Поличастотный виброгаситель

 

О Il И С A Н И Е (») Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.04.81 (2l ) 3281070/25-28 с присоединением заявки J4 (23) Приоритет

Опубликовано 30.10.82. Бюллетень М 40

Дата опубликования описания 30.10.82 (51)М. Кл. 16 15/03

3Ъеударотееиный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (5З ) Д К62 1-567.. 1(088.8) В. В. Кулябко, В. М. Гене, А. Ф. Шевченко, Н. и В. П. Штепа (72} Авторы изобретения (71) Заявитель

Днепропетровский инженерно-строительный инстит (54) ПОЛИЧАСТОТНЫЙ ВИБРОГАСИТЕЛЬ

Изобретение относится к гасителям резонансных колебаний различного рода объектов. Оно может быть использовано, например, для защиты от вибраций сидения оператора транспортного средства, подверженного действию нагрузок как постоянной, так и изменяющейся во времени частоты, а также для гашения вертикальных или горизонтальных колебаний строительных конструкций, Известен динамический гаситель колебаний, содержащий массу гасителя, упругие элементы, предназначенные для связи массы гасителя с защищаемым объектом, и демпфер Г1) .

Недостатком данного гасителя является то, что он эффективен только при строгом совпадении частоты возмущения с одной определенной частотой собственных колебаний гасителя, являющегося системой с одной степенью свободы.

Наиболее близким к изобретению является поличастотный виброгаситель, содержащий корпус, соединенный с защищаемым объектом, и.Я последовательно расположенных в нем и упруго связанных масс 12) .

Недостатком указанного виброгасителя является то, что известная конструкция, содержащая, например, g (raeg)i2) масс, присоединенных к защищаемому объекту, позволяет гасить колебания объекта щ только на Q частотах (расположенных примерно посредине между двумя смежными частотами собственных колебаний системы)

Кроме того, когда диссипативные

15 . свойства системы на смежных собственных частотах существенно различны, настройка гасителя на среднюю между собственными) частоту приводит к значительным колебаниям объекта, так как нулевая точка амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) объекта может лежать на 1/3 разности частот и ближе к одной из частот собственных колеба970007

50

55 ний системы. Следовательне, необходимость гашения колебаний объекта на многих частотах воздействий (вполне реальная и широко распространенная задача) при использовании известного устройства вызывает создание крупногабаритных тяжелых поглотителей, содержащих И масс, где д строго должно быть равно количеству частот воздействий. Но и в этом случае малейшая расстройка частот гасителя и источника возмущения ! ! например, из-за неточностей изготовления, нетшательности ухода при эксплуатации виброгасителя приводит к неэффективности, а иногда и нецелесообразности дальнейшего его применения.

11ель изобретения — автоматическая настройка и гашение колебаний на количестве частот возмущений, превышающем в несколько раз число масс, а также повышение точности настройки и эффективности демпфирования.

Указанная цель достигается тем, что виброгаситель снабжен электромагнитами для блокировки упругих связей, демпфирами переменного сухого трения с гидро- или пневмоприводом, предназначенными для связи между собой различных масс виброгасителя, и системой автоматической оптимальной настройки виброгасителя на преобладающую частоту возмушения, вь,полненной в виде вибродатчиков, последовательно связанного с ним измерительного блока, вычислительного блока сравнения колебаний с нормативными параметрами и выбооа варианта гашения, входы которого непосредственно и через частотомер соединены с выходами измерительного блока, блока памяти, соединенного с одним из выходов вычислительного блока, последовательно связанных между собой блоков управления электромагнитами и приводами демпферов, первый из которых соединен с другим выходом вычислите льно го блока.

С целью повышения точности настройки и эффективности демпфирования, электромагниты выполнены с злектродинамическими катушками.

На фиг. 1 изображен (для примера) вариант исполнения трехмассового виброгасителя при всех работаюших упругих связях между смежными массами, гасяшего вертикальные колебания объекта (транспортного средства, кресла машиниста и т.п.); на фиг. 2 — блок-схема системы автоматической настройки виброгасителя; на фиг. 3 — некоторые варианты схем и амплитудно-частотные

40 характеристики (Л 1Х) колебаний объекта при блокировке возможных перемешени и масс в различных сочетания х.

Поличастотный виброгаситель содержит корпус 1, который жестко закреплен на зашишаемом объекте 2, имеюшем упругучо подвеску 3. В корпусе 1 виброгасителя посредством пружин 4-6 установлены последовательно массы 7-9.

Между массами 7-9, а также между корпусом 1 и любой из этих масс в люI бом сочетании могут быть установлены демпферы сухого трения, условно показанные на фиг. 1 и 2 и только между корпусом 1 и массой 7. Каждый из таких демпферов, установленных для примера между боковыми стенками, состоит из прижимных стаканов 10, контактирующих со съемными фрикционными накладками 11, и гидро- (пневмо) привода 12.

Виброгаситель имеет систему 13 автоматической оптимальной настройки на преобладаюшую частоту возмушения, управляюшуяо работой электромагнитов 14 для блокировки упругих связей.

Система 13 автоматической оптимальной настройки состоит из вибродатчиков

15, измерительного блока 16, частотомера 17, вычислительного блока 18 сравнения колебаний с нормативными параметрами и выбора варианта гашения (соедпнения масс гасителя), блока 19 памяти, блока 20 управления электромагнитами 14 для блокировки упругих связей и уточненной настройки упругих и диссипативных связей, вносимых электрическим путем при подключении подвижных электродинамических катушек электромагнитов 14, блока 21 питания и блока 22 управления гидро- (пневмо) приводом 12.

Виброгаситель работает следуюшим образом.

При действии на зашишаемый объект

2, например, возмушения с преобладанием в его составе гармонической возмушаюшей силы р сщ 14)ф, сигнал от вибродатчиков 15 через измерительный блок 16 и частотомер 17 поступает на вход вычислительного блока 18. Так как предполагаются, в основном, линейные колебания системы, то определяют сигнал два его параметра; частота воздействия и амплитуда (например, ускорений у

1 объекта, если известны ограничения по перегрузкам при эксплуатации системы).

В вычислительном блоке 18 происходит сравнение перегрузки 1 с допускаемой (1 )и в случае 1 rt (5âûáîð из блока

70007 6 ,позволяет безошибочно находить для кажлого вида возмущений наиболее рациональную схему и режим работы виброгасителя. в S Аналогичная предлагаемой система может быть рекомендована и для разпичного рода резонансных машин, установок и устройств с той лишь разницей, что целью настройки системы в этом

30 случае будет достижение наибольших резонансных амплитуд объекта.

5 9

19 памяти такого варианта сочетания блокировки масс гасителя (фиг. 3 ), при котором одна из частот при полном гашении колебаний объекта, например, Q<

Ю1Л будет самой близкой к LU, т.е.(6l„- (e) (р ц „). Затем результат выбора сообщается блоку 20 управления, по сигналу которого включается питание на электромагните 14 только между массами 8 и

9, которые, притягиваясь к нему, образуют единую массу "8+9", при этом можно трактовать, что жесткость пружины

6 становится бесконечной (фиг. 2 и З,Д).

Если после осуществления данной перестройки уровень колебаний объекта остается выше допустимого, то блок 20 управления вводит в работу блок 22, который увеличивает сухое трение Н между какими-либо массами до оптимального значения Н „. (при Y = у ли), либо дополнительные "электрические" жесткости и демпфирование при помощи подвижных катушек электромагнитов 14.

Если известно, что предстоит длительная эксплуатация объекта на частоте щ, то САУ может быть отключена при автономном питании необходимых электромагнитов. Если частота (ф меняется в процессе эксплуатации существенно, то по сигналу вибродатчиков 15 циклы перестройки виброгасителя будут осуществляться автоматически, по описанной выше схеме.

Идея предлагаемого виброгасителя может быть сохранена и использована и при отсутствии сложной и дорогостоящей САУ. В этом случае, например, ступенчатому изменению частоты внешних воздействий Щ будут соответствовать какие-либо варианты группировки масс гасителя с ручной жесткой блокировкой. Например, запрет-блокировка относительных перемещений масс может осуществляться простейшими рычажноклиновыми вставками с фиксаторами, а упругие элементы для предотвращения больших перемещений масс при резонансах могут быть выполнены в виде геликоидальных или конических пружин.

Таким образом, эффективность поличастотного виброгасителя заключается в значительном (в несколько раз) увеличении количества "гасимых" частот возмущений при неизменном и весьма малом числе масс гасителя. Последнее обстоятельство позволяет делать гасители с меньшими габаритами, весом и более высокой эффективности. Кроме того, применение автоматической настройки

Формула изобретения

1. Поличастотный виброгаситель, содержащий соединяемый с защищаемым объектом корпус и 7l последовательно расположенных в нем и упруго связан2О ных масс, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью автоматической настройки и гашения колебаний на количестве частот возмущений, превышающем в несколько раз число масс, он снабжен электромагнитами для блокировки упругих связей, демпферами переменного сухого трения с гидро- или пневмоприводом, предназначенными для связи между собой различных масс виброгасителя, и системой автоматической оптимальной настройки виброгасителя на преобладающую частоту возмущения, выполненной в виде вибродатчиков, последовательно связанного с ними измерительного бло35 ка, вычислительного блока сравнения колебаний с нормативными параметрами и выбора варианта гашения, входы которого непосредственно и через частотомер соединены с выходами измерительною блока, блока памяти, соединенного с одним из выходов вычислительного блока, последовательно связанных между собой блоков управления электромагнитами и приводами демпферов, первый из которых

45 соединен с другим выходом вычислительного блока.

2. Виброгаситель по п.1, о т л и— ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности настройки и эффективности демпфирования, электромагниты выполнены с электродинамическими катушками.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Я 411246, кл. F 16 F 15/02, 1973.

2. Авторское свидетспьство СССР

Л% 304373, кл. F16 F 7/00, 1969 (прототип ) .

970007

1 фиг.3

Составитель А. Машкин

Редактор П. Макаревич Техред А,Ач Корректор И. Ватрушкина

Заказ 8354/42 Тираж 990 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4