Динамический гаситель колебаний трубопровода

 

Использование: машиностроение, транспорт, а именно средства защиты от вибраций. Сущность изобретения: динамический гаситель колебаний трубопровода содержит груз и упругий элемент 2. Последний выполнен в виде плоского кольца, жестко закрепленного на трубопроводе 1. Груз состоит по крайней мере из четырех частей 3, симметрично установленных на наружной цилиндрической поверхности кольца. Масса каждого груза определена настройкой динамического гасителя на характерные частоты колебаний трубопровода. 1 ил.

сОюз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК Ж,„, 1758312А1 (51)5 F 16 F 15/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР у

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ЬатОРСКОМ СВИДЕТЕЛЬСтВ

2 (Л

1 (21) 4735294/28 (22) 14.06.89 (46) 30.08.92. Бюл. ЬЬ 32 (71) Центральный научно-исследовательский институт им. акад, А.H.Êðûëîâà (72) С.И.Ковинская и Т.Б,Стекольщикова (56) Алексеев А.М.. Сборовский А.К,. Судовые виброгасители. Л.: Судпромгиз, 1962, с. 22.

Авторское свидетельство СССР

f4 1428877, кл. F 16 F 15/12, 1986. (54) ДИИАМИЧЕСКИЙ ГАСИТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ ТРУБОПРОВОДА (57) Использование: машиностроение, транспорт, а именно средства защиты от вибраций. Сущность изобретения: динамический гаситель колебаний трубопровода содержйт груз и упругий элемент 2. Последний выполнен в виде плоского кольца, жестко закрепленного на трубопроводе 1. Груз состоит по крайней мере из четырех частей

3, симметрично установленных на наружной цилиндрической поверхности кольца. Масса каждого rpysa определена настройкой динамического гасителя на характерные частоты колебаний трубопровода. 1 ил.

1758312

Изобретение относится к машиностроению и транспорту, в частности и к средствам борьбы с вибрацией трубопроводов и ности кольца и имеющих каждая массу m, определенную по формуле других колеблющихся цилиндрический обь-,э ектов. 5 m = (0,9 — I. I)

Известно гашение вибраций конструк 2ь I

2 2 ций с помощью гасителя колебаний — антивибратора. состоящего из массы, гДе h — толЩина кольЦа, РавнаЯ толЩине укрепленной на вибрирующей системе с помощью упругого элемента 10 Š— одуль Юнга

Однако антивибратор, как правило, з — круговая частота эффективного гаприменим для гашения колебаний вибрирующей конструкции на ОдноЙ частоте, соот — расстоян е от центра цилиндра до ветствующей Определеннь}м колебаниям наружной окружности кольца этой конструкции, . 35 На чертеже пРедставлено предлагаеДля объектов с полярной сймметрией (оров Ва в „шин трубо роводов) из На чертеже Рзн к — в бРиРУювестно устройство, в котором упругий эле- Щее ЦилинДРическое тело 2 — УПРУгий элемент связан с цилиндрическим объектом и . ме"т выполненный в виде плоско о кольца; массой в виде кольца, Обладающее также 20. 3 — симметРично Установленные массы; 4— возможностью более точной подстройки за штРиховые линии, котоРые обозначают на счет дополнительной корректирующей мас- . - ПРВВЛЕНИЯ, СООтВЕтСтВУЮЩИЕ УЗЛОВЫМ ЛИсы, Вместе с тем сила, Возбуждающая р.- ниЯм ДВУХ форм колебаний кольЦа гасителЯ, тор, может изменять свою частоту в более широких пределах, чем позволяет коррек- 25 Динамический гаситель колебаний труция с помощью подстроечной массы. роме бопРоводов соДержит диск, жестко Устанавтого, для эффективной Работы прототипа В лиВаемый на ТРУбопРОВОДВ с помоЩью области достаточно низких частот колебаний требуется больша податливость упру.- щимсЯ на тРУбопРоводе фланцах, либо с погого элемента либо малая велйчина массы, 30 мощью "хомута" (e необходимых случаях что приводит K снижейию эффективности устройства. Вместе с тем, гаситель колеба- скРеплЯемых частей). Устанавливаемые на использую ии а„ти ибрацио„„ыи эф диске части могут быть пРиваРены к нему, Фект мОжет являться антиВибратором, сила либо скРеплен с ним болтами. гашения которого пропорциональ а либо 35 . ФИЗИЧЕСКИЙ ПРЙНЦИП РаботЫДИНаМИЧЕперемещениюмассы,либоее повороту,т,е. ского гасителЯ заключаетсЯ в созДании s гаситель может являться моментным анти- месте его Установки MOMeHTHb Усилий, Вибратором, УменьшаюЩИХ колебаниЯ ЦилинДРического

Целью изобретения является повыше тела; Эти моментные Усилия Достигают суние эффективности Гасителя за счет расши 40 ЩестВенных значений на оезонансных чэсренйя частотного диапазона гашения тотах гасителЯ, соответствуюи4их его форме олебан и и ем связи его продольнь х и колебаний с одной Узловой линией, Однако изгибных колебаний, а также Расщепление при установке на кольцо неоднородностей, каждой Резонанснои частоты колебаний са- напРимер, в виДе четырех сосреДоточенных мого Гасител„45 масс 3 таких Резонансных частот и соответствующих им форм колебанйй гасителя буЭФФект по снижению колебаний тру- Детдве. При изменении частоть! колебаний бо,роводов. а также контактирующих с нйм тРУбопровода наличие неодноРодностей В ко,трукций Определяется коэФФициентом Виде сосредоточенных масс 3 приводит к потерь динамическоЙ системы и для суще- 50 ПОЯВЛЕНИЮ аНаЛОГЙЧНОЙ ФОРМЫ КОЛЕбаНИЙ ствующих в практике трубопроводов дости- гасителя, Но с Второй узловой линией 4, поа 20 Б ...". Вернутой Относительно первой íà 45, как

Предлагаемый динамический гаситель .. показано на чертеже, Таким образом, вм колебаний содбржит пругий элемент, ev». cTo одной частоты эффективного гашения полненный в виде плоского кольца, жестко 55 (как в прототипе), сУществУет две частоты на закрепляемого вну реннеи цилиндриче- " жд "з " Ры имеется м симу ской поверхностью на трубопроводе, а груз (acca) выполнен в виде по крайней мере рическое тело, Зго известный эффек четырех частей, симметрично установлен- РасЩеплениЯ Резонансных частот тела на ных по наружной цилиндрической поверх1758312 где h — толщина кольца, выбранная равной толщине стенки трубопровода;

Š— модуль упругости материала кольца; в- заданная низшая частота вибрации;

L — радиус наружной цилиндрической поверхности кольца.

m (Oi911) 2

2,г г

Составитель С.Ковийская

Редактор Т.Лазоренко Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор А " кач

Заказ 2984 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Дополнительным эффектом от установки на гасителе дискретных масс является связь изгибных колебаний цилиндрического тела. Так. при установке на гаситель сосредоточенных масс возбуждение любой 5 формы его колебаний вызывает другие его колебания, а наличие связи форм колебаний гасителя и цилиндрического тела приводит к связи этих форм на самом трубопроводе.

Так, например, при возбуждении на трубоп- 10 роводе изгибных колебаний на гасителе изза наличия неоднородностей на гасителе возникают как моментные усилия, так и продольные, что приводит к перетеканию энергии колебания из поперечного типа в 15 колебания продольного типа и наоборот.

Перетекание же энергии в областях вне резонансов связанных колебаний не является опасным. Исходя из изгибных колебаний кольца с массами на внешней окружности и 20 граничных условий: а) на внутренней кромке обеспечивается нормальное соединение кольца с трубопроводом и равенство перемещений кольца осевым перемещениям трубопровода в месте контакта, а также ра- 25 венство там же перерезывающих сил на кромке кольца скачку осевых тангенциальных сил на трубопроводе, б) на внешней кромке обеспечивается отсутствие момента к повороту и равенство перерезывающих 30 сил усредненной инерционной силе со стороны колеблющейся массы позволяют получить дисперсионное уравнение для колебаний кольца, Не приводя соответствующих выкладок, напишем асимптотическое 35 (справедливое для 3 — 5, где Ь вЂ” наружный, Ь а а — внутренний радиус кольца) выражение для резонансной части изгибных колебаний кольца с одной узловой линией: откуда мож- 40 но получить величину одной массы. При симметричной установке 4 таких масс кольцо резонирует и его моментное сопротивление максимально. Вторая частота выше рассмотренной приблизительно на 20, что 45 соответствует колебаниям кольца с узловой линией, проходящей через две массы. Связь форм колебаний гасителя на этой частоте также максимальная и, следовательно, максимальная энергия связи продольных и изгибных колебаний цилиндрического тела, Установка большего числа масс (6, 8 и т.д.= приводит к тому, что число частот, на которых гаситель эффектно подавляет колебания, увеличивается, но расположены они в более узком частотном диапазоне. В пределе при установке равномерно по диаметру расположенных масс форма колебаний с одной узловой линией будет единственной, и достичь постоянной цели не удается.

При установке кольца с помощью, например, сварки оптимальной толщиной кольца является толщина, равная толщине стенки трубопровода, Формула изобретения

Динамический гаситель колебаний трубопровода, содержащий груз и упругий элемент, предназначенный для соединения груза с трубопроводом, о т л и ч а ю щ и и ся тем, что, с целью повышения эффективности гашения колебаний, упругий элемент выполнен в виде плоского кольца. жестко закрепляемого внутренней цилиндрической поверхностью на трубопроводе, груз выполнен в виде по крайней мере четырех частей, симметрично установленных по наружной цилиндрической поверхности кольца и имеющих каждая массу m, определенную по формуле