16所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述连接轴杆能相对于所述连接头的内套件在轴向方向上滑动。

22.根据权利要求21所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，在所述连接轴杆与所述连接头的内套件之间设置有间隙，或设置有直线轴承或耐磨材料体。

23.根据权利要求1所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述加重组件包括一个加重单元，在所述一个加重单元之下设置有碰撞机构，所述碰撞机构构造为与安装在所述塔筒内的配合碰撞件相对应，以能够相互碰撞。

24.根据权利要求1所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述加重组件包括至少两个加重单元，所述至少两个加重单元在纵向方向上彼此间隔开，在所述至少两个加重单元中的其中两个之间设置有碰撞机构，所述碰撞机构构造为与安装在所述塔筒内的配合碰撞件相对应，以能够相互碰撞，所述至少两个加重单元构造为能将所述调谐质量阻尼装置的重心调节到所述碰撞机构处。

25.根据权利要求23或24所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述碰撞机构包括：

碰撞体，所述碰撞体套设在构造为环状的所述配合碰撞件内；以及

缓冲弹性件，所述缓冲弹性件连接在所述碰撞体和位于所述碰撞体之上的加重单元之间。

26.根据权利要求25所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述缓冲弹性件构造为沿纵向方向延伸的柱状弹性件。

27.根据权利要求25所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，在所述碰撞体和所述配合碰撞件之间设置有弹性垫，所述弹性垫由比所述碰撞体软的金属或者高分子材料制成。

28.根据权利要求23或24所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述加重单元包括沿横向方向延伸的托板，以及叠置在所述托板上的加重板。

29.根据权利要求1到3中任一项所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述调谐质量阻尼装置还包括设置在所述加重组件之下的底部弹簧组件，所述底部弹簧组件包括沿纵向方向延伸并连接在所述塔筒的底壁与所述加重组件之间的底部弹性件。

30.根据权利要求29所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述底部弹簧组件还包括：

第一连接杆，所述第一连接杆从所述加重组件处沿纵向方向向下延伸；以及

第二连接杆，所述第二连接杆沿纵向方向延伸，所述第二连接杆的上端与所述第一连接杆铰接，所述第二连接杆的下端与所述底部弹性件相连。

31.根据权利要求30所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述底部弹簧组件还包括连接在所述底部弹性件与所述塔筒的底壁之间的第三连接杆，所述第三连接杆与所述塔筒的底壁铰接。

32.根据权利要求31所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述调谐质量阻尼装置还包括连接在所述第一连接杆与所述塔筒的侧壁之间的阻尼器，所述阻尼器沿横向方向延伸，所述阻尼器的两端分别与所述第一连接杆和所述塔筒铰接。

33.根据权利要求32所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述阻尼器的两端分别与所述第一连接杆和所述塔筒的侧壁铰接。

34.根据权利要求32所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述阻尼器具有在纵向方向上倾斜，所述阻尼器的两端分别与所述第一连接杆和所述塔筒的底壁铰接。

35.根据权利要求1到3中任一项所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述连杆包括：

连接芯轴，所述连接芯轴连接在所述顶部连接组件与所述加重组件之间，所述连接芯轴构造为狭长的，以降低其重量；以及

外壳体，所述外壳体沿纵向方向延伸以抵在所述顶部连接组件与所述加重组件之间，所述外壳体包围所述连接芯轴。

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