Гаситель механических колебаний

 

ГАСИТЕЛЬ МЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ , содержащий параллельно установленные и предназначенные для связи защищаемого объекта с вибрирующим основанием упругий элемент и жидкостный . демпфер, выполненный в виде цилиндра с поршнем, отличающийся тем, что, с целью повьшения эффективности гащения колебаний в диапазоне частот, меньших частоты собственных колебаний задщщаемого объекта, поршень вьтолнен в форме эллипсоида вращения с отношением полуосей, равным 0,3-0,6, отношением диаметра его наибольшего поперечного сечения к диаметру цилиндра, равным 0,4-0,7, а отношение массы подвижной системы к массе жидкости, вытесняемой поршнем, определено из соотношения .( - Тп ,f-o,(fo,,).MB(f, 60ч Шо где М - масса подвижной системы; - масса жидкости, вытесненная поршнем; (j - частота колебаний основаI HHji; СОрсобственная частота коле (Л баний массы; Я - длина поршня, равная больс: шой оси эллипсоида; с - д1-1аметр наибольшего поперечного сечения поршня, равный малой оси эллипсоида; D - диаметр цилиндра. М / -J W Ё JiL

СО103 СОВЕТСНИХ .

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3(5)) Р 16 V 15/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ вЂ” " = O,ß- -0,«.ß-" — 0,53 — -ОЛ 14-15 Ъ масса подвижной системы; масса жидкости, вытесненная поршнем; частота колебаний основагде Л

))" т

Х

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) . 3466425/25-28 (22.). 07.07.82 (46) 07.11.83. Бюл. Р 41 .(72) П.П. Человань (53) 621-567.2(088.8) (56) I. Тимошенко С.П. Колебания в инженерном деле. M. "Наука", 1967, с. 209 (прототип). (54) (57) ГАСИТЕЛЬ МЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ, содержащий параллельно установленные и предназначенные для связи защищаемого объекта с вибрирующим основанием упругий элемент и жидкостный демпфер, выполненнь|й в виде цилиндра с поршнем, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности гашения колебаний в диапазоне частот, меньших частоты собственных колебаний защищаемого объекта, поршень выполнен в форме эллипсоида вращения с отношением полуосей, равным 0,3-0,6, отношением диаметра его наибольmего поперечного сечения к диаметру цилиндра, равным 0,4-0,7, а отношение массы подвижной системы к массе жидкости, вытесняемой поршнем, определено из соотношения ния собственная частота колебаний массы; длина поршня, равная большой оси эллипсоида; диаметр наибольшего поперечного сечения поршня, равный малой оси эллипсоида; диаметр цилиндра.

105275о

° 2

50 где М -

1»» т

Из бретение относится к средствам гашения механических колебаний и может быть использовано для гашения колебаний различных объектов и устройств, соединенных упругими элементами с вибрирующим основанием.

Известен гаситель механических колебанийР содержащий параллельно установленные и предназначенные для связи защищаемого объекта с вибрируюшим основанием упругий элемент и жидкостной демпфер, выполненный в виде цилиндра с поршнем. С защищаемым объектом посредством дополнительного упругого элемента соединена 15 дополнительная масса, т. е. имеет место динамический гаситель колебаний (1) .

Недостатком известного гасителя кол .баний является то, что, обеспечивая эффективное гашение колебаний при заданной частоте их, он вызывает

I .значительное увеличение амплитуды и виброперегрузки защищаемого объекта при изменении частоты от О до (,3 .

Цель изобретения — повышение эффективности гашения колебаний в диапазоне частот, меньших частоты собственных колебаний защищаемого объекта.

Указанная цель достигается тем, что в гасителе механических колебаний, содержащем параллельно установленные и предназначенные для связи защищаемого объекта с вибрирующим ос" нованием упругий элемент и жидкост35 ный демпфер, выполненный в виде цилиндра с поршнем, поршень выполнен в форме эллипсоида вращения с атношением полуосей, равным 0,3-0,6; отношением диаметра его наибольшего

:поперечного сечения к диаметру ци линдра, равным 0,4-0,7, а отношение массы подвижной системы к массе жидкости вытесняемой поршнем, опредеР

45 лена иэ соотношения масса подвижной системы; масса жидкости, вытесненная поршнем; частота колебаний основания; собственная частота колебаний массы;

Q — длина поршня, равная большой оси эллипсоида;

d — диаметр наибольшего поперечного сечения Поршня, равный малой оси эллипсоида;

Π— диаметр цилиндра.

На чертеже изображена схема предлагаемого гасителя.

Гаситель содержит упругий элемент

1, установленный параллельно ему жидкостной демпфер, выполненный в виде цилиндра 2 и поршня 3. Цилиндр 2 соединен с вибрирующим основанием 4, а поршень 3 соединен с защищаемым объектом 5. Поршень 3 выполнен в форме эллипсоида вращения с отношением полуосей равным 0,3-0,6, отношением диаметра его наибольшего поперечного сечения равным 0,4-0,7.

Гаситель работает следующим ооразом, При колебаниях основания 4 .на защищаемом объекте 5 через упругий элемент 1 создается пульсирующее усилие, вектор которого по фазе совпадает с вектором перемещения осчования 4. Одновременно при ускоренном движении жидкости вместе с цилиндром 2 и ускоренном перемещении поршня 3 относительно цилиндра 2 с жидкостью, на поршне 3 возникает усилие, обусловленное инерционностью жидкостиР которое при определенном значении присоединенной массы поршня и массы жидкости им вытесняемой и,опредеценной заданной частоте KGM пенсирует усилие, создаваемое путем деформации упругого элемента 1, Связь между амплитудой синусоидальных колебаний массы М- о и амплитудой основания оо определяется формулой у q С »» о п1 И+)Vg

С-(++ Al ) M+ 1 j У» где g Р Я вЂ” соответственно фазы ко11 Р лебаний массы и основаНИЯ Р вЂ” жесткость упругого элемента;

И;, 1»» — СаатветствЕнно присоеЧ1Р Р диненная масса. поршняР масса. жидкости, вйтесненная поршнем „

 — коэффициент демпфирования свободных колебаний системы.

Из Формулы (1) следует, что, если демпфирование незначительно, что име3 I ет место при малой вязкости жидкости и малом гидродинамическом сопротивлении поршня, и величиной 14)! можно пренебречь, то при массах m и m>„ выбранных из условия

m +mz = . (2)

С к амплитуда колебаний массы на частоте

Я будет S O, т.е. она будет гаситься.

Из формулы (1) также следует, что резонанс системы наступает при

Из формулы (3) видно, что присоединенная масса уменьшает частоту Ы, что нежелательно, так как ведет к снижению частотного диапазона действия гасителя колебаний.

Величина присоединенной массы, а также гидродинамическое сопротивление определяется как размерами, так и формой тела, По сравнению с цилиндром, шаром и т.д. вытянутый эллипсоид вращения при равном миделевом сечении имеет меньшее значение этих параметров, поэтому такая форма поршня для предлагаемого гасителя является наиболее приемлемой.

Для выявления оптимальных отношений между размерами и — проводят о лз экспериментальные исследования, которые показывают, что отношения должны браться в интервалах

d d э э в р s ю

= 0 3-0 6 а = О 4-0 7.

При варьировании отношений в указанных пределах присоединения масса

m> отнесенная к массе жидкости, вытесненной эллипсоидом, колеблется в пределах 0,16-1,32. Увеличение этих отношений, например за счет увеличения Щ, ведет к резкому увеличению этой величины и росту демпфирования

052756 4 в результате вязкого жидкостного трения в узком зазоре между стенками эулипсоида и цилиндра 2. Так, лри

d Юр а» г — 0 7 — = 0 8 величина

rnT

2,6, Следовательно, по сравнению с рекомендуемыми верхними пределами эти пределы дают превышение m над

m уже на !607 против 32Х, что ведет к резкому сужению частотного диапазо10 на действия гасителя.

Снижение нижних пределов этих отношений также нецелесообразно, так как их уменьшение, например йутем увеличения размеров а.и D, дает ма лый технический эффект при значительном увеличении габаритов гасителя, Так например, при увеличении размера а в 1 5 раза, и 0 в 1,25 раза ве-.

Личийа ш, составлявшая для рекомендуемых нйжних пределов 167. от m, снижается всего на 82 до вЂ,„-„- = 0,08.

<о

В результате проведенных экспериментальных исследований для указанных,пределов отношений -1 = 0,3-0,6

d и — у = 0,4-0,7 получена эмпирическая зависимость, связывающая отношение

Р1д п т с отношениями - - д в К=0,53 — -0,7 . 1 — н

Ф =Р— 0! d, где P — плотность жидкости.

Условие гашения колебаний (2), учитывая формулы (3), преобразовывают и получают в виде — (Ч-(й) ") -<, При расчете гасителя вначале из конструктивных соображений выбирают отношения -д-, — — и по формуле (4) а определяют N,. .Далее по заданному

Cd@ значению М, И1 и отношению †вЂ, ис.пользуя формулу (б), находят m„, по формуле () величины о, и d по фор, муле (.3) величину С.

Сост ави тель А. Машкин,Рецактор А. Власенко Техреп А. Ач Корректор A. Повх Заказ 8828/30 Тираж 925 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и Открытий

113035 Москва Ж-35 Ра ская наб,, 4/5 х а Хш г 6

Филиал ППП "Патент", r У кгород, ул. Проектная, 4