Поличастотный виброгаситель Советский патент 1982 года по МПК F16F15/03 

(54) ГЮЛИЧАСТОТНЫЙ ВИБРОГАСИТЕЛЬ

1

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 1 .

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.7 последовательно расположенных в нем и упруго связанных масс 2 .

Недостатком указанного виброгасителя 5шляется то, что известная конструкция, содержащая, например, И () масс, присоединенных к защищаемому объекту, позволяет гасить колебания объекта

10 только на И 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

20 нулевая точка амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) объекта может лежать на 1/3 разности частот и ближе к одной из частот собственных колеба3-9НИИ системы. Следовательне, необхсдимость гашения колебаний объекта на шo гих частотах воздействий (вполне реальная и щироко распространенная за,-дача) при использовании известного устройства вызывает создание кр 7шогабаритных тяжелых поглотителей, содержащих И масс, где и строго должно быть равно количеству частот воздействий. Но и в этом случае малейшая расстройка частот гасителя и источника возмущения, например, иэ-за неточностей изготовления, нетшательности ухода при эксплуатации виброгасителя приводит к неэффективности, а иногда и нецелесообразности далы ейщего его применения. Цель изобретения - автоматическая настройка и гащение колебаний на количестве частот возмущений, превыщающем в несколько раз число масс, а также повышение точности настройки и эф;1зективнести демпфирования. Указанная цель достигается тем, что виброгаситель снабжен электромагнитами для блокировки упругих связей, демпфирами переменного сухого трения с гидро- или пневмоприводом, предназначенны КШ для связи между собой различных масс виброгасителя, и системой автоматической оптимальной настройки виброга сителя на преобладающую частоту возмущения, вьшолненной в виде вибродатчиков, последовательно связанного с ним измерительного блока, вычислительного блока сравнения колебаний с нормативными параметрами и выбора варианта гащения, входы которого непосредственн 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 демп феров, первый из которых соединен с другим выходом вычислительного блока. С целью повыщения точности наст- рой1Ш и эффективности дe дпфиpoвaния, электромагниты выполнены с электродинамическими катушками. На фиг. 1 изображен (для примера) вариант исполнения трехмассового виб- рогасителя при всех рабоп-ающих упругих связях между смеяшыми массами, гасящего вертикальные колебания объекта (транспортного средства, кресла мащиниста и т.п.); на фиг. 2 - блок-схема системы автомат1Г1еской настройки виброгасителя; на фиг. 3 - некоторые варианты схем и амплитуднс -частотнь е 74 характеристики (АЧХ) колебаний объекта при блокировке возможных перемещении масс в различных сочетаниях. Поличастотный виброгаситель содержит корпус 1, который жестко закреплен на защищаемом объекте 2, имеюшем упруrjTO 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 любом 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 при- мера 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 преобладающу1о частоту возмущения, управляющуто 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 гащения (соединения 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 катущек электромагнитов 14, блока 21 питания и блока 22 управления гидро- (пневмо) приводом 12. Виброгаситель работает следующим образом. При действии на защищаемый объект 2, например, возмущения с преобладанием в его составе гармонической возмущающей силыРд 1и u;-t. 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 (jejj и амплитуда (например, ускорений у объекта, если известны ограничения по , перегрузкам при эксплуаташш системы). В вычислительном блоке 18 происходит сравнение перегрузки Тс допускаемой Yin в случае Y СУЗ выбор из блока 19 памяти такого варианта сочетания блокировки масс гасителя (фиг. 3), при котором одна из частот при полном гашении колебаний объекта, например, Q i будет самой близкой к If , T.e.Q,--u{,f -(&f,-lf) Затем результат выбора сообщается блоку 20 управления, по сигнал которого включается питание на электро магните 14 только между массами 8 и 9, которые, притягиваясь к нему, образуют единую массу 8+9, при этом мо но трактовать, что жесткость пружины 6 становится бесконечной (фиг. 2 и 3,d Если после осуществления данной перестройки уровень колебаний объекта остается выше допустимого, то блок 20 управления вводит в работу блок 22, ко торый увеличивает сухое трение Н между какими-либо массами до оптимальног значения HQ (при Y уши), либо дополнительные электрические жесткости и демпфирование при помощи подвижных. катущек электромагнитов 14. Если известно, что предстоит длитель ная эксплуатация объекта на частоте W то САУ может быть отключена при автономном питании необходимых электромагнитов. Если частота (f) меняется в процессе эксплуатации существенно, то по сигналу вибродатчиков 15 циклы пе- рестройки виброгасителя будут осуществляться .автоматически, по описанной вы ше схеме. Идея предлагаемого виброгасителя мо жет быть сохранена и использована и при отсутствии сложной и дорогостоящей САУ. В этом случае, например, ступенчатому изменению частоты внешних воздействий Ш{, будут соответствовать какие-либо вариа нты 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 резонан- сах могут быть выполнены в. виде гели коидальных или конических пружин. Таким образом, эффективность поличастотного виброгасителя заключается в значительном (в несколько раз) увеличении количества гасимых частот возмущений при неизменном и весьма ма лом числе масс гасителя. Псюледнее обстоятельство позволяет делать гасители с меньщи ш габаритамл, весом и более высокой эффективности. Кроме того, применение автоматической настройк позволяет безошибочно находить для каждого вида возмущений наиболее рациональную схему и режим работы виброгасителя. Аналогичная предлагаемой система может быть рекомендована и для разпичного рода резонансных машин, уст.ановок и устройств с той лищь разницей, что целью настройки системы в этом случае будет достижение наибольших резонансных амплитуд объекта. Формула изобретения 1.Поличастотный виброгаситель, содержащий соединяемый с защищаемым объектом корпус и П последовательно расположенных в нем и упруго связанных масс, отличающийся 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 блока, вычислительного блока сравнения колебаний с нормативными параметрами и выбора 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 вьиислительного блока. 2.Виброгаситель по п.1, отличающийся 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 -Vo 411246, кл. F16F 15/О2, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР № 304373, кл. F16F 7/ОО, 1969 (прототип). f( объекта. оЬмнт

Л