Установка для демонстрации динамического гашения колебаний

 

Изобретение относится к средствам обучения и может быть использовано в учебном процессе для демонстрации динамического гашения колебаний. Сущность: в установке для демонстрации динамичекого гашения колебаний динамический гаситель колебаний выполнен в виде полого цилиндра, внутри которого размещен внутренний цилиндр с зазором, боковая поверхность которого покрыта ворсистой тканью с направлением ворсинок в одну сторону, что позволяет демонстрировать эффект существенного снижения амплитуды колебаний динамического гасителя за счет вращения внутреннего цилиндра относительно полого цилиндра по сравнению с динамическим гасителем колебаний в виде твердого тела. Величину амплитуд колебаний динамического гасителя замеряют указателями с помощью мерной линейки. 2 ил.

Установка относится к средствам обучения и может быть использована в учебном процессе для демонстрации динамического гашения колебаний.

Известна установка для демонстрации динамического гашения колебаний с вязким трением, содержащая вибратор, объект демпфирования, прикрепленный к вибратору линейной пружиной, динамический гаситель с вязким трением, состоящий из втулки, жестко связанной с кожухом, внутри которого находится маховик, способный проскальзывать относительно втулки благодаря вкладышу с малым коэффициентом трения, а зазор между кожухом и маховиком заполнен жидкостью с большой вязкостью ("Вибрации в технике". Справочник. В 6-ти т. Ред. совет: В. П. Челомей (пред.), М., Машиностроение, 1981, т.6; "Защита от вибраций и ударов". Под ред. К.В.Фролова. 1981 - с.342...344).

К недостаткам данной установки следует отнести сложность ее конструкции из-за наличия жидкости, обусловленная необходимостью герметизации, и, как следствие, невысокая надежность и невозможность существенного уменьшения амплитуд колебаний динамического гасителя.

Также известна установка для демонстрации динамического гашения колебаний, содержащая вибратор, подвижное основание, связанное с вибратором, объект демпфирования, прикрепленный к подвижному основанию линейной пружиной, динамический гаситель, выполненный в виде твердого тела, упруго присоединяемого к демпфируемому объекту ("Вибрации в технике". Справочник. В 6-ти т. Ред. совет: В.Н.Челомей (пред.), М.: Машиностроение, 1981, т.6; "Защита от вибраций и ударов". Под ред. К.В.Фролова, 1981, с.327).

Недостатками данной установки являются невозможность демонстрации способов уменьшения амплитуд колебаний динамического гасителя и визуального наблюдения их действия и слишком большие амплитуды колебаний динамического гасителя. ("Динамический расчет сооружений на специальные воздействия". Под ред. Б.Г.Коренева. М.: Стройиздат, 1981, с.149).

Цель изобретения - расширение демонстрационных возможностей путем уменьшения амплитуды колебаний динамического гасителя.

Указанная цель достигается тем, что в установке, содержащей вибратор, подвижное основание, связанное с вибратором, объект демпфирования, прикрепленный к подвижному основанию линейной пружиной, динамический гаситель, выполненный в виде твердого тела, упруго присоединяемого к демпфируемому объекту, динамический гаситель выполнен в виде полого цилиндра, внутри которого размещен еще один цилиндр с зазором, боковая поверхность которого покрыта ворсистой тканью с направлением ворсинок в одну сторону, по краям полого цилиндра с диаметрально противоположных сторон размещены по два винта для фиксации внутреннего цилиндра относительно внешнего полого цилиндра, а демпфируемый объект и динамический гаситель снабжены указателями для фиксации амплитуд их колебаний с помощью мерной линейки, закрепленной на неподвижном основании.

Существенные отличия от прототипа и новизна заключаются в том, что: динамический гаситель выполнен в виде полого цилиндра, внутри которого размещен еще один цилиндр с зазором; боковая поверхность внутреннего цилиндра покрыта ворсистой тканью с направлением ворсинок в одну сторону; по краям полого цилиндра с диаметрально противоположных сторон размещены по два винта для фиксации внутреннего цилиндра относительно внешнего полого цилиндра; демпфируемый объект и динамический гаситель снабжены указателями для фиксации амплитуд их колебаний с помощью мерной линейки, закрепленной на неподвижном основании.

На фиг. 1 изображена установка, общий вид; на фиг. 2 - механизм преобразования линейных перемещений в угловые.

На подвижном основании 1, связанном с вибратором 2, на линейной пружине 3 прикреплен объект демпфирования 4, к которому пружиной 5, находящейся в двух стаканах 6 и 7, упруго присоединен динамический гаситель 8, выполненный в виде полого цилиндра 9, внутри которого размещен еще один цилиндр 10 с зазором. Боковая поверхность внутреннего цилиндра 10 покрыта ворсистой тканью 11 с направлением ворсинок 12 в одну сторону, по краям полого цилиндра 9 с диаметрально противоположных сторон размещены по два винта 13 для фиксации внутреннего цилиндра 10 относительно внешнего полого цилиндра 9, а демпфируемый объект 4 и динамический гаситель 8 снабжены указателями 14 для фиксации амплитуд их колебаний с помощью мерной линейки 15, закрепленной на неподвижном основании 1. Внутри линейной пружины 3 находится вертикальная направляющая 16, прикрепленная к нижней части объекта демпфирования 4.

Предлагаемая конструкция установки позволяет преобразовать колебания динамического гасителя 8 во вращательное движение внутреннего цилиндра 10 относительно полого цилиндра 9. Механизм преобразования линейных перемещений динамического гасителя 8 в угловые перемещения внутреннего цилиндра 10 показан на фиг. 2. При принятом направлении расположения ворсинок 12 и при движении полого цилиндра 9 вверх реакция связи R_св с внутренним цилиндром 10 будет передаваться только на ворсинки 12, размещенные справа. В результате возникает вращающий момент, обеспечивающий проворачивание внутреннего цилиндра 10 против часовой стрелки. Величина момента определяется плотностью и жесткостью ворсинок 12.

При движении полого цилиндра 9 вниз реакция связи R_св с внутренним цилиндром 10 будет передаваться практически только на ворсинки 12, размещенные слева. В результате снова возникает вращающий момент, действующий против часовой стрелки и обеспечивающий проворачивание внутреннего цилиндра 10 в ту же сторону. При этом происходит преобразование части кинетической энергии линейного движения динамического гасителя 8 в кинетическую энергию вращательного движения внутреннего цилиндра 10 относительно полого цилиндра 9. Это приводит к снижению амплитуды колебаний динамического гасителя 8.

Демонстрация динамического гашения колебаний на установке производится следующим образом.

Перед демонстрацией колебаний фиксируют внутренний цилиндр 10 относительно полого цилиндра 9 винтами 13. Плавным изменением частоты колебаний вибратора 2 добиваются получения характерной формы колебаний на резонансной частоте. При этом кинематическое возмущение от вибратора 2 через подвижное основание 1 передается через линейную пружину 3 объекту демпфирования 4 и через пружину 5 динамическому гасителю 8 и вызывает перемещения в стаканах 6 и 7 и вертикальной направляющей 16, благодаря чему колебания происходят строго в вертикальном направлении демонстрационной установки. Обучаемые визуально наблюдают гашение колебаний объекта демпфирования 4 за счет колебаний динамического гасителя 8, при этом по указателям 14 замеряют максимальную амплитуду колебаний динамического гасителя 8 с помощью мерной линейки 15.

Плавно обнуляют частоту колебаний вибратора 2 и расфиксируют внутренний цилиндр 10 относительно полого цилиндра 9 винтами 13. Плавным изменением частоты колебаний вибратора 2 добиваются получения характерной формы колебаний на резонансной частоте. Визуально наблюдают преобразование части кинетической энергии линейного движения динамического гасителя 8 в кинетическую энергию вращательного движения внутреннего цилиндра 10 относительно полого цилиндра 9 по рискам, нанесенным на торцевые поверхности внутреннего цилиндра 10, и обусловленное этим преобразованием существенное снижение амплитуды колебаний динамического гасителя 8. При этом по указателям 14 замеряют максимальную амплитуду колебаний динамического гасителя 8 с помощью мерной линейки 15 и сравнивают ее величину с величиной полученной в первом случае.

Предлагаемая установка позволяет наглядно показать один из способов уменьшения амплитуды колебаний динамического гасителя при гашении колебаний демпфируемого объекта.

Формула изобретения

УСТАНОВКА ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ДИНАМИЧЕСКОГО ГАШЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ, содержащая вибратор, подвижное основание, связанное с вибратором, объект демпфирования, прикрепленный к подвижному основанию линейной пружиной, динамический гаситель, выполненный в виде твердого тела, упругоприсоединенного к дампфируемому объекту, отличающаяся тем, что, с целью расширения демонстрационных возможностей путем уменьшения амплитуды колебаний динамического гасителя, динамический гаситель выполнен в виде полого цилиндра, внутри которого размещен еще один цилиндр с зазором, боковая поверхность которого покрыта ворсистой тканью с направлением ворсинок в одну сторону, по краям полого цилиндра с диаметрально противоположных сторон размещены по два винта для фиксации внутреннего цилиндра относительно внешнего полого цилиндра, а демпфируемый объект и динамический гаситель снабжены указателями для фиксации амплитуд их колебаний с помощью мерной линейки, закрепленной на неподвижном основании.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2