Динамический гаситель колебаний Советский патент 1980 года по МПК F16F15/02 

1 Изобретение относится к устройствам для уменьшения вибраций различных машин и конструкций и может быть использовано, например, в стендах дл натурных прочностных испытаний авиационных конструкций, работа которых характеризуется наличием вибрационны нагрузок с изменяющимися средним уровнем, для виброизоляции зданий ла бораторий от.воздействия этих нагрузок . Известен динамический поглотитель колебаний Фрама, состоящий из колебл щейся системы, включающей массу и жесткость, которые связаны с массой машины 1. Недостатком его является то, что он работает на принципе разнесения inacTOT.. Известен и другой динамический гаситель, содержащий основание, подпружиненный рычаг с шарнирной опорой на одном конце, прикрепленной к осно ванию, и шарниром, предназначенным для соединения с вибрирующим объекто и массу, связанную со свободным концом рычага 2. По технической сущности и достига мому результату данное устройство является наиболее близким к изобретению. Однако такое устройство имеет неудовлетворительные эксплуатационные характеристики, так как не может воспринимать вибрационные нагрузки с изменяющимся средним уровнем. Целью изобретения является повышение эффективности гашения колебаний. Указанная цель достигается тем, что динамический гаситель колебаний снабжен .упругим элементом, закрепленным на свободном конце рычага между шарниром .и массой и образукадим с последней резонансный колебательный контур, собственная частота которого равна частоте динамической составляющей вибрационной нагрузки с изменяющимся средним уровнем. На чертеже изображена принципиальная схема динамического гасителя колебаний . Он содержит двуплечий рычаг 1 длины г , который на одном конце в точке О имеет шарнирную опору 2, при помощи которой крепится к неподвижному основанию 3. На расстоянии а от точки О в точке А, двуплечий рычаг шарнирно соединен с испытуемым объектом 4.На другом конце рычага в точке С закреплены упругий элемент 5 и ма са 6.На расстоянии & а между двуплеч рычагом и неподвижньФ основанием установлена пружина 7. Устройство работает следующим образом. К объекту 4 испытаний прикладывае ся вибрационная нагрузка, причем средняя составляющая этой нагрузки RiSin t , характеризуемая низкой частотой , большой амплитудой Р , во производится обычно при помощи гидро цилиндра, а динамическая составляющая этой нагрузки Ps,ntut , где pit(э а , возбуждается, например, инер ционным направленным вибратором. Пру жина 7 воспринимает усилие Рв , следовательно, они имеют большую жесткость К. Собственная круговая частота рычага 1 и пружины 7 р-УквУз где О - момент инерции рычага 1 отн сительно точки О . Вследствие этого колебательная система - рычаг 1 и пружина 7 - при воздействии нагрузк частоты находится в дорезонансной области. В этом случае на основание 3 передается динамическая нагрузка М Psincol , где коэффициент передач сил М 1. Для виброизоляции от динамическо составляющей вибрационной нагрузки необходимо погасить колебания рычаг 1 с частотой и- . Это достигается пр помощи колебательной системы - упру гий элемент 5 и масса б, собственна частота которой выбирается равной частоте со . Динамический гаситель колебаний в первом приближении может быть представлен в виде колебательной системы с двумя степенями свободы, дифференциальные управления движени которой без учета сил сопротивления имеют следующий вид: (Ke))if-x.e)apsinooi (i) m х + к х-к 11 где жесткость упругого элемента т - масса груза б; Ц - угол отклонения рычага от положения статического равн весия ; X - перемещение груза 6 относительно положения статическо го равновесия. Для незатухающего стационарного процесса вынужденных колебаний реше ни управления (1) имеют вид: Ч - W Sln txft ( у- X sincotj ()cKP (кб 4 )() K -oi8P ( )()-.;j-e Если параметры динамического гасиеля колебаний выбрать из условия: CO--P.-Iде Р - собственная круговая частоа груза 6 и упругого элемента 5, то из уравнений (3) получим: V 0(Р этом случае груз 6 колеблется таким образом, что упругая сила элемента 5 в каждый момент времени равна и противоположно направлена динамической нагрузке, передающейся на рычаг в точке А. При этом колебания piJ4ara практически отсутствует, а на упругий элемент 5 действует меньшая в отношении а динамическая нагрузка по сравнению с динамической нагрузкой, воспринимаемой рычагом 1 в точке А. Следовательно, для гашения колебаний рычага достаточно иметь меньшую в отношении массу 6, чем при использовании динамического гасителя Фрама, что позволяет значительно уменьшить габариты рассматриваемого динамического гасителя колебаний . Предложенный динамический гаситель дает положительный эффект, заключающийся в том, что расширяет область использования динамических гасителей на вибрационные нагрузки с изменяющимся среднем уровнем и позволяет уменьшить их габариты. Формула изобретения Динамический гаситель колебаний, содержащий основание, подпружиненный рычаг с шарнирной опорой на одном конце, прикрепленной к основанию, и шарниром, предназначенным для соединения с вибрирующим объектом, и массу, связанную со свободным концом рычага, отличающийся тем, что, с цепью повышения эффективности гашения колебаний, он снабжен упругим элементом, закрепленным на свободном конце рычага между шарниром и массой и образующим с последней резонансный колебательный контур, собственная частота которого равна частоте динамической составляющей вибрационной нагрузки с изменяющимся средним уровнем. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Ден-Гартог Дж.П, Механические колебания,М,, Физматгиз, 1960, с. 125-150. 2. Авторское свидетельство СССР № 355409, кл. F 16 F 15/02, 1969 (прототип).