Гаситель механических колебаний Советский патент 1983 года по МПК F16F15/02 

Изобретение относится к средства гашения механических колебаний и мо жет быть использовано для гашения колебаний различных объектов и устройств, соединенных упругими элемен тами с вибрирующим основанием. Известен гаситель механических колебаний, содержащий параллельно установленные и предназначенные для связи защищаемого объекта с вибрирующим основанием упругий элемент и жидкостной демпфер, выполненный ;В виде цилиндра с поршнем, С защища :мым объектом посредством дополнител ного упругого элемента соединена дополнительная масса, т.е. имеет ме то динамический гасител,ь колебаний Т. - Недостатком известного гасителя кол.баний является то, что, обеспечивая эффективное гашение колебаний при заданной частоте их, он вызывае .значительное-увеличение амплитуды и виброперегрузки защищаемого объекта при изменении частоты от О до 00х Цель изобретения- повышение эффективности гаиения колебаний в диа пазоне частот, меньщих частоты собственных колебаний защищаемого объек та. Указанная цель достигается тем. Что в гасителе механических колебаний, содержащем параллельно установленные и предназначенные для связи защищаемого объекта с вибрирующим о нованием упругий элемент и жидкостный демпфер, выполненный в виде цилиндра с поршнем, поршень выполнен в форме эллипсоида вращения с отношением полуосей, равным 0,3-0,6-, от ношением диаметра его наибольшего ;поперечного сечения к диаметру цилиндра, равным 0,4-0,7, а отнощение массы подвижной системы к массе жид кости, вытесняемой поршнем, определено из соотношения : -.нО,Ц|-0,,)и«(.Ц4-Ц{-Ш где М - масса подвижной системы; tn-f- масса жидкости, вытесненная порщнем W)(- частота колебаний основания Wo собственная частота колебаний массы5 Q - длина поршня, ранная большой оси эллипсоида; d - диаметр наибольшего поперечного сече1шя поршня, равный . малой оси эллипсоида; . О - диаметр цилиндра. Иа чертеже изображена схема предлагаемого касителя. Гаситель содержит упругий элемент 1, ус1ановленный параллельно ему жидкостной демпфер, выполненный в виде цилиндра 2 и поршня 3. Цилиндр 2 соединен с вибpиpyroшJ м основанием 4, а поршень 3 соединен с защищаемым объектом 5. Порщень 3 вьтолнен в эллипсоида вращения с отношением полу- . осей равным 0,3-0,6, отношением диаметра его наибольшего поперечного сечения равным 0,4-0,7. Гаситель работает следуюш {м обра.зом. При колебаниях основания 4.на защищаемом объекте 5 через упругий элейент 1 создается пульсирующее усилие, Вектор которого по фазе совпадает с. вектором перемещения основания 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 ., жидкости, которое при определенном значении присоединенной массы порщня и массы жидкости им вь тесняемой и ,опре.дел,енной заданной частоте компенсирует усилие, создава-емре путем деформации упругого элемента 1, Связь между амплитудой синусоидальных колебаний массы М-8 и амгтитудой основания So определяется формулой 8.е --8ое ,,, СЧ.ШоЧсо -Цып где срд , 1|| - соответственно фазы колебаний массы и основания;жесткость упругого элемента;соответственно присоединенная масса, поршня, масса жидкости, вытесненная поршнемJ 1 - коэффициент демпфирования свободных ко лебаний системы. з формулы (1) следует, что, если демпфирование незначительно, что имеет место при малой вязкости жидкост и малом гидродинамическом сопротивлении поршня, и величиной JGVt можно пренебречь, то при массах т и т-,., выбранных из условия амплитуда колебаний массы на частот (ОI будет , т.е. она будет гасить Из формулы (1) также следует, чт резонанс системы наступает при Из формулы (З) видно, что присоеди.ненная масса уменьшает частоту 00, что нежелательно, так как ведет к снижению частотного диапазона дейст вия гасителя колебаний. Величина присоединенной массы, а также гидродинамическое сопротивление определяется как размерами, так и формой тела. По сравнению с ци линдром, шаром и т.д. вытянутый эллипсоид вращения при равном миделевом сечении имеет меньшее значение этих параметров, поэтому така.я форма поршня для предлагаемого гасителя является наиболее приемлемой. Для выявления оптимальных отношений между размерами Q проводят экспериментальные исследования, которые показывают, что отношения долж ны браться в интервалах g 0,3-6,6, а 0,4-0,7. При варьировании отнопений в указанных пределах присоединения масса Шд, отнесенная к массе жидкости, вытесненной эллипсоидом, колеблется в пределах 0,16-1,32. Увеличение эти отношений, например за счет увеличения , ведет к резкому увеличению этой величины и росту демпфирования в результате вязкого жидкостного трения в узком зазоре между стенками эллипсоида и цилиндра 2. Так, при о « -, d гч О 7Г 0,7; -j;; 0,8 величина d Vf,- 2,6, Следовательно, по сравнению с рекомендуемыми верхними пределами эти пределы дают превьштение т,, над m-r уже на 160% против 32%, что ведет к резкому сужению частотного диапазона действия гасителя. Снижение нижних пределов этих от.ношений также нецелесообразно, так как их уменьшение, например путем увеличения размеров ьи D, дает ма лый технический эффект при значительном увеличении габаритов гасителя. Так например, при увеличении размера ei в 1,5 раза, и D в 1,25 раза величина m , составлявшая для рекомендуемых нижних пределов 16% от т, снижается всего на 8% до 0,08. В результате проведенных э|сспериментальных исследований для указанных,пределов отношений -д- 0,3-0,6 и -JJ 0,4-0,7 получена эмпирическая зависимость, связывающая отношение 0 Jda d с отношениями ,в(|-о.т){..,4|) - m,p|.c,.J, где р - плотность жидкости, Условие гашения колебаний (2), учитьюая формулы (3), преобразовывают и получают в виде ,(-)( расчете гасителя вначале из конструктивных соображений выбирают отношения -Д-; - и по формуле () определяют К.. Далее по заданному значению М, COj и отношению -щ, используя формулу (6), находят п, по формуле (5) величины аи d, по формуле (-3) величину С.

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 диамет- ру 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; СОр- собственная 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