Динамический гаситель колебаний Советский патент 1980 года по МПК E04H12/00 

(54) ДИНАМИЧЕСКИЙ ГАСИТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ

1

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в конструкциях башен, предназначенных для размещения антенного оборудования.

Известен динамический гаситель колебаний, включающий инерционную массу в виде шара, перемещающегося по криволинейным направляющим, -прикрепленным к опорной конструкции 1.

Недостатком, указанного гасителя является его невысокая эффективность, обусловленная отсутствием демпфирующего устройства, предназначенного для рассеивания энергии, накапливаемой инерционной массой. Кроме того, изготовление этого гасителя трудоемко и нетехнологично.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является динамический гаситель .колебаний, включающий инерционную массу, связанную с опорной конструкцией, демпфирующее устройство и приспособление для настройки гасителя 2.

Инерционная масса подвещена к жестко прикрепленному к опорной конструкции горизонтальному валу, на конце которого закреплена втулка, пропущенная через направляющую прорезь в инерционной массе.

Демпфирующее устройство выполнено в виде стального канала, в средней части защемленного в кожухе, жестко прикрепленном к втулке, а на его концах установлены подвижные зажимы, соединенные с опорной конст5 рукцией.

Приспособление для настройки гасителя включает регулировочный винт, конец которого упирается во втулку. Настройка гасителя производится путем изменения эксцентриситета центра тяжести инерционной мас10 сы с помощью регулировочного винта.

Конструкция подвески инерционной массы к опорной конструкции предусматривает возможность использования такого гасителя только для гашения колебаний сооружений с небольшой массой и не пригодно для

15 высотных сооружений, имеющих большую массу, так как масса сооружения и инерционная масса находятся в прямой зависимости друг от друга.

Кроме того, настройка гасителя изменением эксцентриситета центра тяжести инерционной массы при больщой ее величине очень сложна, так как требует приложения очень большого усилия для поворота регулировочного винта. При больших амплитудах колебаний массы угол поворота втулки, жестко закрепленной на канате, будет также велик, а закрепление концов каната не позволит втулке поворачиваться в пределах его упругих деформаций на необходимый угол, что приведет либо к расстройке гасителя, либо к разрушению каната или вырыванию его концов из закреплений, что равносильно выходу гасителя из строя,. Общим недостатком для данных гасителей является то, что они могут гасить колебания сооружения только в одном направлении, а поэтому для гашения колебаний сооружения в разных направлениях на сооружении необходимо устанавливать несколько гасителей. Цель изобретения - повышение зффективности гашения колебаний при расширении диапазона частот работы гасителя и уменьшение количества гасителей. Указанная цель достигается тем, что в динамическом гасителе колебаний, включающем инерционную массу, связанную с опорной конструкцией, демпфирующее устройство и приспособление для настройки гасителя, инерционная масса установлена непосредственно на опорную конструкцию и ее нижняя часть имеет форму поверхности вращения с положительной гауссовой кривизной, а центр тяжести инерционной массы лежит на ее вертикальной оси симметрии ниже точки пересечения последней с перпендикуляром к касательной в любой крайней точке поверхности вращения. Предусмотрен вариант выполнения гасителя, по которому опорная конструкция выполнена с отверстием, а демпфирук)щее устройство - в виде проходящего через отверстие каната, один конец которого жестко прикреплен к инерционной массе в месте пересечения ее вертикальной оси симметрии с поверхностью вращения, а второй снабжен грузом, подвижно установленным в вертикальных направляющих, прикрепленных к опорной конструкции. Возможно решение, при котором приспособление для настройки гасителя включает дополнительную массу, подвижно прикрепленную к инерционной массе. Вместе с тем инерционная масса гасителя может быть выполнена полой и частично заполнена сыпучим материалом, а поверхность опорной конструкции в месте контакта с инерционной массой покрыта материалом с малым модулем упругости. На фиг. 1 изображен гаситель, общий вид; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез. Динамический гаситель колебаний включает инерционную массу 1, установленную на опорную конструкцию 2, демпфирующее устройство 3 и приспособление 4 для настрой ки гасителя. Инерционная масса 1 выполнена полой и частично заполнена сыпучим материалом 5, ее нижняя часть имеет форму поверхности 6 вращения с положительной гауссовой кривизной, а центр тяжести инерционной массы лежит на ее вертикальной оси 7 симметрии ниже точки пересечения последней с перпендикуляром 8 к касательной 9 в любой крайней точке поверхности 6 вращения, т. е. инерционная масса выполнена в виде матрешки-невалящки «ваньки-встаньки. Опорная конструкция 2 в месте контакта с инерционной массой 1 покрыта материалом с малым модулем упругости, например листовой резиной 10, и выполнена с отверстием И, а демпфирующее устройство 3 - в виде проходящего через отверстие 11 каната 12, один конец которого жестко прикреплен к инерционной массе 1 в месте пересечения ее вертикальной оси 7 симметрии с поверхностью б вращения, а второй снабжен грузом 13, например, в виде металлической болванки, подвижно установленным в вертикальных направляющих 14, прикрепленных к опорной конструкции 2. Приспособление 4 для настройки гасителя включает дополнительную массу 15, укрепленную на штанге 16, свободный конец которой выполнен с резьбой и проходит через отверстие ригеля 17 пространственной рамы 18. Концы стоек пространственной рамы жестко прикреплены к инерционной массе 1. На резьбу штанги 16 навернута гайка 19. Работа гасителя осуществляется следующим образом. При воздействии на сооружение ветровой нагрузки инерционная масса 1 отклоняется в положение, показанное пунктиром, и начинает колебаться в противофазе с сооружением. Рассеивание энергии колебаний осуществляется за счет трения частиц сыпучего материала 5 друг о друга, трения прядей каната 12 друг о друга при его изгибе, а также за счет продавливания резины 10, покрывающей опорную конструкцию в месте контакта с инерционной массой. Таким образом, гаситель, поглощая энергию колебаний сооружения, колеблется с расчетной амплитудой колебания,, уменьщая тем самьш в несколько раз амплитуду колебаний самого сооружения. Поглощаемая гасителем колебаний энергия рассеивается. Применение гасителя предложенной конструкции позволит расширить диапазон рабочих частот гасителя благодаря тому, что инерционная масса установлена на опорную конструкцию и может быть как небольщой величины так, и достаточно велика, а поэтому с помощью предлагаемого гасителя можно гасить колебания высотных сооружений как с малой массой, так и с большой массой при различной жесткости. Кроме того, конструкция предложенного гасителя позволяет использовать для эффективного гашения колебаний высотных сооружений только один гаситель, так как он гасит колебания в любых направлениях. Эффективность гашения колебаний повышается и потому, что в процессе рассеивания энергии участвуют как частицы сыпучего материала за счет трений друг о друга,так и канат за счет трения прядей между собой при его изгибе. Приспособление для настройки гасителя позволяет подстраивать гаситель на фактическую частоту колебаний сооружения. Формула изобретения 1. Динамический гаситель колебаний, включающий инерционную массу, связанную с опорной конструкцией, демпфирующее устройство и приспособление для настройки гасителя, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности гащения колебаний и уменьшения количества гасителей, инерционная масса установлена на опорную конструкцию и ее нижняя часть имеет форму поверхности вращения с положительной гауссовой кривизной, а центр тяжести инерционной массы лежит на ее вертикальной оси симметрии ниже точки пересечения последней с перпендикуляром к касательной В любой крайней точке поверхности вращения. 2.Гаситель по п. 1, отличйющийся тем, что опорная конструкция выполнена с отверстием, а демпфирующее устройство - в виде проходящего через отверстие каната, один конец которого жесткб прикреплен к инерционной массе в месте пересечения ее вертикальной оси симметрии с поверхностью вращения, а второй снабжен грузом, подвижно установленным в вертикальных направляющих, прикрепленных к опорной конструкции. 3.Гаситель по п. 1, отличающийся тем, что приспособление для настройки гасителя включает дополнительную массу, подвижно прикрепленную к инерционной массе. 4.Гаситель по п. 1, отличающийся тем, что инерционная масса выполнена полой и частично заполнена сыпучим материалом, а поверхность опорной конструкции в месте контакта с инерционной массой покрыта материалом с малым модулем упругости. - Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент ФРГ № 1281294, кл. 65 А 39/02, опублик. 1967. 2.Авторское свидетельство СССР № 557220, кл. F 16 F 15/02, 1976.

rs

10

18