Динамический гаситель колебаний

Динамический гаситель колебаний

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и1887756

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.08.78 (21) 2678472/29-33 (51) М. К .

E 04В 1/98 с присоединением заявки №

Государственный комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.12.81. Бюллетень № 45 (45) Дата опубликования описания 07.12.81 (53) УДК 699.841 (088.8) ле делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

А. B Перельмутер, П. С. Данилов, А. Г.;Пинскер, А. И. Калиничев и М. П. Кондра

Государственный проектный институт «УкрпроектсталькоНСтрукция» и ордена Трудового Красного Знамени центральный" научно"исследовательский и проектный институт ст лжтещных ": металлоконструкций (72) Заявители (54) ДИНАМИЧЕСКИЙ ГАСИТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ

Изобретение относится к области строительных конструкций и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве, а также при строительстве сооружений транспорта и связи (высотные конструкции башен и мачт, вытяжные трубы, висячие мосты и трубопроводы и т. д.), когда возникает необходимость в уменьшении горизонтальных колебаний объекта.

Для уменьшения вибраций упомянутых объектов часто используются динамические гасители колебаний в виде маятника или подпружиненной массы. Во многих случаях для улучшения характеристик виброгасителя возникает необходимость использовать гасители, имеющие затухание, что дает возможность эффективно гасить случайные колебания, гармонические колебания с нестабильной частотой возмущающей силы и не требует высокоточной настройки гасителя по частоте.

Известен динамический гаситель колебаний маятникового типа, в котором демпфирование достигается за счет внутреннего трения прядей стального каната при перегибе .(1).

Однако этот эффект часто оказывается недостаточным для создания гасителя с оптимальным затуханием.

Известен также динамический гаситель колебаний сооружений, представляющий собой шарнирно подвешенную к колеблющемуся объекту массу со свободно установ5 ленным внутри сердечником. Демпфирование осуществляется за счет трения сердечника о расположенную под ним тормозную площадку (2).

Недостаток известного гасителя обуслов)0 лен нестабильностью сухого трения в условиях гололеда, дождя и т. п. Кроме того, в этом гасителе, как и в других известных маятниковых гасителях, восстанавливающая сила при малых амплитудах массы

15 связана с амплитудой линейно, а при больших амплитудах линейная зависимость искажается в сторону уменьшения восстанавливающей силы, что приводит к известным отрицательным последствиям при ко20 лебаниях системы с мягкой характеристикой, а именно — к росту динамического коэффициента объекта, что особенно резко сказывается при относительно малой массе маятника.

25 Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является динамический гаситель колебаний, включающий инерционную массу, соединенную с сооружением, и демпфер в виде емкости, частично зазо полненной сыпучим наполнителем (3).

3

Недостатком данного решения является то, что относительное движение частиц сыпучего паполнителя происходит за счет явления виброперемешивания, которое, как известно, протекает достаточно интенсивно лишь при высокочастотных колебаниях.

При малых частотах колебаний, характерных для области применения гасителя, виброперемешивание засыпки может отсутствовать, а вся масса сыпучего наполнителя будет двигаться вместе с содержащей ее полостью как одно сплошное тело.

Целью изобретения является повышение эффективности гасителя за счет обеспечения стабильности работы демпфирующего устройства в области низких частот.

Это достигается тем, что в динамическом гасителе колебаний, включающем инерционную массу, соединенную с сооружением, и демпфер в виде емкости, частично заполненной наполнителем, емкость выполнена с гибкими стенками.

Для обеспечения интенсивности перемешивания наполнителя за счет формоизменения емкости последняя может быть подвешена к инерционной массе гасителя. При этом формоизменение емкости и, как следствие, перемешивание наполнителя, связанное с возникновением демпфирующих сил, вызывается силами инерции при колебаниях инерционной массы в широком частотном диапазоне (в том числе и в области низких частот, которыми, главным образом, характеризуются опасные колебания строительных конструкций).

С целью повышения эффективности гашения колебаний за счет создания нелинейной восстанавливающей силы с жесткой характеристикой емкость с наполнителем может быть подвешена одним краем к инерционной массе гасителя, а другим краем — к сооружению, за счет чего осуществляется связь между массой гасителя и объектом.

Кроме того, увеличение демпфирующих сил может быть достигнуто путем подвески к емкости с наполнителем дополнительной массы, которая увеличивает интенсивность формоизменения емкости и, как следствие, степень перемешивания сыпучего (жидкого) наполнителя.

Эта же цель может быть достигнута размещением в наполнителе штырей, другие концы которых жестко соединены с инерционной массой или сооружением. В результате наполнитель протекает между штырями, что увеличивает демпфирование.

87756

На фиг. 1 показан динамический гаситель, нерабочее состояние; на фиг. 2 — то же, отклоненное состояние при колебаниях; на фиг. 3 и 4 — конструктивные варианты выполнения динамического гасителя.

Динамический гаситель колебаний включает инерционную массу 1, подвешенную на

4 тягах 2 к сооружению 3, например к башне. К массе 1 подвешена емкость с гибкими стенками 4, например, из износостойкой технической ткани или проволочной сетки, частично заполненная, например, сыпучим или жидким наполнителем 5 (песком, стальными шариками, мелкофракционным гравием, техническим маслом, либо другой вязкой жидкостью и т. п.). Снизу к емкости

4 подвешена дополнительная жесткая масса б, а сверху установлена предохраняющая от атмосферных воздействий крышка 7.

В наполнитель погружены штыри 8, жестко соединенные другим концом с массой 1.

В конструктивном варианте устройства, показанном на фиг. 3, емкость с гибкими стенками 9 прикреплена одним концом к массе 1 гасителя, а другим концом — к сооружению 3. Роль крышки здесь выполняет сооружение 3. Штыри 10, погруженные в наполнитель, прикреплены жестко к сооружению 3.

В другом варианте (см. фиг. 4) отсутствует маятник: инерционная масса 1 связана с сооружением 3 подвижно-yrtpyro посредством пружин 11 и катков 12.

При возбуждении колебаний сооружения

3 гаситель начинает двигаться в противофазе и силы инерции наполнителя 5, масс

1 и б заставляют емкость 4 изменить свою первоначальную конфигурацию (см. фиг.2), что приводит к интенсивному персмешиванию сыпучего наполнителя. При этом за счет трения между частицами наполнителя, трения частиц наполнителя о стенки емкости 4 и штыри 8 и 10, а также за счет соударения частиц или за счет вязкого течения (в случае жидкого наполнителя) происходит отбор энергии и демпфируются колебания.

При колебаниях инерционной массы 1 в гасителе (см. фиг. 3) формоизменение емкости с гибкими стенками 9, играющей роль нелинейно-упругой связи между массой 1 и сооружением 3, создает дополнительную восстанавливающую силу. При этом емкость работающая по схеме гибкой нити, обладает жесткой характеристикой, т. е. восстанавливающая сила нарастает быстрее, чем амплитуда отклонения массы 1.

Декремент затухания можно регулировать в широком диапазоне за счет выбора величин массы б, числа, профиля (например, в виде решеток) и взаимного расположения штырей 8 и 10 и, наконец, выбором материала наполнителя 5.

Период собственных колебаний гасителя задается длиной тяг — подвесок 2 или жесткостью пружины 11.

Предварительная экспериментальная проверка работы гасителя показала, что декремент затухания может быть задан во всем

887756 фиг. 1 б фиг 2 диапазоне, обеспечивающем выбор оптимальных параметров гасителя.

Формула изобретения

1. Динамический гаситель колебаний, включающий инерционную массу, соединенную с сооружением, и демпфирующее устройство в виде емкости, частично заполненной наполнителем, о т л и ч а ю. шийся тем, 10 что, с целью повышения эффективности гасителя за счет обеспечения стабильности работы демпфирующего устройства в области низких частот, емкость выполнена с гибкими стенками. 15

2. Гаситель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью увеличения демпфирующих сил за счет интенсификации перемешивания наполнителя, емкость подвешена к инерционной массе. 20

3. Гаситель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности гашения колебаний за счет создания нелинейной восстанавливающей силы, емкость подвешена одним краем к инерционной массе, а другим — к сооружению.

4. Гаситель по п.п. 1 — 3, отличаюшийся тем, что, с целью увеличения демпфирующих сил за счет интенсификации формоизменения емкости, к емкости подвешена дополнительная масса.

5. Гаситель по п. п. 1 — 4, отличаюшийся тем, что в наполнителе размещены штыри, жестко соединенные другим концом с инерционной массой или сооружением.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 386180, кл. F 16F 15/28, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР № 591562, кл, E 04В 1/98, 1976.

3. Патент ФРГ № 1269220, кл. 21сб, опублик. 1969.

887756

Фиг. У

Фиг 4

Составитель Н. Павлова

Редактор М. Кузнецова Техред А. Камышникова Корректор Л. Тарасова

Заказ 2507/14 Изд. № 625 Тираж 784 Подписное

НПО «Поиск> Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2